加拿大英属哥伦比亚大学姜锋团队 CEJ：发泡法制备无胶木质纤维基隔热材料

2022-07-29 来源：高分子科技

隔热材料被广泛应用于建筑热管理和制冷设备，对于构建低碳生活具有重要价值。市面上主流的隔热材料主要包含有石油基材料和无机纤维。从木质纤维这类可再生资源也可制备隔热材料，但其较差的机械性能和容易受潮等性质导致其工业前景不佳。

近日，加拿大英属哥伦比亚大学姜锋团队报道了一种利用机械预处理方法，从低成本木纤维制备适度分支的微米木质纤维，并通过发泡法和棕榈蜡改性制备木基隔热材料的技术（图1）。通过对原料适度的机械盘磨处理（mild mechanical pretreatment），在木质纤维的线性主干上大量增加微细的亚纤维结构（sub-fibrous structures），使其在发泡法过程中极大提升了木质纤维自组装的机械强度（图2）：在无添加额外增强助剂的情形下，其杨氏模量、最终应力（80%应变）和韧性分别是非预处理的3.7、2.9和1.9倍。此外，棕榈蜡作为一类无毒、高熔点、拥有较硬质地的可再生涂料，用来改良木纤维多孔材料容易受潮的性能（接触角提升为110°）。棕榈蜡改良后的木基材料宏观导热系数在33.1 ± 2.3 mW/m?K（图3）。该工作以“Air drying scalable production of hydrophobic, mechanically stable, and thermally insulating lignocellulosic foam”为题发表在《Chemical Engineering Journal》（Chemical Engineering Journal, 2022, 138300）。文章第一作者是加拿大英属哥伦比亚大学博士后朱晔凌博士。该研究得到加拿大联邦自然科学与工程基金委（NSERC），英属哥伦比亚省林业部，以及林业创新投资公司（英属哥伦比亚省直属）的共同支持。

图1 从低成本木纤维制备高性能隔热材料

图2 未预处理（a-c）和经过机械预处理（d-f）的木质纤维形貌，及其机械性能（g-i）

图3 木质纤维基多孔材料的隔热性能

该工作是团队近期关于木质纤维/纳米木质纤维的制备与应用的最新进展之一。团队探究了过去几年内绿色制备木质纤维/纳米木质纤维领域的最新进展（Carbohydrate Polymers, 2021, 267, 118188），重点研究了可回收有机酸（Industrial Crops and Products, 2021, 173, 114148）和二元/三元低共融体系（Carbohydrate Polymers, 2020, 247, 116727; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020, 8.18, 7182），并探索了阻燃改性方案（Chemical Engineering Journal, 2022, 136748; Advanced Engineering Materials, 2022, 202101534）。

原文链接：https://authors.elsevier.com/a/1fUix4x7R2ccXA

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（责任编辑：xu）

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