本發(fā)明涉及生物質(zhì)資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種利用生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)基陶瓷顆粒的方法。

背景技術(shù)：

我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年要生產(chǎn)數(shù)以萬噸的生物質(zhì)原料，譬如：稻殼、麥秸稈以及玉米渣等。部分生物質(zhì)原料常被丟棄堆積在農(nóng)田中或直接焚燒掉，存在著嚴重的安全隱患和環(huán)境污染。因此，綜合利用生物質(zhì)原料技術(shù)成為國內(nèi)外學者研究的熱點。

目前，生物質(zhì)原料可制備生物油、生物吸附劑、白炭黑、固體成型燃料和生物摩擦材料等。生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)基陶瓷顆粒的開發(fā)是其綜合利用的有效途徑之一。且生物陶瓷顆粒具有高硬度、低彈性模量和低摩擦系數(shù)，使其在滑動軸承、電機電刷以及高速列車滑板材料方面得到廣泛應(yīng)用。dugarjav[journalofmechanicalscienceandtechnology.2010,24:85-88.]等人將稻殼為原料制備的出稻殼基陶瓷顆粒(rhc)并將其壓制成坯，考察了不同摩擦副材料(高碳鋼、奧氏體不銹鋼和三氧化二鋁鋼球)與rhc坯對摩的干摩擦學性能，發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)的降低歸因于對摩件表面有轉(zhuǎn)移膜的形成。shibata[tribologyinternational.2014,73:187-94]等人還研究了rhc坯與氮化硅和碳化硅鋼球?qū)δr的干摩擦學性能，發(fā)現(xiàn)與氮化硅對摩時的摩擦學性能最佳。在水基潤滑條件下，cu/c復合材料中加入秸稈基陶瓷顆粒(rbc)顆?？擅黠@改進材料的抗磨減摩性能。akiyama[tribologyonline.2010,5:87-91]等人將rbc顆粒添加到5種熱固性樹脂當中，開發(fā)出了復合材料，并研究了油潤滑和干摩擦條件下，復合材料的摩擦學性能，發(fā)現(xiàn)rbc顆粒的引入，明顯降低了摩擦系數(shù)?？梢?，以生物質(zhì)原料制備出陶瓷基顆粒材料可在摩擦學領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明采用簡單的高溫炭化方法制備出生物質(zhì)基陶瓷顆?？沙浞掷蒙镔|(zhì)資源，實現(xiàn)生物質(zhì)原料的資源化利用，工藝簡單，成本低、安全環(huán)保，可實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)生物質(zhì)原料的資源化利用，進而開發(fā)出一種工藝簡單、安全環(huán)保、且可以宏量生產(chǎn)的生物質(zhì)基陶瓷顆粒的方法，為滑動軸承、電機電刷及高速列車滑板材料提供功能添加劑。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種利用生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)基陶瓷顆粒的方法，包括以下步驟：

①、利用破碎機將生物質(zhì)原料破碎，用無水乙醇浸漬洗滌生物質(zhì)原料粉末，之后烘干，待用；

②、將烘干的生物質(zhì)原料粉末與膠粘劑均勻混和，然后放入管式爐中進行高溫炭化，獲得生物質(zhì)基陶瓷團聚顆粒；

③、將生物質(zhì)基陶瓷團聚顆粒加入行星式球磨機中球磨，進而獲取細化的生物質(zhì)基陶瓷顆粒。

作為本發(fā)明的利用生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)基陶瓷顆粒的方法的進一步優(yōu)選技術(shù)方案，制備方法的步驟①中生物質(zhì)原料破碎至粒度達到10～100目，每10g生物質(zhì)原料粉末中添加100～200ml的無水乙醇。步驟②中使用的膠粘劑為聚酰亞胺樹脂或聚乙烯樹脂，生物質(zhì)原料粉末與膠粘劑的重量比為1～4：1，高溫炭化反應(yīng)時反應(yīng)溫度為1000～1200℃，反應(yīng)時間為2～5h，高溫炭化反應(yīng)在惰性氣體保護下進行的。步驟③中在行星式球磨機中球磨時間為30min。

本發(fā)明制備的生物質(zhì)基陶瓷顆粒是滑動軸承、電機電刷和高鐵受電弓滑板板材用功能性添加劑，可明顯的改進滑動軸承用高分子材料、電機電刷和高鐵用滑板材料的力學和摩擦學性能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1)、工藝簡單、可批量的生產(chǎn)、安全環(huán)保；

2)、可將生物質(zhì)原料中的組分充分利用，進而產(chǎn)率較高；

3)、無催化劑，不存在催化劑污染問題。

附圖說明

圖1為實施例2制備的麥秸稈基陶瓷顆粒的產(chǎn)物形態(tài)圖。

圖2為利用實施例2制備的麥秸稈基陶瓷顆粒做成的板材料在不同載荷下的磨損圖片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

一種利用生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)基陶瓷顆粒的方法，包括以下步驟：

①、利用破碎機將棉稈破碎至粒度達到80～100目，用100ml的無水乙醇浸漬洗滌10g棉稈粉末30min，之后烘干，待用；

②、將烘干的棉稈粉末與聚酰亞胺樹脂按照重量比為4：1均勻混和，然后放入管式爐中，在溫度1200℃下，氮氣保護下，炭化2h，獲得棉稈基陶瓷團聚顆粒；

③、將棉稈基陶瓷團聚顆粒加入行星式球磨機中球磨30min，進而獲取細化的棉稈基陶瓷顆粒。

實施例2

一種利用生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)基陶瓷顆粒的方法，包括以下步驟：

①、利用破碎機將麥秸稈質(zhì)破碎至粒度達到10～50目，用150ml的無水乙醇浸漬洗滌10g麥秸稈質(zhì)粉末30min，之后烘干，待用；

②、將烘干的麥秸稈質(zhì)粉末與聚酰亞胺樹脂按照重量比為3：1均勻混和，然后放入管式爐中，在溫度1000℃下，氬氣保護下，炭化5h，獲得麥秸稈基陶瓷團聚顆粒；

③、將麥秸稈基陶瓷團聚顆粒加入行星式球磨機中球磨30min，進而獲取細化的麥秸稈基陶瓷顆粒。圖1為實施例2制備的麥秸稈基陶瓷顆粒的產(chǎn)物形態(tài)圖，通過圖1可以看出：陶瓷顆粒為團聚態(tài)顆粒。

接著，將麥秸稈基陶瓷顆粒與一定量的膠粘劑混合，在壓片機上冷壓成型，最后在管式路中煅燒可獲得板材，測試板材磨損特性。圖2為利用實施例2制備的麥秸稈基陶瓷顆粒做成的板材料在不同載荷下的磨損圖片，通過圖2可以看出：轉(zhuǎn)速300rpm/min下，板材隨載荷的增加，磨痕寬度和深度逐漸增加。

實施例3

一種利用生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)基陶瓷顆粒的方法，包括以下步驟：

①、利用破碎機將甘蔗渣破碎至粒度達到50～80目，用200ml的無水乙醇浸漬洗滌10g甘蔗渣粉末30min，之后烘干，待用；

②、將烘干的甘蔗渣粉末與聚乙烯樹脂按照重量比為2：1均勻混和，然后放入管式爐中，在溫度1100℃下，氬氣保護下，炭化3h，獲得甘蔗渣基陶瓷團聚顆粒；

③、將甘蔗渣基陶瓷團聚顆粒加入行星式球磨機中球磨30min，進而獲取細化的甘蔗渣基陶瓷顆粒。

實施例4

一種利用生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)基陶瓷顆粒的方法，包括以下步驟：

①、利用破碎機將甘蔗渣破碎至粒度達到40～70目，用160ml的無水乙醇浸漬洗滌10g甘蔗渣粉末30min，之后烘干，待用；

②、將烘干的甘蔗渣粉末與聚乙烯樹脂按照重量比為3：1均勻混和，然后放入管式爐中，在溫度1200℃下，氮氣保護下，炭化3h，獲得甘蔗渣基陶瓷團聚顆粒；

③、將甘蔗渣基陶瓷團聚顆粒加入行星式球磨機中球磨30min，進而獲取細化的甘蔗渣基陶瓷顆粒。

以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。