一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法
【專利摘要】一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，本發(fā)明涉及磁性木材的制備方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)存在利用木材不能高效吸收電磁波的問題。方法：一、制備石墨烯片；二、制備MnFe2O4納米粒子；三、木材的預(yù)處理；四、木材的表面涂膠處理；五、制備固體懸濁液；六、浸漬處理，即完成用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法。本發(fā)明用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法。
【專利說明】
一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及磁性木材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著手機(jī)、電腦、路由器等無線通訊設(shè)備的普及，電磁輻射問題已經(jīng)得到了人們的重視。為了減少不必要的電磁輻射對(duì)周圍環(huán)境帶來的影響，電磁波吸收材料應(yīng)運(yùn)而生。木材作為一種優(yōu)質(zhì)的建筑、裝飾材料，廣泛的應(yīng)用于人類生活的各行各業(yè)，特別是在人類的家居生活中。但是，作為一種天然的有機(jī)材料，其本身對(duì)頻率在2GHz?18GHz的電磁波并沒有吸收作用。因此，在如今高速發(fā)展的信息時(shí)代，開發(fā)一種具有微波吸收作用的木質(zhì)材料具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)存在利用木材不能高效吸收電磁波的問題，而提供一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法。
[0004]—種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0005]—、制備石墨烯片:
[0006]①、將石墨粉、過硫酸鉀、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反應(yīng)器，在溫度為700C?200°C下水熱反應(yīng)Ih?52h，冷卻至室溫，然后向反應(yīng)器中加入蒸餾水，靜置Ih?24h，得到混合物A;
[0007]所述的石墨粉與過硫酸鉀的質(zhì)量比為1:(0.1?10);所述的石墨粉與五氧化二磷的質(zhì)量比為1:(0.1?1);所述的石墨粉的質(zhì)量與酸性溶液的體積比為I g:(I?1000) mL;所述的石墨粉的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為Ig: (I?1000)mL;
[0008]步驟一①中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I%?99%的硫酸或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I %?99%的硝酸；
[0009]②、在溫度為0°C?30°C的條件下，以速度為0.01!111^/111；[11?101]117/111；[11，向混合物八中加入酸性溶液和高錳酸鉀，反應(yīng)Ih?52h，然后加入蒸餾水，反應(yīng)Ih?52h，得到混合物B;
[0010]所述的混合物A與酸性溶液的體積比為1:(0.1?10);所述的混合物A的體積與高錳酸鉀的質(zhì)量比為ImL: (0.01?10)g;所述的混合物A與蒸餾水的體積比為1: (0.1?10);
[0011]步驟一②中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%?98%的硫酸或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%?98%的硝酸；
[0012]③、向混合物B中先加入蒸餾水和雙氧水，反應(yīng)Ih?52h，再加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I%?20%的鹽酸溶液或濃度為1.0\10—411101/1?1011101/1的堿性溶液調(diào)節(jié)?!1至中性，然后離心分離，得到固體產(chǎn)物，在溫度為20 °C?150 °C下，將固體產(chǎn)物干燥Ih?48h，得到氧化石墨烯；
[0013]所述的混合物B與蒸餾水的體積比為1:(I?100);所述的混合物B與雙氧水的體積比為 1:(0.01 ?10);
[0014]④、將氧化石墨烯置于溫度為500°C?IlOOcC的馬弗爐中1s?60s，得到石墨烯片;
[0015]二、制備MnFe204納米粒子:
[0016]將含有Fe3+的鹽、含有Mn2+的鹽及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，將堿溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反應(yīng)器，然后在溫度為70°C?200°C下水熱反應(yīng)Ih?52h，得到MnFe204納米粒子；
[0017]所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的鹽濃度為0.01mol/L?10mol/L;所述的含有Mn2+的鹽與含有Fe3+的鹽的摩爾比為1: (I?20);所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液與堿溶液的體積比為1: (I?10)；
[0018]所述的堿溶液為濃度為0.lmol/L?lOmol/L的NaOH溶液或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?10%的氨水溶液；
[0019]三、木材的預(yù)處理:
[0020]將步驟一④制備的石墨烯片與蒸餾水混合，得到石墨烯溶液，將清洗干凈的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反應(yīng)容器，真空浸漬Ih?24h，然后在溫度為70°C?200°C下水熱反應(yīng)Ih?52h，再將反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出反應(yīng)后的木材，并在溫度為20 °C?150 °C的條件下，真空干燥Ih?48h，得到石墨烯/木材復(fù)合材料；
[0021]所述的石墨烯片的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為Ig:(I?100)mL;
[0022]四、木材的表面涂膠處理:
[0023]①、將步驟三制備的石墨烯/木材復(fù)合材料置于膠粘劑溶液I中，浸漬Imin?30min，取出，在空氣中晾干;②、重復(fù)步驟四①I次?10次，得到涂膠處理后的木材；
[0024]所述的膠粘劑溶液I是按以下步驟進(jìn)行的:將膠黏劑A組分加入到溶劑A中，得到膠黏劑A組分溶液;將膠黏劑B組分加入到溶劑B中，得到膠黏劑B組分溶液;將膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液混合，得到膠粘劑溶液;所述的溶劑A與溶劑B為相同溶劑；
[0025]所述的膠黏劑A組分為環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯或酚醛樹脂;所述的膠黏劑B組分為聚酰胺、乙二胺、三乙烯四胺或順丁烯二酸酐；
[0026]所述的膠黏劑A組分的質(zhì)量與溶劑A的體積比為Ig:(I?50)mL;所述的膠黏劑B組分的質(zhì)量與溶劑B的體積比為Ig: (I?50)mL;所述的膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液的體積比為1: (I?20);
[0027]五、制備固體懸濁液:
[0028]將步驟二制備的MnFe2O4納米粒子加入到膠粘劑溶液II中，充分?jǐn)嚢韬?，得到固體懸濁液;所述的膠粘劑溶液II與步驟四所述的膠粘劑溶液I為相同膠粘劑溶液；
[0029]所述的MnFe2O4納米粒子的質(zhì)量與膠粘劑溶液11的體積比為Ig:(I?100 )mL;
[0030]六、浸漬處理:
[0031]①、將步驟四②制備的涂膠處理后的木材浸漬到步驟五制備的固體懸濁液中，浸漬Imin?30min，取出，在空氣中瞭干Imin?30min;②、重復(fù)步驟六①I次?10次，取出，在溫度為45°C?200°C的條件下，烘干Ih?52h，得到用于吸收電磁波的磁性木材。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:
[0033]本發(fā)明制備的可用于吸收電磁波的磁性木材，工藝簡(jiǎn)單，原料來源廣泛，得到的磁性木材具有良好的磁性和優(yōu)異的電磁波吸收性能。
[0034]本發(fā)明用于一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法。
【附圖說明】
[0035]圖1為實(shí)施例一制備的用于吸收電磁波的磁性木材的宏觀照片；I為實(shí)施例一制備的用于吸收電磁波的磁性木材;2為磁鐵；
[0036]圖2是實(shí)施例一制備的用于吸收電磁波的磁性木材的對(duì)頻率在2GHz?18GHz的電磁波的反射損耗圖；I為未處理木材;2為實(shí)施例一制備的用于吸收電磁波的磁性木材；
[0037]圖3為對(duì)比實(shí)驗(yàn)一制備的石墨烯/木材復(fù)合材料對(duì)頻率在2GHz?18GHz的電磁波的反射損耗圖；
[0038]圖4為對(duì)比實(shí)驗(yàn)二制備的磁性納米粒子改性的木材對(duì)頻率在2GHz?18GHz的電磁波的反射損耗圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】之間的任意組合。
[0040]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0041 ] 一、制備石墨烯片:
[0042]①、將石墨粉、過硫酸鉀、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反應(yīng)器，在溫度為700C?200°C下水熱反應(yīng)Ih?52h，冷卻至室溫，然后向反應(yīng)器中加入蒸餾水，靜置Ih?24h，得到混合物A;
[0043]所述的石墨粉與過硫酸鉀的質(zhì)量比為1:(0.1?10);所述的石墨粉與五氧化二磷的質(zhì)量比為1:(0.1?1);所述的石墨粉的質(zhì)量與酸性溶液的體積比為I g:(I?1000) mL;所述的石墨粉的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為Ig: (I?1000)mL;
[0044]步驟一①中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I%?99%的硫酸或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I %?99%的硝酸；
[0045]②、在溫度為0°C?30°C的條件下，以速度為0.01!111^/111；[11?101]117/111；[11，向混合物八中加入酸性溶液和高錳酸鉀，反應(yīng)Ih?52h，然后加入蒸餾水，反應(yīng)Ih?52h，得到混合物B;
[0046]所述的混合物A與酸性溶液的體積比為1:(0.1?10);所述的混合物A的體積與高錳酸鉀的質(zhì)量比為ImL: (0.01?10)g;所述的混合物A與蒸餾水的體積比為1: (0.1?10);
[0047]步驟一②中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%?98%的硫酸或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%?98%的硝酸；
[0048]③、向混合物B中先加入蒸餾水和雙氧水，反應(yīng)Ih?52h，再加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I%?20%的鹽酸溶液或濃度為1.0\10—411101/1?1011101/1的堿性溶液調(diào)節(jié)?!1至中性，然后離心分離，得到固體產(chǎn)物，在溫度為20 °C?150 °C下，將固體產(chǎn)物干燥Ih?48h，得到氧化石墨烯；
[0049]所述的混合物B與蒸餾水的體積比為1:(I?100);所述的混合物B與雙氧水的體積比為 1:(0.01 ?10);
[0050]④、將氧化石墨烯置于溫度為500°C?IlOOcC的馬弗爐中1s?60s，得到石墨烯片;
[0051 ] 二、制備MnFe204納米粒子:
[0052]將含有Fe3+的鹽、含有Mn2+的鹽及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，將堿溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反應(yīng)器，然后在溫度為70°C?200°C下水熱反應(yīng)Ih?52h，得到MnFe204納米粒子；
[0053]所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的鹽濃度為0.01mol/L?10mol/L;所述的含有Mn2+的鹽與含有Fe3+的鹽的摩爾比為1: (I?20);所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液與堿溶液的體積比為1: (I?10)；
[0054]所述的堿溶液為濃度為0.lmol/L?lOmol/L的NaOH溶液或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?10%的氨水溶液；
[0055]三、木材的預(yù)處理:
[0056]將步驟一④制備的石墨烯片與蒸餾水混合，得到石墨烯溶液，將清洗干凈的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反應(yīng)容器，真空浸漬Ih?24h，然后在溫度為70°C?200°C下水熱反應(yīng)Ih?52h，再將反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出反應(yīng)后的木材，并在溫度為20 °C?150 °C的條件下，真空干燥Ih?48h，得到石墨烯/木材復(fù)合材料；
[0057]所述的石墨烯片的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為Ig:(I?100)mL;
[0058]四、木材的表面涂膠處理:
[0059]①、將步驟三制備的石墨烯/木材復(fù)合材料置于膠粘劑溶液I中，浸漬Imin?30min，取出，在空氣中晾干;②、重復(fù)步驟四①I次?10次，得到涂膠處理后的木材；
[0060]所述的膠粘劑溶液I是按以下步驟進(jìn)行的:將膠黏劑A組分加入到溶劑A中，得到膠黏劑A組分溶液;將膠黏劑B組分加入到溶劑B中，得到膠黏劑B組分溶液;將膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液混合，得到膠粘劑溶液;所述的溶劑A與溶劑B為相同溶劑；
[0061]所述的膠黏劑A組分為環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯或酚醛樹脂;所述的膠黏劑B組分為聚酰胺、乙二胺、三乙烯四胺或順丁烯二酸酐；
[0062]所述的膠黏劑A組分的質(zhì)量與溶劑A的體積比為Ig:(I?50)mL;所述的膠黏劑B組分的質(zhì)量與溶劑B的體積比為Ig: (I?50)mL;所述的膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液的體積比為1: (I?20);
[0063]五、制備固體懸濁液:
[0064]將步驟二制備的MnFe2O4納米粒子加入到膠粘劑溶液II中，充分?jǐn)嚢韬?，得到固體懸濁液;所述的膠粘劑溶液II與步驟四所述的膠粘劑溶液I為相同膠粘劑溶液；
[0065]所述的MnFe2O4納米粒子的質(zhì)量與膠粘劑溶液II的體積比為Ig: (I?100)mL;
[0066]六、浸漬處理:
[0067]①、將步驟四②制備的涂膠處理后的木材浸漬到步驟五制備的固體懸濁液中，浸漬Imin?30min，取出，在空氣中瞭干Imin?30min;②、重復(fù)步驟六①I次?10次，取出，在溫度為45°C?200°C的條件下，烘干Ih?52h，得到用于吸收電磁波的磁性木材。
[0068]本實(shí)施方式的有益效果是:
[0069]本實(shí)施方式制備的可用于吸收電磁波的磁性木材，工藝簡(jiǎn)單，原料來源廣泛，得到的磁性木材具有良好的磁性和優(yōu)異的電磁波吸收性能。
[0070]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一③中所述的堿性溶液為NaOH溶液、KOH溶液或氨水溶液。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0071]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同的是:步驟二中所述的含有Fe3+的鹽為氯化鐵、硫酸鐵或硝酸鐵。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0072]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:步驟二中所述的含有Mn2+的鹽為氯化錳、硫酸錳或硝酸錳。其它與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0073]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是:步驟三中所述的木材為針葉材或闊葉材。其它與【具體實(shí)施方式】一至四相同。
[0074]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是:步驟四中所述的溶劑A為乙酸乙酯、丙酮或四氫呋喃。其它與【具體實(shí)施方式】一至五相同。
[0075]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是:步驟四中所述的溶劑B為乙酸乙酯、丙酮或四氫呋喃。其它與【具體實(shí)施方式】一至六相同。
[0076]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至七之一不同的是:步驟二中所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的鹽濃度為0.02mol/L;所述的含有Mn2+的鹽與含有Fe3+的鹽的摩爾比為1: 2;所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液與堿溶液的體積比為1:1。其它與【具體實(shí)施方式】一至七相同。
[0077]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至八之一不同的是:步驟三中將步驟一④制備的石墨烯片與蒸餾水混合，得到石墨烯溶液，將清洗干凈的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反應(yīng)容器，真空浸漬6h，然后在溫度為100°C下水熱反應(yīng)12h，再將反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出反應(yīng)后的木材，并在溫度為103°C的條件下，真空干燥24h，得到石墨烯/木材復(fù)合材料。其它與【具體實(shí)施方式】一至八相同。
[0078]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至九之一不同的是:步驟五中所述的MnFe204納米粒子的質(zhì)量與膠粘劑溶液II的體積比為lg: lmL。其它與【具體實(shí)施方式】一至九相同。
[0079]采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
[0080]實(shí)施例一:
[0081]一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法是按以下步驟進(jìn)行:
[0082]一、制備石墨烯片:
[0083]①、將石墨粉、過硫酸鉀、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反應(yīng)器，在溫度為800C下水熱反應(yīng)6h，冷卻至室溫，然后向反應(yīng)器中加入蒸餾水，靜置12h，得到混合物A;
[0084]所述的石墨粉與過硫酸鉀的質(zhì)量比為1:1;所述的石墨粉與五氧化二磷的質(zhì)量比為1:1;所述的石墨粉的質(zhì)量與酸性溶液的體積比為lg: 5mL;所述的石墨粉的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為I g:1 OOmL ；
[0085]步驟一①中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為98%的硫酸；
[0086]②、在溫度為(TC的條件下，以速度為0.lmL/min，向混合物A中加入酸性溶液和高錳酸鉀，反應(yīng)4h，然后加入蒸餾水，反應(yīng)4h，得到混合物B;
[0087]所述的混合物A與酸性溶液的體積比為1:0.2;所述的混合物A的體積與高錳酸鉀的質(zhì)量比為ImL: 0.03g；所述的混合物A與蒸餾水的體積比為1:0.5;
[0088]步驟一②中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為98%的硫酸；
[0089]③、向混合物B中先加入蒸餾水和雙氧水，反應(yīng)4h，再加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25%的鹽酸溶液或濃度為0.lmol/L的堿性溶液調(diào)節(jié)pH至中性，然后離心分離，得到固體產(chǎn)物，在溫度為100 °C下，將固體產(chǎn)物干燥12h，得到氧化石墨烯；
[0090]步驟一③中所述的堿溶液為KOH溶液；
[0091 ]所述的混合物B與蒸餾水的體積比為1:1;所述的混合物B與雙氧水的體積比為1:0.01；
[0092]④、將氧化石墨烯置于溫度為1050°C的馬弗爐中30s，得到石墨烯片；
[0093]二、制備MnFe204納米粒子:
[0094]將含有Fe3+的鹽、含有Mn2+的鹽及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，將堿溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反應(yīng)器，然后在溫度為120°C下水熱反應(yīng)12h，得到MnFe204納米粒子；
[0095]所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的鹽濃度為0.02mol/L;所述的含有Mn2+的鹽與含有Fe3+的鹽的摩爾比為1:2;所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液與堿溶液的體積比為1:1 ；
[0096]所述的堿溶液為濃度為lmol/L的NaOH溶液；
[0097]所述的含有Fe3+的鹽為氯化鐵;所述的含有Mn2+的鹽為氯化錳；
[0098]三、木材的預(yù)處理:
[0099]將步驟一④制備的石墨烯片與蒸餾水混合，得到石墨烯溶液，將清洗干凈的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反應(yīng)容器，真空浸漬6h，然后在溫度為100°C下水熱反應(yīng)12h，再將反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出反應(yīng)后的木材，并在溫度為103°C的條件下，真空干燥24h，得到石墨稀/木材復(fù)合材料；
[0100]所述的石墨烯片的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為lg:1OOmL;
[0101]所述的木材為闊葉材；
[0102]四、木材的表面涂膠處理:
[0103]①、將步驟三制備的石墨烯/木材復(fù)合材料置于膠粘劑溶液I中，浸漬lOmin，取出，在空氣中晾干;②、重復(fù)步驟四①10次，得到涂膠處理后的木材；
[0104]所述的膠粘劑溶液I是按以下步驟進(jìn)行的:將膠黏劑A組分加入到溶劑A中，得到膠黏劑A組分溶液;將膠黏劑B組分加入到溶劑B中，得到膠黏劑B組分溶液;將膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液混合，得到膠粘劑溶液;所述的溶劑A與溶劑B為相同溶劑；
[0105]所述的膠黏劑A組分為環(huán)氧樹脂;步所述的膠黏劑B組分為聚酰胺；
[0106]所述的膠黏劑A組分的質(zhì)量與溶劑A的體積比為lg:1mL;所述的膠黏劑B組分的質(zhì)量與溶劑B的體積比為lg: 2mL;所述的膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液的體積比為1:1;
[0107]所述的溶劑A為乙酸乙酯;所述的溶劑B為乙酸乙酯；
[0108]五、制備固體懸濁液:
[0109]將步驟二制備的MnFe2O4納米粒子加入到膠粘劑溶液II中，充分?jǐn)嚢韬螅玫焦腆w懸濁液;所述的膠粘劑溶液II與步驟四所述的膠粘劑溶液I為相同膠粘劑溶液；
[0110]所述的MnFe204納米粒子的質(zhì)量與膠粘劑溶液II的體積比為lg:1mL;
[0111]六、浸漬處理:
[0112]①、將步驟四②制備的涂膠處理后的木材浸漬到步驟五制備的固體懸濁液中，浸漬1min，取出，在空氣中晾干30min ；②、重復(fù)步驟六①5次，取出，在溫度為60°C的條件下，烘干24h，得到用于吸收電磁波的磁性木材。
[0113]圖1為實(shí)施例一制備的用于吸收電磁波的磁性木材的宏觀照片；I為實(shí)施例一制備的用于吸收電磁波的磁性木材;2為磁鐵，由圖可知，木材表面能牢固粘接磁性納米粒子，并使得木材具有了良好的磁性。
[0114]圖2是實(shí)施例一制備的用于吸收電磁波的磁性木材的對(duì)頻率在2GHz?18GHz的電磁波的反射損耗圖；I為未處理木材;2為實(shí)施例一制備的用于吸收電磁波的磁性木材；由圖可知，用于吸收電磁波的磁性木材在頻率為SGHz的電磁波作用下，其反射損耗可以達(dá)到18dB，且在頻率6.5?8.2GHz范圍內(nèi)，其反射損耗可以達(dá)到-1OdB以上，說明在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，這種處理后的木材可以吸收90 %以上的電磁波，可以用作一種有效的吸波材料。
[0115]對(duì)比實(shí)驗(yàn)一:
[0116]—、制備石墨烯片:
[0117]①、將石墨粉、過硫酸鉀、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反應(yīng)器，在溫度為800C下水熱反應(yīng)6h，冷卻至室溫，然后向反應(yīng)器中加入蒸餾水，靜置12h，得到混合物A;
[0118]所述的石墨粉與過硫酸鉀的質(zhì)量比為1:1;所述的石墨粉與五氧化二磷的質(zhì)量比為1:1;所述的石墨粉的質(zhì)量與酸性溶液的體積比為lg: 5mL;所述的石墨粉的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為I g:1 OOmL ；
[0119]步驟一①中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為98%的硫酸；
[0120]②、在溫度為(TC的條件下，以速度為0.lmL/min，向混合物A中加入酸性溶液和高錳酸鉀，反應(yīng)4h，然后加入蒸餾水，反應(yīng)4h，得到混合物B;
[0121 ]所述的混合物A與酸性溶液的體積比為1: 0.2;所述的混合物A的體積與高錳酸鉀的質(zhì)量比為ImL: 0.03g；所述的混合物A與蒸餾水的體積比為1:0.5;
[0122]步驟一②中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為98%的硫酸；
[0123]③、向混合物B中先加入蒸餾水和雙氧水，反應(yīng)4h，再加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25%的鹽酸溶液或濃度為0.lmol/L的堿性溶液調(diào)節(jié)pH至中性，然后離心分離，得到固體產(chǎn)物，在溫度為100 °C下，將固體產(chǎn)物干燥12h，得到氧化石墨烯；
[0124]步驟一③中所述的堿溶液為KOH溶液；
[0125]所述的混合物B與蒸餾水的體積比為1:1;所述的混合物B與雙氧水的體積比為1:0.01；
[0126]④、將氧化石墨烯置于溫度為1050°C的馬弗爐中30s，得到石墨烯片；
[0127]二、制備石墨烯/木材復(fù)合材料:
[0128]將步驟一④制備的石墨烯片與蒸餾水混合，得到石墨烯溶液，將清洗干凈的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反應(yīng)容器，真空浸漬6h，然后在溫度為100°C下水熱反應(yīng)12h，再將反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出反應(yīng)后的木材，并在溫度為103°C的條件下，真空干燥24h，得到石墨稀/木材復(fù)合材料；
[0129]所述的石墨烯片的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為lg:1OOmL;
[0130]所述的木材為闊葉材。
[0131]圖3為對(duì)比實(shí)驗(yàn)一制備的石墨烯/木材復(fù)合材料對(duì)頻率在2GHz?18GHz的電磁波的反射損耗圖；從圖中可見僅用石墨烯處理的木材在頻率為16GHz的電磁波下最大的反射損耗僅僅4dB，說明其的吸波性能并不理想。
[0132]對(duì)比實(shí)驗(yàn)二:
[0133]一、制備MnFe204納米粒子:
[0134]將含有Fe3+的鹽、含有Mn2+的鹽及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，將堿溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反應(yīng)器，然后在溫度為120°C下水熱反應(yīng)12h，得到MnFe204納米粒子；
[0135]所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的鹽濃度為0.02mol/L;所述的含有Mn2+的鹽與含有Fe3+的鹽的摩爾比為1:2;所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液與堿溶液的體積比為1:1 ；
[0136]所述的堿溶液為濃度為lmol/L的NaOH溶液；
[0137]所述的含有Fe3+的鹽為氯化鐵;所述的含有Mn2+的鹽為氯化錳；
[0138]二、木材的表面涂膠處理:
[0139]①、將清洗干凈的木材置于膠粘劑溶液I中，浸漬1min，取出，在空氣中晾干;②、重復(fù)步驟二①10次，得到涂膠處理后的木材;所述的木材為闊葉材；
[0140]所述的膠粘劑溶液I是按以下步驟進(jìn)行的:將膠黏劑A組分加入到溶劑A中，得到膠黏劑A組分溶液;將膠黏劑B組分加入到溶劑B中，得到膠黏劑B組分溶液;將膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液混合，得到膠粘劑溶液;所述的溶劑A與溶劑B為相同溶劑；
[0141 ]所述的膠黏劑A組分為環(huán)氧樹脂;步所述的膠黏劑B組分為聚酰胺；
[0142]所述的膠黏劑A組分的質(zhì)量與溶劑A的體積比為lg:1mL;所述的膠黏劑B組分的質(zhì)量與溶劑B的體積比為lg: 2mL;所述的膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液的體積比為1:1;
[0143]所述的溶劑A為乙酸乙酯;所述的溶劑B為乙酸乙酯；
[0144]三、制備固體懸濁液:
[0145]將步驟一制備的MnFe2O4納米粒子加入到膠粘劑溶液II中，充分?jǐn)嚢韬?，得到固體懸濁液;所述的膠粘劑溶液II與步驟四所述的膠粘劑溶液I為相同膠粘劑溶液；
[0146]所述的MnFe204納米粒子的質(zhì)量與膠粘劑溶液II的體積比為lg:1mL;
[0147]四、浸漬處理:
[0148]①、將步驟二②制備的涂膠處理后的木材浸漬到步驟三制備的固體懸濁液中，浸漬1min，取出，在空氣中晾干30min ；②、重復(fù)步驟四①5次，取出，在溫度為60 °C的條件下，烘干24h，得到磁性納米粒子改性的木材。
[0149]圖4為對(duì)比實(shí)驗(yàn)二制備的磁性納米粒子改性的木材對(duì)頻率在2GHz?18GHz的電磁波的反射損耗圖；從圖中可見用MnFe2O4涂布的木材在16GHz的電磁波下最大的反射損耗達(dá)到了 5dB，比石墨烯處理后的木材略高，但是其吸波效果依然不理想。
[0150]實(shí)施例一的效果數(shù)據(jù)要大于對(duì)比實(shí)驗(yàn)一與對(duì)比實(shí)驗(yàn)二數(shù)據(jù)的加和，是通過膠黏的MnFe204納米粒子，由于其優(yōu)異的磁性和納米粒子的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，可以改善木材與空氣之間的阻抗匹配，從而減少電磁波在木材界面中的反射作用，使更多的電磁波進(jìn)入木材。當(dāng)電磁波進(jìn)入材料內(nèi)部，MnFe2O4納米粒子也將發(fā)生極化作用，產(chǎn)生磁疇共振和渦流損失，可以對(duì)電磁波的產(chǎn)生吸收效果。同時(shí)，通過預(yù)處理過程，石墨烯和木材之間以氫鍵形式牢固結(jié)合，從而改善了木材的介電性能，有利于電子之間產(chǎn)生極化作用，當(dāng)更多的電磁波進(jìn)入木材內(nèi)部時(shí)，由于木材在電磁場(chǎng)中增強(qiáng)的介電損耗作用，導(dǎo)致對(duì)電磁波的吸收效率增加。另一方面，當(dāng)更多的電磁波進(jìn)入木材內(nèi)部時(shí)，由于木材的多孔性和各項(xiàng)異性的結(jié)構(gòu)特征，有助于電磁波產(chǎn)生多重散射，這種加強(qiáng)的散射作用也有利于增加電磁波損耗的概率。通過阻抗匹配、磁損耗、介質(zhì)損耗，以及多重散射作用共同起到了這樣的技術(shù)效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法是按照以下步驟進(jìn)行的: 一、制備石墨稀片: ①、將石墨粉、過硫酸鉀、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反應(yīng)器，在溫度為700C?200 °C下水熱反應(yīng)Ih?52h，冷卻至室溫，然后向反應(yīng)器中加入蒸餾水，靜置Ih?24h，得到混合物A; 所述的石墨粉與過硫酸鉀的質(zhì)量比為1: (0.1?10);所述的石墨粉與五氧化二磷的質(zhì)量比為1: (0.1?10);所述的石墨粉的質(zhì)量與酸性溶液的體積比為Ig: (I?1000)mL；所述的石墨粉的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為Ig: (I?1000)mL; 步驟一①中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I %?99%的硫酸或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I %?99%的硝酸； ②、在溫度為O°C?30 °C的條件下，以速度為0.0lmL/min?10mL/min，向混合物A中加入酸性溶液和高錳酸鉀，反應(yīng)Ih?52h，然后加入蒸餾水，反應(yīng)Ih?52h，得到混合物B; 所述的混合物A與酸性溶液的體積比為1: (0.1?10);所述的混合物A的體積與高錳酸鉀的質(zhì)量比為ImL: (0.01?10)g;所述的混合物A與蒸餾水的體積比為1:(0.1?10); 步驟一②中所述的酸性溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%?98%的硫酸或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%?98%的硝酸； ③、向混合物B中先加入蒸餾水和雙氧水，反應(yīng)Ih?52h，再加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I%?20%的鹽酸溶液或濃度為1.0父10—411101/1?1011101/1的堿性溶液調(diào)節(jié)?!1至中性，然后離心分離，得到固體產(chǎn)物，在溫度為20 °C?150 °C下，將固體產(chǎn)物干燥Ih?48h，得到氧化石墨烯； 所述的混合物B與蒸餾水的體積比為1: (I?100);所述的混合物B與雙氧水的體積比為1:(0.01 ?10); ④、將氧化石墨烯置于溫度為500°C?1100°C的馬弗爐中1s?60s，得到石墨烯片； 二、制備MnFe2 04納米粒子: 將含有Fe3+的鹽、含有Mn2+的鹽及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，將堿溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反應(yīng)器，然后在溫度為70 °C?200 °C下水熱反應(yīng)Ih?52h，得到MnFe204納米粒子； 所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的鹽濃度為0.0lmol/L?lOmol/L;所述的含有Mn2+的鹽與含有Fe3+的鹽的摩爾比為1: (I?20);所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液與堿溶液的體積比為1: (I?10)； 所述的堿溶液為濃度為0.1mo 1/L?I Omo 1/L的NaOH溶液或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I %?1 %的氨水溶液； 三、木材的預(yù)處理: 將步驟一④制備的石墨烯片與蒸餾水混合，得到石墨烯溶液，將清洗干凈的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反應(yīng)容器，真空浸漬Ih?24h，然后在溫度為70°C?200°C下水熱反應(yīng)Ih?52h，再將反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出反應(yīng)后的木材，并在溫度為20 °C?150°C的條件下，真空干燥Ih?48h，得到石墨稀/木材復(fù)合材料； 所述的石墨稀片的質(zhì)量與蒸饋水的體積比為Ig: (I?100)mL; 四、木材的表面涂膠處理: ①、將步驟三制備的石墨稀/木材復(fù)合材料置于膠粘劑溶液I中，浸漬I m i η?3 O m i η，取出，在空氣中晾干;②、重復(fù)步驟四①I次?10次，得到涂膠處理后的木材； 所述的膠粘劑溶液I是按以下步驟進(jìn)行的:將膠黏劑A組分加入到溶劑A中，得到膠黏劑A組分溶液;將膠黏劑B組分加入到溶劑B中，得到膠黏劑B組分溶液;將膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液混合，得到膠粘劑溶液;所述的溶劑A與溶劑B為相同溶劑； 所述的膠黏劑A組分為環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯或酚醛樹脂;所述的膠黏劑B組分為聚酰胺、乙二胺、三乙烯四胺或順丁烯二酸酐； 所述的膠黏劑A組分的質(zhì)量與溶劑A的體積比為Ig: (I?50)mL;所述的膠黏劑B組分的質(zhì)量與溶劑B的體積比為Ig: (I?50)mL;所述的膠黏劑A組分溶液與膠黏劑B組分溶液的體積比為1: (I?20); 五、制備固體懸濁液: 將步驟二制備的MnFe2O4納米粒子加入到膠粘劑溶液II中，充分?jǐn)嚢韬?，得到固體懸濁液;所述的膠粘劑溶液II與步驟四所述的膠粘劑溶液I為相同膠粘劑溶液； 所述的MnFe204納米粒子的質(zhì)量與膠粘劑溶液II的體積比為Ig: (I?100)mL; 六、浸漬處理: ①、將步驟四②制備的涂膠處理后的木材浸漬到步驟五制備的固體懸濁液中，浸漬Imin?30min，取出，在空氣中瞭干Imin?30min;②、重復(fù)步驟六①I次?10次，取出，在溫度為45°C?200°C的條件下，烘干Ih?52h，得到用于吸收電磁波的磁性木材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于步驟一③中所述的堿性溶液為NaOH溶液、KOH溶液或氨水溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于步驟二中所述的含有Fe3+的鹽為氯化鐵、硫酸鐵或硝酸鐵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于步驟二中所述的含有Mn2+的鹽為氯化錳、硫酸錳或硝酸錳。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于步驟三中所述的木材為針葉材或闊葉材。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于步驟四中所述的溶劑A為乙酸乙酯、丙酮或四氫呋喃。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于步驟四中所述的溶劑B為乙酸乙酯、丙酮或四氫呋喃。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于步驟二中所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的鹽濃度為0.02mol/L;所述的含有Mn2+的鹽與含有Fe3+的鹽的摩爾比為1: 2;所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液與堿溶液的體積比為 1:1。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于步驟三中將步驟一④制備的石墨烯片與蒸餾水混合，得到石墨烯溶液，將清洗干凈的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反應(yīng)容器，真空浸漬6h，然后在溫度為100°C下水熱反應(yīng)12h，再將反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出反應(yīng)后的木材，并在溫度為103°C的條件下，真空干燥24h，得到石墨稀/木材復(fù)合材料。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸收電磁波的磁性木材的制備方法，其特征在于步驟五中所述的MnFe204納米粒子的質(zhì)量與膠粘劑溶液II的體積比為Ig: lmL。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK105922413SQ201610251714
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】李堅(jiān), 甘文濤, 高麗坤, 詹先旭, 萬才超, 肖少良, 高汝楠
【申請(qǐng)人】東北林業(yè)大學(xué)