[發明專利]一種磁性可控的磁性木材的制備方法

在審

• 申請號: 201710074089.X
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106827134A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 婁志超;蔡家斌;李星;孫晉強;陸弘毅;孫照斌;何海文
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: B27K3/02
• 分類號: B27K3/02;B27K3/32;B27K3/34;B27K5/00
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司11590
• 代理人: 林輝輪

技術領域

本發明涉及木材制備技術領域，具體的涉及一種磁性可控的磁性木材的制備方法。

背景技術

磁性木材是一種新型的具有磁特性的木材。磁性木材作為一種生物復合材料，既保持了木材原有的紋理和低比重、容易加工成型等優點，還由于諸如四氧化三鐵(Fe₃O₄)等磁性材料的加入而具有其他特殊的性質及應用。例如，在如今諸如移動電話、局域網和家庭機器人等無線電子設備應用快速增長的時代，為了使人們的日常生活和生產免受電磁系統所產生電磁波的影響，社會迫切地需求具有重量輕、厚度薄、有效頻率寬、吸收能力強等特點的吸波材料，而Fe₃O₄作為一種同時具有介電損耗和磁損耗的典型磁介電材料，與木材復合形成磁性木材，其高電阻率和低成本的優點，使其逐漸成為一種極具吸引力的電磁波吸收材料。

目前的磁性木材制造工藝仍然停留在浸漬法、粉體法以及涂布法的基礎上。這些方法雖然都可以使得木材獲得較好的磁特性，但是均需要事先制備磁流體，前期工藝復雜，且多涉及高溫、高壓等苛刻的制備條件。雖然已經有成果基于金屬鹽離子尺寸小、在木材中滲透性優于納米顆粒的特點，使用先采用鹽溶液、堿溶液逐級浸漬，再進行原位化學合成的方法制備復合磁性木材。但是，對于制備得到的磁性木材的磁性控制目前卻沒有一個明確、有效的控制方法。而制備得到的磁性木材的磁性特性直接影響到磁性木材在磁熱、電磁波吸收等方面的應用，也直接影響到這種制備工藝工業化生產的成本控制。

因此，需要尋找一種磁性可控的磁性木材的制備方法，不僅保證制備得到的磁性木材具有電磁波吸收以及磁熱等磁學特性，還需要保證這些磁性可以在一定程度上實現可控。

發明內容

1.要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題在于提供一種磁性可控的磁性木材的制備方法。

2.技術方案

為解決上述問題，本發明采取如下技術方案：

一種磁性可控的磁性木材的制備方法，包括如下步驟：

(1)木材預處理：將木材原料鋸切成木材試塊，置于超聲波清洗機中震蕩洗滌1～5小時后，置于電熱鼓風干燥箱中干燥，直至含水率為12％以下；

(2)制備混合溶液：將三價鐵鹽和二價鐵鹽溶于含有去離子水的燒杯中，充分溶解，使得混合溶液中三價鐵和二價鐵的摩爾濃度比為2:1；

(3)鐵鹽浸泡：將步驟(1)中所得的木材試塊浸入步驟(2)制得的混合溶液中，在氮氣保護下孵育1～6天；

(4)沖洗干燥：反應結束后，取出試塊，用去離子水沖洗表面后，置于真空干燥箱中干燥；

(5)水解孵育：將上述干燥后的木材試塊浸入濃度為20～25％的氨水溶液中孵育12～18小時；

(6)再次沖洗干燥：反應結束后，取出木材試塊并再用去離子水充分洗滌表面后，置于真空干燥箱中干燥；

(7)制得磁性木材。

具體地，所述步驟(1)、(4)、(6)中的干燥溫度均為60℃～80℃；

所述步驟(2)中三價鐵鹽為FeCl₃·6H₂O、Fe(NO₃)₃或Fe₂(SO₄)₃，二價鐵鹽為FeCl₂·4H₂O、Fe(NO₃)₂或FeSO₄；

所述步驟(2)中鐵離子的總濃度為1～3mol/L；

所述步驟(3)中的混合溶液的溫度為60～70℃；

所述步驟(4)、(6)中的干燥時間均為12～18小時；

所述步驟(5)中的氨水溶液的溫度為室溫。

進一步地，通過調節步驟(3)中不同的鐵鹽浸泡時間，可制得磁性不同的磁性木材。

3.有益效果

(1)本發明在步驟(3)中孵育1天、3天、6天制得磁矯頑力分別為46.93Oe、25.46Oe和9.18Oe的磁性木材，即磁性顆粒在木材中分布隨著鐵鹽浸漬時間的增加而更加均勻且含量增加。由此可知：通過控制木材試塊鐵鹽浸泡的時間，控制二價鐵離子和三價鐵離子滲透進木材的量，進而控制四氧化三鐵的產量，來實現對磁性木材磁性的控制，且磁性木材的磁熱和電磁波吸收能力均能通過其磁性的調節而調節。