[發(fā)明專利]一種密實(shí)化木基石墨烯導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910939748.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN110614691B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王麗;張曉濤;武靜;單曉飛;王喜明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B27M1/08
• 分類號(hào): B27M1/08;B27M1/02;B27K5/00;B27K5/04;B27K3/08;B27K3/02;B27K3/16
• 代理公司: 齊齊哈爾鶴城專利代理有限公司 23207
• 代理人: 楊圣運(yùn)

本發(fā)明提供了一種密實(shí)化木基石墨烯導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，該方法包括在不影響木材原有力學(xué)性能強(qiáng)度的前提下提高木材內(nèi)部滲透性的預(yù)處理，木材與氧化石墨烯均勻高度有機(jī)結(jié)合，分布于木材內(nèi)部的氧化石墨烯最大程度還原釋放出具有導(dǎo)電性石墨烯的三個(gè)過程，最終獲得賦予木材導(dǎo)電、提高木材原有尺寸穩(wěn)定性、密度及力學(xué)性能的優(yōu)良綠色導(dǎo)電功能型復(fù)合材料。本發(fā)明具有原材料來源廣泛，綠色可再生，制備工藝簡單，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體領(lǐng)域及木材領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于木材功能化處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種密實(shí)化木基石墨烯導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

2014年，我國木材消費(fèi)量約69,572萬立方米，進(jìn)口木材總量高達(dá)2,565.56億立方米。同時(shí)，到2020年我國木材消費(fèi)總量將達(dá)到5.57億立方米。為有效保護(hù)天然林木資源，緩解天然林木供給矛盾，人工速生林在我國廣泛種植。第八次全國森林資源清查結(jié)果顯示，從2009年到2013年，我國人工林迅猛發(fā)展。其中，人工林面積從6169萬公頃增加到6933萬公頃，人工林蓄積從原來的19.61億立方米增加到24.83億立方米。人工速生林具有出材時(shí)間短，產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，但由于其生長年限較短，例如分布最為廣泛的速生楊木成材時(shí)間為5-6年，大部分速生林木具有密度低、木質(zhì)松軟、物理力學(xué)強(qiáng)度差、含水率高且分布不均和易產(chǎn)生干縮變形等缺陷，從而限制了速生林木品種的使用范圍，在高附加值加工領(lǐng)域的應(yīng)用較少。因此，大力發(fā)展人工速生林的高附加值利用從而滿足國民對(duì)木質(zhì)材料的需求，對(duì)解決我國森林資源不合理結(jié)構(gòu)和林業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

現(xiàn)有速生材的功能化處理主要為密實(shí)化處理和化學(xué)改性處理。密實(shí)技術(shù)能夠很好的提高材料的力學(xué)和機(jī)械性能，可將低密度、資源豐富且價(jià)格便宜的低密度木材變成高密度、高強(qiáng)度的木材。如專利201410479233.4公布的用超高溫?zé)釅罕砻嫣炕椒ㄖ苽涞哪静牟宦N曲、不開裂、疏水效果好且能較好地保持木材原有的力學(xué)性能。專利201710108674.7公布的熱壓結(jié)合整體噴蒸法制備的密實(shí)化木材可得到高強(qiáng)度、高密度木材。但密實(shí)化處理后的木材壓縮變形不穩(wěn)定，容易變形恢復(fù)，且主要提高了木材的機(jī)械支撐及優(yōu)化了木材易變形的缺點(diǎn)，為更進(jìn)一步提高木材的附加值，可將其與化學(xué)改性技術(shù)結(jié)合進(jìn)行研究。

木材是一種具有微米至納米級(jí)多尺度通道的綠色可再生材料，具有隔音、調(diào)溫調(diào)濕及裝飾性能，天然的骨架形態(tài)可作為其他材料的基質(zhì)模板，多孔通道表面富含大量的活性位點(diǎn)（碳自由基C）和基團(tuán)（游離性羥基-OH、羧基-COOH等），可進(jìn)行一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)。其中，賦予木材導(dǎo)電的功能以拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域而備受人們關(guān)注。

現(xiàn)國內(nèi)外制備導(dǎo)電木材主要是將木材作為機(jī)械模板與導(dǎo)電材料進(jìn)行結(jié)合，以表面涂層法、木材填充法、炭化結(jié)晶法和納米材料復(fù)合法為主。木基導(dǎo)電復(fù)合材料大多是采用金屬與木材相結(jié)合對(duì)環(huán)境污染較為嚴(yán)重，部分只依靠表面導(dǎo)電和生產(chǎn)工藝復(fù)雜且成本高的缺點(diǎn)，同時(shí)使用化學(xué)還原方式對(duì)環(huán)境污染較大，因此探尋一種綠色可再生，導(dǎo)電性能好的木基導(dǎo)電材料迫在眉睫。如專利201710716619.6公布的以氧化鉍包覆納米氧化鎂、玻璃纖維為填料，以改性豆膠與碳粉改性硅溶膠為膠黏劑，制備的3層桉樹膠合板經(jīng)熱壓處理后具有良好的膠合強(qiáng)度和耐水性，同時(shí)還擁有一定的電磁屏蔽功能。專利201510434482.6公布的在木材表面化學(xué)鍍鎳鹽獲得耐腐蝕的高導(dǎo)電木質(zhì)電磁屏蔽材料，可用于電子、航空、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。但其化學(xué)方式得到的導(dǎo)電材料造成的環(huán)境問題較為嚴(yán)重。

石墨烯是碳原子以sp²雜化連接的單原子層結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的晶體學(xué)性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)，有超強(qiáng)的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性和強(qiáng)度。它的電阻率比銀或銅更低，只有約10^-6Ω·cm，是世界上電阻率最小的材料。石墨烯中的碳原子排列非常緊密且整齊，它的晶體結(jié)構(gòu)是一種二維的六邊形，是所有碳材料的基本組成單位。由于石墨烯具有特殊的機(jī)械屬性，被用作新型復(fù)合材質(zhì)的添加物，從而提高了機(jī)械強(qiáng)度。