一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法
【专利摘要】一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，本发明涉及磁性木材的制备方法。本发明要解决现有技术存在利用木材不能高效吸收电磁波的问题。方法：一、制备石墨烯片；二、制备MnFe2O4纳米粒子；三、木材的预处理；四、木材的表面涂胶处理；五、制备固体悬浊液；六、浸渍处理，即完成用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法。本发明用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法。
【专利说明】
一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及磁性木材的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着手机、电脑、路由器等无线通讯设备的普及，电磁辐射问题已经得到了人们的重视。为了减少不必要的电磁辐射对周围环境带来的影响，电磁波吸收材料应运而生。木材作为一种优质的建筑、装饰材料，广泛的应用于人类生活的各行各业，特别是在人类的家居生活中。但是，作为一种天然的有机材料，其本身对频率在2GHz?18GHz的电磁波并没有吸收作用。因此，在如今高速发展的信息时代，开发一种具有微波吸收作用的木质材料具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明要解决现有技术存在利用木材不能高效吸收电磁波的问题，而提供一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法。
[0004]—种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0005]—、制备石墨烯片:
[0006]①、将石墨粉、过硫酸钾、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反应器，在温度为700C?200°C下水热反应Ih?52h，冷却至室温，然后向反应器中加入蒸馏水，静置Ih?24h，得到混合物A;
[0007]所述的石墨粉与过硫酸钾的质量比为1:(0.1?10);所述的石墨粉与五氧化二磷的质量比为1:(0.1?1);所述的石墨粉的质量与酸性溶液的体积比为I g:(I?1000) mL;所述的石墨粉的质量与蒸馏水的体积比为Ig: (I?1000)mL;
[0008]步骤一①中所述的酸性溶液为质量百分数为I%?99%的硫酸或质量百分数为I %?99%的硝酸；
[0009]②、在温度为0°C?30°C的条件下，以速度为0.01!111^/111；[11?101]117/111；[11，向混合物八中加入酸性溶液和高锰酸钾，反应Ih?52h，然后加入蒸馏水，反应Ih?52h，得到混合物B;
[0010]所述的混合物A与酸性溶液的体积比为1:(0.1?10);所述的混合物A的体积与高锰酸钾的质量比为ImL: (0.01?10)g;所述的混合物A与蒸馏水的体积比为1: (0.1?10);
[0011]步骤一②中所述的酸性溶液为质量百分数为50%?98%的硫酸或质量百分数为50%?98%的硝酸；
[0012]③、向混合物B中先加入蒸馏水和双氧水，反应Ih?52h，再加入质量百分数为I%?20%的盐酸溶液或浓度为1.0\10—411101/1?1011101/1的碱性溶液调节?!1至中性，然后离心分离，得到固体产物，在温度为20 °C?150 °C下，将固体产物干燥Ih?48h，得到氧化石墨烯；
[0013]所述的混合物B与蒸馏水的体积比为1:(I?100);所述的混合物B与双氧水的体积比为 1:(0.01 ?10);
[0014]④、将氧化石墨烯置于温度为500°C?IlOOcC的马弗炉中1s?60s，得到石墨烯片;
[0015]二、制备MnFe204纳米粒子:
[0016]将含有Fe3+的盐、含有Mn2+的盐及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，将碱溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反应器，然后在温度为70°C?200°C下水热反应Ih?52h，得到MnFe204纳米粒子；
[0017]所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的盐浓度为0.01mol/L?10mol/L;所述的含有Mn2+的盐与含有Fe3+的盐的摩尔比为1: (I?20);所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液与碱溶液的体积比为1: (I?10)；
[0018]所述的碱溶液为浓度为0.lmol/L?lOmol/L的NaOH溶液或质量百分数为1%?10%的氨水溶液；
[0019]三、木材的预处理:
[0020]将步骤一④制备的石墨烯片与蒸馏水混合，得到石墨烯溶液，将清洗干净的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反应容器，真空浸渍Ih?24h，然后在温度为70°C?200°C下水热反应Ih?52h，再将反应容器冷却至室温，取出反应后的木材，并在温度为20 °C?150 °C的条件下，真空干燥Ih?48h，得到石墨烯/木材复合材料；
[0021]所述的石墨烯片的质量与蒸馏水的体积比为Ig:(I?100)mL;
[0022]四、木材的表面涂胶处理:
[0023]①、将步骤三制备的石墨烯/木材复合材料置于胶粘剂溶液I中，浸渍Imin?30min，取出，在空气中晾干;②、重复步骤四①I次?10次，得到涂胶处理后的木材；
[0024]所述的胶粘剂溶液I是按以下步骤进行的:将胶黏剂A组分加入到溶剂A中，得到胶黏剂A组分溶液;将胶黏剂B组分加入到溶剂B中，得到胶黏剂B组分溶液;将胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液混合，得到胶粘剂溶液;所述的溶剂A与溶剂B为相同溶剂；
[0025]所述的胶黏剂A组分为环氧树脂、聚氯乙烯或酚醛树脂;所述的胶黏剂B组分为聚酰胺、乙二胺、三乙烯四胺或顺丁烯二酸酐；
[0026]所述的胶黏剂A组分的质量与溶剂A的体积比为Ig:(I?50)mL;所述的胶黏剂B组分的质量与溶剂B的体积比为Ig: (I?50)mL;所述的胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液的体积比为1: (I?20);
[0027]五、制备固体悬浊液:
[0028]将步骤二制备的MnFe2O4纳米粒子加入到胶粘剂溶液II中，充分搅拌后，得到固体悬浊液;所述的胶粘剂溶液II与步骤四所述的胶粘剂溶液I为相同胶粘剂溶液；
[0029]所述的MnFe2O4纳米粒子的质量与胶粘剂溶液11的体积比为Ig:(I?100 )mL;
[0030]六、浸渍处理:
[0031]①、将步骤四②制备的涂胶处理后的木材浸渍到步骤五制备的固体悬浊液中，浸渍Imin?30min，取出，在空气中瞭干Imin?30min;②、重复步骤六①I次?10次，取出，在温度为45°C?200°C的条件下，烘干Ih?52h，得到用于吸收电磁波的磁性木材。
[0032]本发明的有益效果是:
[0033]本发明制备的可用于吸收电磁波的磁性木材，工艺简单，原料来源广泛，得到的磁性木材具有良好的磁性和优异的电磁波吸收性能。
[0034]本发明用于一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法。
【附图说明】
[0035]图1为实施例一制备的用于吸收电磁波的磁性木材的宏观照片；I为实施例一制备的用于吸收电磁波的磁性木材;2为磁铁；
[0036]图2是实施例一制备的用于吸收电磁波的磁性木材的对频率在2GHz?18GHz的电磁波的反射损耗图；I为未处理木材;2为实施例一制备的用于吸收电磁波的磁性木材；
[0037]图3为对比实验一制备的石墨烯/木材复合材料对频率在2GHz?18GHz的电磁波的反射损耗图；
[0038]图4为对比实验二制备的磁性纳米粒子改性的木材对频率在2GHz?18GHz的电磁波的反射损耗图。
【具体实施方式】
[0039]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0040]【具体实施方式】一:本实施方式所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0041 ] 一、制备石墨烯片:
[0042]①、将石墨粉、过硫酸钾、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反应器，在温度为700C?200°C下水热反应Ih?52h，冷却至室温，然后向反应器中加入蒸馏水，静置Ih?24h，得到混合物A;
[0043]所述的石墨粉与过硫酸钾的质量比为1:(0.1?10);所述的石墨粉与五氧化二磷的质量比为1:(0.1?1);所述的石墨粉的质量与酸性溶液的体积比为I g:(I?1000) mL;所述的石墨粉的质量与蒸馏水的体积比为Ig: (I?1000)mL;
[0044]步骤一①中所述的酸性溶液为质量百分数为I%?99%的硫酸或质量百分数为I %?99%的硝酸；
[0045]②、在温度为0°C?30°C的条件下，以速度为0.01!111^/111；[11?101]117/111；[11，向混合物八中加入酸性溶液和高锰酸钾，反应Ih?52h，然后加入蒸馏水，反应Ih?52h，得到混合物B;
[0046]所述的混合物A与酸性溶液的体积比为1:(0.1?10);所述的混合物A的体积与高锰酸钾的质量比为ImL: (0.01?10)g;所述的混合物A与蒸馏水的体积比为1: (0.1?10);
[0047]步骤一②中所述的酸性溶液为质量百分数为50%?98%的硫酸或质量百分数为50%?98%的硝酸；
[0048]③、向混合物B中先加入蒸馏水和双氧水，反应Ih?52h，再加入质量百分数为I%?20%的盐酸溶液或浓度为1.0\10—411101/1?1011101/1的碱性溶液调节?!1至中性，然后离心分离，得到固体产物，在温度为20 °C?150 °C下，将固体产物干燥Ih?48h，得到氧化石墨烯；
[0049]所述的混合物B与蒸馏水的体积比为1:(I?100);所述的混合物B与双氧水的体积比为 1:(0.01 ?10);
[0050]④、将氧化石墨烯置于温度为500°C?IlOOcC的马弗炉中1s?60s，得到石墨烯片;
[0051 ] 二、制备MnFe204纳米粒子:
[0052]将含有Fe3+的盐、含有Mn2+的盐及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，将碱溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反应器，然后在温度为70°C?200°C下水热反应Ih?52h，得到MnFe204纳米粒子；
[0053]所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的盐浓度为0.01mol/L?10mol/L;所述的含有Mn2+的盐与含有Fe3+的盐的摩尔比为1: (I?20);所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液与碱溶液的体积比为1: (I?10)；
[0054]所述的碱溶液为浓度为0.lmol/L?lOmol/L的NaOH溶液或质量百分数为1%?10%的氨水溶液；
[0055]三、木材的预处理:
[0056]将步骤一④制备的石墨烯片与蒸馏水混合，得到石墨烯溶液，将清洗干净的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反应容器，真空浸渍Ih?24h，然后在温度为70°C?200°C下水热反应Ih?52h，再将反应容器冷却至室温，取出反应后的木材，并在温度为20 °C?150 °C的条件下，真空干燥Ih?48h，得到石墨烯/木材复合材料；
[0057]所述的石墨烯片的质量与蒸馏水的体积比为Ig:(I?100)mL;
[0058]四、木材的表面涂胶处理:
[0059]①、将步骤三制备的石墨烯/木材复合材料置于胶粘剂溶液I中，浸渍Imin?30min，取出，在空气中晾干;②、重复步骤四①I次?10次，得到涂胶处理后的木材；
[0060]所述的胶粘剂溶液I是按以下步骤进行的:将胶黏剂A组分加入到溶剂A中，得到胶黏剂A组分溶液;将胶黏剂B组分加入到溶剂B中，得到胶黏剂B组分溶液;将胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液混合，得到胶粘剂溶液;所述的溶剂A与溶剂B为相同溶剂；
[0061]所述的胶黏剂A组分为环氧树脂、聚氯乙烯或酚醛树脂;所述的胶黏剂B组分为聚酰胺、乙二胺、三乙烯四胺或顺丁烯二酸酐；
[0062]所述的胶黏剂A组分的质量与溶剂A的体积比为Ig:(I?50)mL;所述的胶黏剂B组分的质量与溶剂B的体积比为Ig: (I?50)mL;所述的胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液的体积比为1: (I?20);
[0063]五、制备固体悬浊液:
[0064]将步骤二制备的MnFe2O4纳米粒子加入到胶粘剂溶液II中，充分搅拌后，得到固体悬浊液;所述的胶粘剂溶液II与步骤四所述的胶粘剂溶液I为相同胶粘剂溶液；
[0065]所述的MnFe2O4纳米粒子的质量与胶粘剂溶液II的体积比为Ig: (I?100)mL;
[0066]六、浸渍处理:
[0067]①、将步骤四②制备的涂胶处理后的木材浸渍到步骤五制备的固体悬浊液中，浸渍Imin?30min，取出，在空气中瞭干Imin?30min;②、重复步骤六①I次?10次，取出，在温度为45°C?200°C的条件下，烘干Ih?52h，得到用于吸收电磁波的磁性木材。
[0068]本实施方式的有益效果是:
[0069]本实施方式制备的可用于吸收电磁波的磁性木材，工艺简单，原料来源广泛，得到的磁性木材具有良好的磁性和优异的电磁波吸收性能。
[0070]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一③中所述的碱性溶液为NaOH溶液、KOH溶液或氨水溶液。其它与【具体实施方式】一相同。
[0071]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同的是:步骤二中所述的含有Fe3+的盐为氯化铁、硫酸铁或硝酸铁。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0072]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二中所述的含有Mn2+的盐为氯化锰、硫酸锰或硝酸锰。其它与【具体实施方式】一至三相同。
[0073]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤三中所述的木材为针叶材或阔叶材。其它与【具体实施方式】一至四相同。
[0074]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤四中所述的溶剂A为乙酸乙酯、丙酮或四氢呋喃。其它与【具体实施方式】一至五相同。
[0075]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤四中所述的溶剂B为乙酸乙酯、丙酮或四氢呋喃。其它与【具体实施方式】一至六相同。
[0076]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤二中所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的盐浓度为0.02mol/L;所述的含有Mn2+的盐与含有Fe3+的盐的摩尔比为1: 2;所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液与碱溶液的体积比为1:1。其它与【具体实施方式】一至七相同。
[0077]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤三中将步骤一④制备的石墨烯片与蒸馏水混合，得到石墨烯溶液，将清洗干净的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反应容器，真空浸渍6h，然后在温度为100°C下水热反应12h，再将反应容器冷却至室温，取出反应后的木材，并在温度为103°C的条件下，真空干燥24h，得到石墨烯/木材复合材料。其它与【具体实施方式】一至八相同。
[0078]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是:步骤五中所述的MnFe204纳米粒子的质量与胶粘剂溶液II的体积比为lg: lmL。其它与【具体实施方式】一至九相同。
[0079]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0080]实施例一:
[0081]一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法是按以下步骤进行:
[0082]一、制备石墨烯片:
[0083]①、将石墨粉、过硫酸钾、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反应器，在温度为800C下水热反应6h，冷却至室温，然后向反应器中加入蒸馏水，静置12h，得到混合物A;
[0084]所述的石墨粉与过硫酸钾的质量比为1:1;所述的石墨粉与五氧化二磷的质量比为1:1;所述的石墨粉的质量与酸性溶液的体积比为lg: 5mL;所述的石墨粉的质量与蒸馏水的体积比为I g:1 OOmL ；
[0085]步骤一①中所述的酸性溶液为质量百分数为98%的硫酸；
[0086]②、在温度为(TC的条件下，以速度为0.lmL/min，向混合物A中加入酸性溶液和高锰酸钾，反应4h，然后加入蒸馏水，反应4h，得到混合物B;
[0087]所述的混合物A与酸性溶液的体积比为1:0.2;所述的混合物A的体积与高锰酸钾的质量比为ImL: 0.03g；所述的混合物A与蒸馏水的体积比为1:0.5;
[0088]步骤一②中所述的酸性溶液为质量百分数为98%的硫酸；
[0089]③、向混合物B中先加入蒸馏水和双氧水，反应4h，再加入质量百分数为25%的盐酸溶液或浓度为0.lmol/L的碱性溶液调节pH至中性，然后离心分离，得到固体产物，在温度为100 °C下，将固体产物干燥12h，得到氧化石墨烯；
[0090]步骤一③中所述的碱溶液为KOH溶液；
[0091 ]所述的混合物B与蒸馏水的体积比为1:1;所述的混合物B与双氧水的体积比为1:0.01；
[0092]④、将氧化石墨烯置于温度为1050°C的马弗炉中30s，得到石墨烯片；
[0093]二、制备MnFe204纳米粒子:
[0094]将含有Fe3+的盐、含有Mn2+的盐及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，将碱溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反应器，然后在温度为120°C下水热反应12h，得到MnFe204纳米粒子；
[0095]所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的盐浓度为0.02mol/L;所述的含有Mn2+的盐与含有Fe3+的盐的摩尔比为1:2;所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液与碱溶液的体积比为1:1 ；
[0096]所述的碱溶液为浓度为lmol/L的NaOH溶液；
[0097]所述的含有Fe3+的盐为氯化铁;所述的含有Mn2+的盐为氯化锰；
[0098]三、木材的预处理:
[0099]将步骤一④制备的石墨烯片与蒸馏水混合，得到石墨烯溶液，将清洗干净的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反应容器，真空浸渍6h，然后在温度为100°C下水热反应12h，再将反应容器冷却至室温，取出反应后的木材，并在温度为103°C的条件下，真空干燥24h，得到石墨稀/木材复合材料；
[0100]所述的石墨烯片的质量与蒸馏水的体积比为lg:1OOmL;
[0101]所述的木材为阔叶材；
[0102]四、木材的表面涂胶处理:
[0103]①、将步骤三制备的石墨烯/木材复合材料置于胶粘剂溶液I中，浸渍lOmin，取出，在空气中晾干;②、重复步骤四①10次，得到涂胶处理后的木材；
[0104]所述的胶粘剂溶液I是按以下步骤进行的:将胶黏剂A组分加入到溶剂A中，得到胶黏剂A组分溶液;将胶黏剂B组分加入到溶剂B中，得到胶黏剂B组分溶液;将胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液混合，得到胶粘剂溶液;所述的溶剂A与溶剂B为相同溶剂；
[0105]所述的胶黏剂A组分为环氧树脂;步所述的胶黏剂B组分为聚酰胺；
[0106]所述的胶黏剂A组分的质量与溶剂A的体积比为lg:1mL;所述的胶黏剂B组分的质量与溶剂B的体积比为lg: 2mL;所述的胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液的体积比为1:1;
[0107]所述的溶剂A为乙酸乙酯;所述的溶剂B为乙酸乙酯；
[0108]五、制备固体悬浊液:
[0109]将步骤二制备的MnFe2O4纳米粒子加入到胶粘剂溶液II中，充分搅拌后，得到固体悬浊液;所述的胶粘剂溶液II与步骤四所述的胶粘剂溶液I为相同胶粘剂溶液；
[0110]所述的MnFe204纳米粒子的质量与胶粘剂溶液II的体积比为lg:1mL;
[0111]六、浸渍处理:
[0112]①、将步骤四②制备的涂胶处理后的木材浸渍到步骤五制备的固体悬浊液中，浸渍1min，取出，在空气中晾干30min ；②、重复步骤六①5次，取出，在温度为60°C的条件下，烘干24h，得到用于吸收电磁波的磁性木材。
[0113]图1为实施例一制备的用于吸收电磁波的磁性木材的宏观照片；I为实施例一制备的用于吸收电磁波的磁性木材;2为磁铁，由图可知，木材表面能牢固粘接磁性纳米粒子，并使得木材具有了良好的磁性。
[0114]图2是实施例一制备的用于吸收电磁波的磁性木材的对频率在2GHz?18GHz的电磁波的反射损耗图；I为未处理木材;2为实施例一制备的用于吸收电磁波的磁性木材；由图可知，用于吸收电磁波的磁性木材在频率为SGHz的电磁波作用下，其反射损耗可以达到18dB，且在频率6.5?8.2GHz范围内，其反射损耗可以达到-1OdB以上，说明在这个频率范围内，这种处理后的木材可以吸收90 %以上的电磁波，可以用作一种有效的吸波材料。
[0115]对比实验一:
[0116]—、制备石墨烯片:
[0117]①、将石墨粉、过硫酸钾、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反应器，在温度为800C下水热反应6h，冷却至室温，然后向反应器中加入蒸馏水，静置12h，得到混合物A;
[0118]所述的石墨粉与过硫酸钾的质量比为1:1;所述的石墨粉与五氧化二磷的质量比为1:1;所述的石墨粉的质量与酸性溶液的体积比为lg: 5mL;所述的石墨粉的质量与蒸馏水的体积比为I g:1 OOmL ；
[0119]步骤一①中所述的酸性溶液为质量百分数为98%的硫酸；
[0120]②、在温度为(TC的条件下，以速度为0.lmL/min，向混合物A中加入酸性溶液和高锰酸钾，反应4h，然后加入蒸馏水，反应4h，得到混合物B;
[0121 ]所述的混合物A与酸性溶液的体积比为1: 0.2;所述的混合物A的体积与高锰酸钾的质量比为ImL: 0.03g；所述的混合物A与蒸馏水的体积比为1:0.5;
[0122]步骤一②中所述的酸性溶液为质量百分数为98%的硫酸；
[0123]③、向混合物B中先加入蒸馏水和双氧水，反应4h，再加入质量百分数为25%的盐酸溶液或浓度为0.lmol/L的碱性溶液调节pH至中性，然后离心分离，得到固体产物，在温度为100 °C下，将固体产物干燥12h，得到氧化石墨烯；
[0124]步骤一③中所述的碱溶液为KOH溶液；
[0125]所述的混合物B与蒸馏水的体积比为1:1;所述的混合物B与双氧水的体积比为1:0.01；
[0126]④、将氧化石墨烯置于温度为1050°C的马弗炉中30s，得到石墨烯片；
[0127]二、制备石墨烯/木材复合材料:
[0128]将步骤一④制备的石墨烯片与蒸馏水混合，得到石墨烯溶液，将清洗干净的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反应容器，真空浸渍6h，然后在温度为100°C下水热反应12h，再将反应容器冷却至室温，取出反应后的木材，并在温度为103°C的条件下，真空干燥24h，得到石墨稀/木材复合材料；
[0129]所述的石墨烯片的质量与蒸馏水的体积比为lg:1OOmL;
[0130]所述的木材为阔叶材。
[0131]图3为对比实验一制备的石墨烯/木材复合材料对频率在2GHz?18GHz的电磁波的反射损耗图；从图中可见仅用石墨烯处理的木材在频率为16GHz的电磁波下最大的反射损耗仅仅4dB，说明其的吸波性能并不理想。
[0132]对比实验二:
[0133]一、制备MnFe204纳米粒子:
[0134]将含有Fe3+的盐、含有Mn2+的盐及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，将碱溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反应器，然后在温度为120°C下水热反应12h，得到MnFe204纳米粒子；
[0135]所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的盐浓度为0.02mol/L;所述的含有Mn2+的盐与含有Fe3+的盐的摩尔比为1:2;所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液与碱溶液的体积比为1:1 ；
[0136]所述的碱溶液为浓度为lmol/L的NaOH溶液；
[0137]所述的含有Fe3+的盐为氯化铁;所述的含有Mn2+的盐为氯化锰；
[0138]二、木材的表面涂胶处理:
[0139]①、将清洗干净的木材置于胶粘剂溶液I中，浸渍1min，取出，在空气中晾干;②、重复步骤二①10次，得到涂胶处理后的木材;所述的木材为阔叶材；
[0140]所述的胶粘剂溶液I是按以下步骤进行的:将胶黏剂A组分加入到溶剂A中，得到胶黏剂A组分溶液;将胶黏剂B组分加入到溶剂B中，得到胶黏剂B组分溶液;将胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液混合，得到胶粘剂溶液;所述的溶剂A与溶剂B为相同溶剂；
[0141 ]所述的胶黏剂A组分为环氧树脂;步所述的胶黏剂B组分为聚酰胺；
[0142]所述的胶黏剂A组分的质量与溶剂A的体积比为lg:1mL;所述的胶黏剂B组分的质量与溶剂B的体积比为lg: 2mL;所述的胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液的体积比为1:1;
[0143]所述的溶剂A为乙酸乙酯;所述的溶剂B为乙酸乙酯；
[0144]三、制备固体悬浊液:
[0145]将步骤一制备的MnFe2O4纳米粒子加入到胶粘剂溶液II中，充分搅拌后，得到固体悬浊液;所述的胶粘剂溶液II与步骤四所述的胶粘剂溶液I为相同胶粘剂溶液；
[0146]所述的MnFe204纳米粒子的质量与胶粘剂溶液II的体积比为lg:1mL;
[0147]四、浸渍处理:
[0148]①、将步骤二②制备的涂胶处理后的木材浸渍到步骤三制备的固体悬浊液中，浸渍1min，取出，在空气中晾干30min ；②、重复步骤四①5次，取出，在温度为60 °C的条件下，烘干24h，得到磁性纳米粒子改性的木材。
[0149]图4为对比实验二制备的磁性纳米粒子改性的木材对频率在2GHz?18GHz的电磁波的反射损耗图；从图中可见用MnFe2O4涂布的木材在16GHz的电磁波下最大的反射损耗达到了 5dB，比石墨烯处理后的木材略高，但是其吸波效果依然不理想。
[0150]实施例一的效果数据要大于对比实验一与对比实验二数据的加和，是通过胶黏的MnFe204纳米粒子，由于其优异的磁性和纳米粒子的结构效应，可以改善木材与空气之间的阻抗匹配，从而减少电磁波在木材界面中的反射作用，使更多的电磁波进入木材。当电磁波进入材料内部，MnFe2O4纳米粒子也将发生极化作用，产生磁畴共振和涡流损失，可以对电磁波的产生吸收效果。同时，通过预处理过程，石墨烯和木材之间以氢键形式牢固结合，从而改善了木材的介电性能，有利于电子之间产生极化作用，当更多的电磁波进入木材内部时，由于木材在电磁场中增强的介电损耗作用，导致对电磁波的吸收效率增加。另一方面，当更多的电磁波进入木材内部时，由于木材的多孔性和各项异性的结构特征，有助于电磁波产生多重散射，这种加强的散射作用也有利于增加电磁波损耗的概率。通过阻抗匹配、磁损耗、介质损耗，以及多重散射作用共同起到了这样的技术效果。
【主权项】
1.一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法是按照以下步骤进行的: 一、制备石墨稀片: ①、将石墨粉、过硫酸钾、五氧化二磷及酸性溶液混合，密封反应器，在温度为700C?200 °C下水热反应Ih?52h，冷却至室温，然后向反应器中加入蒸馏水，静置Ih?24h，得到混合物A; 所述的石墨粉与过硫酸钾的质量比为1: (0.1?10);所述的石墨粉与五氧化二磷的质量比为1: (0.1?10);所述的石墨粉的质量与酸性溶液的体积比为Ig: (I?1000)mL；所述的石墨粉的质量与蒸馏水的体积比为Ig: (I?1000)mL; 步骤一①中所述的酸性溶液为质量百分数为I %?99%的硫酸或质量百分数为I %?99%的硝酸； ②、在温度为O°C?30 °C的条件下，以速度为0.0lmL/min?10mL/min，向混合物A中加入酸性溶液和高锰酸钾，反应Ih?52h，然后加入蒸馏水，反应Ih?52h，得到混合物B; 所述的混合物A与酸性溶液的体积比为1: (0.1?10);所述的混合物A的体积与高锰酸钾的质量比为ImL: (0.01?10)g;所述的混合物A与蒸馏水的体积比为1:(0.1?10); 步骤一②中所述的酸性溶液为质量百分数为50%?98%的硫酸或质量百分数为50%?98%的硝酸； ③、向混合物B中先加入蒸馏水和双氧水，反应Ih?52h，再加入质量百分数为I%?20%的盐酸溶液或浓度为1.0父10—411101/1?1011101/1的碱性溶液调节?!1至中性，然后离心分离，得到固体产物，在温度为20 °C?150 °C下，将固体产物干燥Ih?48h，得到氧化石墨烯； 所述的混合物B与蒸馏水的体积比为1: (I?100);所述的混合物B与双氧水的体积比为1:(0.01 ?10); ④、将氧化石墨烯置于温度为500°C?1100°C的马弗炉中1s?60s，得到石墨烯片； 二、制备MnFe2 04纳米粒子: 将含有Fe3+的盐、含有Mn2+的盐及水混合，得到含有Fe3+和Mn2+的混合溶液，将碱溶液加入含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中，密封反应器，然后在温度为70 °C?200 °C下水热反应Ih?52h，得到MnFe204纳米粒子； 所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的盐浓度为0.0lmol/L?lOmol/L;所述的含有Mn2+的盐与含有Fe3+的盐的摩尔比为1: (I?20);所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液与碱溶液的体积比为1: (I?10)； 所述的碱溶液为浓度为0.1mo 1/L?I Omo 1/L的NaOH溶液或质量百分数为I %?1 %的氨水溶液； 三、木材的预处理: 将步骤一④制备的石墨烯片与蒸馏水混合，得到石墨烯溶液，将清洗干净的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反应容器，真空浸渍Ih?24h，然后在温度为70°C?200°C下水热反应Ih?52h，再将反应容器冷却至室温，取出反应后的木材，并在温度为20 °C?150°C的条件下，真空干燥Ih?48h，得到石墨稀/木材复合材料； 所述的石墨稀片的质量与蒸馈水的体积比为Ig: (I?100)mL; 四、木材的表面涂胶处理: ①、将步骤三制备的石墨稀/木材复合材料置于胶粘剂溶液I中，浸渍I m i η?3 O m i η，取出，在空气中晾干;②、重复步骤四①I次?10次，得到涂胶处理后的木材； 所述的胶粘剂溶液I是按以下步骤进行的:将胶黏剂A组分加入到溶剂A中，得到胶黏剂A组分溶液;将胶黏剂B组分加入到溶剂B中，得到胶黏剂B组分溶液;将胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液混合，得到胶粘剂溶液;所述的溶剂A与溶剂B为相同溶剂； 所述的胶黏剂A组分为环氧树脂、聚氯乙烯或酚醛树脂;所述的胶黏剂B组分为聚酰胺、乙二胺、三乙烯四胺或顺丁烯二酸酐； 所述的胶黏剂A组分的质量与溶剂A的体积比为Ig: (I?50)mL;所述的胶黏剂B组分的质量与溶剂B的体积比为Ig: (I?50)mL;所述的胶黏剂A组分溶液与胶黏剂B组分溶液的体积比为1: (I?20); 五、制备固体悬浊液: 将步骤二制备的MnFe2O4纳米粒子加入到胶粘剂溶液II中，充分搅拌后，得到固体悬浊液;所述的胶粘剂溶液II与步骤四所述的胶粘剂溶液I为相同胶粘剂溶液； 所述的MnFe204纳米粒子的质量与胶粘剂溶液II的体积比为Ig: (I?100)mL; 六、浸渍处理: ①、将步骤四②制备的涂胶处理后的木材浸渍到步骤五制备的固体悬浊液中，浸渍Imin?30min，取出，在空气中瞭干Imin?30min;②、重复步骤六①I次?10次，取出，在温度为45°C?200°C的条件下，烘干Ih?52h，得到用于吸收电磁波的磁性木材。2.根据权利要求1所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于步骤一③中所述的碱性溶液为NaOH溶液、KOH溶液或氨水溶液。3.根据权利要求1所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于步骤二中所述的含有Fe3+的盐为氯化铁、硫酸铁或硝酸铁。4.根据权利要求1所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于步骤二中所述的含有Mn2+的盐为氯化锰、硫酸锰或硝酸锰。5.根据权利要求1所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于步骤三中所述的木材为针叶材或阔叶材。6.根据权利要求1所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于步骤四中所述的溶剂A为乙酸乙酯、丙酮或四氢呋喃。7.根据权利要求1所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于步骤四中所述的溶剂B为乙酸乙酯、丙酮或四氢呋喃。8.根据权利要求1所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于步骤二中所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液中含有Fe3+的盐浓度为0.02mol/L;所述的含有Mn2+的盐与含有Fe3+的盐的摩尔比为1: 2;所述的含有Fe3+和Mn2+的混合溶液与碱溶液的体积比为 1:1。9.根据权利要求1所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于步骤三中将步骤一④制备的石墨烯片与蒸馏水混合，得到石墨烯溶液，将清洗干净的木材浸入到石墨烯溶液中，并密封反应容器，真空浸渍6h，然后在温度为100°C下水热反应12h，再将反应容器冷却至室温，取出反应后的木材，并在温度为103°C的条件下，真空干燥24h，得到石墨稀/木材复合材料。10.根据权利要求1所述的一种用于吸收电磁波的磁性木材的制备方法，其特征在于步骤五中所述的MnFe204纳米粒子的质量与胶粘剂溶液II的体积比为Ig: lmL。
【文档编号】C01B31/04GK105922413SQ201610251714
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】李坚, 甘文涛, 高丽坤, 詹先旭, 万才超, 肖少良, 高汝楠
【申请人】东北林业大学