[发明专利]一种磁性可控的磁性木材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及木材制备技术领域，具体的涉及一种磁性可控的磁性木材的制备方法。

背景技术

磁性木材是一种新型的具有磁特性的木材。磁性木材作为一种生物复合材料，既保持了木材原有的纹理和低比重、容易加工成型等优点，还由于诸如四氧化三铁(Fe₃O₄)等磁性材料的加入而具有其他特殊的性质及应用。例如，在如今诸如移动电话、局域网和家庭机器人等无线电子设备应用快速增长的时代，为了使人们的日常生活和生产免受电磁系统所产生电磁波的影响，社会迫切地需求具有重量轻、厚度薄、有效频率宽、吸收能力强等特点的吸波材料，而Fe₃O₄作为一种同时具有介电损耗和磁损耗的典型磁介电材料，与木材复合形成磁性木材，其高电阻率和低成本的优点，使其逐渐成为一种极具吸引力的电磁波吸收材料。

目前的磁性木材制造工艺仍然停留在浸渍法、粉体法以及涂布法的基础上。这些方法虽然都可以使得木材获得较好的磁特性，但是均需要事先制备磁流体，前期工艺复杂，且多涉及高温、高压等苛刻的制备条件。虽然已经有成果基于金属盐离子尺寸小、在木材中渗透性优于纳米颗粒的特点，使用先采用盐溶液、碱溶液逐级浸渍，再进行原位化学合成的方法制备复合磁性木材。但是，对于制备得到的磁性木材的磁性控制目前却没有一个明确、有效的控制方法。而制备得到的磁性木材的磁性特性直接影响到磁性木材在磁热、电磁波吸收等方面的应用，也直接影响到这种制备工艺工业化生产的成本控制。

因此，需要寻找一种磁性可控的磁性木材的制备方法，不仅保证制备得到的磁性木材具有电磁波吸收以及磁热等磁学特性，还需要保证这些磁性可以在一定程度上实现可控。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种磁性可控的磁性木材的制备方法。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种磁性可控的磁性木材的制备方法，包括如下步骤：

(1)木材预处理：将木材原料锯切成木材试块，置于超声波清洗机中震荡洗涤1～5小时后，置于电热鼓风干燥箱中干燥，直至含水率为12％以下；

(2)制备混合溶液：将三价铁盐和二价铁盐溶于含有去离子水的烧杯中，充分溶解，使得混合溶液中三价铁和二价铁的摩尔浓度比为2:1；

(3)铁盐浸泡：将步骤(1)中所得的木材试块浸入步骤(2)制得的混合溶液中，在氮气保护下孵育1～6天；

(4)冲洗干燥：反应结束后，取出试块，用去离子水冲洗表面后，置于真空干燥箱中干燥；

(5)水解孵育：将上述干燥后的木材试块浸入浓度为20～25％的氨水溶液中孵育12～18小时；

(6)再次冲洗干燥：反应结束后，取出木材试块并再用去离子水充分洗涤表面后，置于真空干燥箱中干燥；

(7)制得磁性木材。

具体地，所述步骤(1)、(4)、(6)中的干燥温度均为60℃～80℃；

所述步骤(2)中三价铁盐为FeCl₃·6H₂O、Fe(NO₃)₃或Fe₂(SO₄)₃，二价铁盐为FeCl₂·4H₂O、Fe(NO₃)₂或FeSO₄；

所述步骤(2)中铁离子的总浓度为1～3mol/L；

所述步骤(3)中的混合溶液的温度为60～70℃；

所述步骤(4)、(6)中的干燥时间均为12～18小时；

所述步骤(5)中的氨水溶液的温度为室温。

进一步地，通过调节步骤(3)中不同的铁盐浸泡时间，可制得磁性不同的磁性木材。

3.有益效果

(1)本发明在步骤(3)中孵育1天、3天、6天制得磁矫顽力分别为46.93Oe、25.46Oe和9.18Oe的磁性木材，即磁性颗粒在木材中分布随着铁盐浸渍时间的增加而更加均匀且含量增加。由此可知：通过控制木材试块铁盐浸泡的时间，控制二价铁离子和三价铁离子渗透进木材的量，进而控制四氧化三铁的产量，来实现对磁性木材磁性的控制，且磁性木材的磁热和电磁波吸收能力均能通过其磁性的调节而调节。