[发明专利]一种木基-石墨烯导电复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种木基‑石墨烯导电复合材料的制备方法。该方法包括：S1、利用去离子水对木材循环式煮、冷冻、蒸、冷冻、煮处理，直至水煮处理后的剩余液体澄清透明，然后进行干燥处理；S2、将氧化石墨烯分散液在脉冲式真空条件下浸渍进入经过干燥处理的木材中；S3、对经过浸渍的木材进行分段干燥，得到木基‑氧化石墨烯复合材料；S4、将木基‑氧化石墨烯复合材料在保护气氛围下进行热还原反应，得到所述木基‑石墨烯导电复合材料。本发明采用水循环预处理木材的方式达到木材孔隙度的提升，并采用脉冲式真空浸渍法将氧化石墨烯分散液加入木材机体中；最后进行绿色热还原反应将氧化石墨烯还原为石墨烯。

技术领域

本发明属于木材功能化处理技术领域，特别涉及一种木基-石墨烯导电复合材料的制备方法。

背景技术

高速发展的电子工业带来的电磁辐射，存在着信息泄露、严重干扰周围电子设备运行，且危害人类身体健康等弊端，已成为继噪声、大气、水体、固体废物污染之后的又一大公害。具有天然电磁屏蔽效应的金属资源日益枯竭，冶炼过程带来的环境问题日趋严重、加工较难、成品重量重、对电磁波的强烈反射作用引起二次干扰等缺点，限制了它的适用性。导电聚合物、炭系材料及表面活性剂易发生凝聚，需借助其他基质材料加工制作。因此，探索吸收频带宽、物理机械性能好、绿色无污染的电磁屏蔽材料，缓解不可再生资源的压力，减轻日益严重的环境问题，新型环保型可再生电磁屏蔽复合材料的发展迫在眉睫。

木材是一种具有微米至纳米级多尺度结构的绿色绝缘材料，具有可再生、隔音、调温调湿及装饰性能等优点，其天然的骨架形态可作为其他材料的基质模板，多孔通道表面富含大量的活性位点(碳自由基C)和基团(游离性羟基-OH、羧基-COOH等)，可进行一系列的物理、化学反应。通过与导电材料(导电聚合物：聚吡咯PPy、聚苯胺PANI等，炭系材料：碳纳米管CNTs、石墨烯Gr等，金属系材料：银、金、镍、铜及其氧化物氧化锡、氧化铅、二氧化钛等，表面活性剂：氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑盐等)的结合，可将其发展成为一种很有前景的绿色电磁屏蔽材料，同时木材机体的吸湿性、各向异性、易腐裂等性能明显改善，实现了木材的高性能化和功能化，提高了木材的附加值。

传统的专利研究中制备的木基导电材料主要有如下方式，一是将导电填料与木质单元复合后，再以夹层的方式，通过热压将其与木材单板复合，形成“三明治”结构形式的木基导电复合材料；二是直接在木材表面涂覆导电材料，以达到木材导电的效果；三是将导电成分与纤维素进行复合，制备出导电性能良好的柔性电极。

CN 99122281.4公开的技术方案将碳纤维和脲醛树脂或酚醛树脂混合均匀后，再涂施于木质单元表面，在顺序进行组坯成型，与多层木质单元形成相间的叠层结构，最后热压形成具有导电能力的板材。

CN 201710716619.6公开的技术方案以氧化钮包覆纳米氧化镁、玻璃纤维为填料，以改性豆胶与碳粉改性硅溶胶为胶茹剂，制备3层桉树胶合板，所述3层桉树胶合板由3个桉树单板粘结后经过热压而成，本发明具有电磁屏蔽功能的胶合板，不仅具有良好的胶合强度和耐水性，同时，还拥有一定的电磁屏蔽功能。

CN 201510434482.6公开的技术方案将硫酸镍及次亚磷酸钠及表面活性剂等成分在木材表面进行多次化学镀处理，获得耐腐蚀的高导电木质电磁屏蔽材料，可用于电子、航空和医学等领域。

CN201711165528.4公开的技术方案将纳米碳素纤维与木材纤维融合制备的发热芯片，可应用于发热地板领域，具有舒适、卫生、保健，节约空间、美化居室，高效节能、地热稳定性好的优势。

CN 201310674912.2公开的技术方案将木材薄片与导电高分子吡咯、聚苯胺复合制备的超级电容器，具有良好的柔性和循环稳定性。

CN201510249246.7公开的技术方案将纳米银与纤维素复合制备的导电材料，既具有纤维素的可再生性，又赋予其导电、抗菌、抗紫外线、抗静电等新性能，同时该方法操作简单，成本低，适合工业化生产。