[发明专利]一种大密度各向导电异性金属化木材的制备方法

说明书

本发明属于复合性能材料制备领域，提供一种大密度各向异性导电金属化木材的制备方法，所述方法包括：木材纤维结构的预处理；金属液体在木材纤维通道的真空渗透；金属化木材的表面处理。所述预处理是采用稀氨水和碱金属卤化物水溶液的混合溶剂洗去原木纤维结构中的木质素并保持纤维结构不受破坏，为金属液的渗透提供良好的纤维通道，同时木材纤维结构中析出的纳米卤化物熔盐颗粒可以起到高温下阻燃的作用；渗透金属为合金材料，在恒温真空烘箱中将金属熔化成液态后将待渗透的木材浸入到金属液中，在真空条件下渗透；渗透完成后，采用机械抛光设备对完成渗透的金属化木材表面进行抛光处理，得到表面均匀、状态良好的大密度各向导电异性金属化木材。

技术领域

本发明主要属于复合性能材料制备领域，具体涉及一种大密度各向导电异性金属化木材的制备方法。

背景技术

木材在生活中应用广泛，其具有易加工、隔热、隔音性能好，但是其性质变异性大、尺寸稳定性不好、易腐烂、易燃烧等缺陷限制了木材的用途。把木材金属化后木材兼备木材和金属的特性，密度和强度均提高，且兼具了木材和金属各自的优点。木材金属化是将低熔点金属填充进木材的毛细管道中或者镀在木材表面。前者对木材密度提升较大，对木材的性能提升较多；后者表面镀层对木材密度和强度提升并不明显。

现在常用的木材金属化的方法有浸渍法和化学镀法。化学镀法是在非金属的表面进行的氧化还原反应，但其金属镀层比较薄且金属不能渗入木材的内部。影响化学镀沉积速度的因素也比较多，如温度、pH值、镀液组成、添加剂等。化学镀因其产生的废液较多，对环境污染较大，不再提倡。常见的浸渍法是利用高压条件将低熔点的液态合金通过木材纤维通道渗透进木材内部。高压浸渍操作不方便、危险性高，且金属液在纤维结构中渗透率受到温度、压强、通道结构特征的综合影响，渗透均匀性难保障。因此，木材金属化的高均匀性、快速渗透性、高渗透率是获得良好复合性能金属化木材的重要前提和难点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种大密度各向导电异性金属化木材的制备方法，所述方法利用对木材的纤维结构进行预处理获得良好的渗透通道，既能保持木材原有的结构和强度，又更能提高金属在纤维通道中的渗透率，达到均匀渗透的目的。采用真空烘箱实现对渗透温度和渗透真空条件的精确控制，在真空浸渍条件下制备得到表面均匀、状态良好的大密度各向导电异性金属化木材。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大密度各向导电异性金属化木材的制备方法，所述方法利用对木材的纤维结构进行预处理获得良好的渗透通道，再采用真空烘箱精确控制渗透温度和渗透真空的条件，在真空浸渍条件下制备得到表面均匀、状态良好的大密度各向导电异性金属化木材。

进一步地，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1，木材的预处理：将木材置于预处理溶液中，恒温反应以去除木材中的木质素，保持木材纤维通道的畅通；再将去除木质素后的木材烘干；

步骤2，金属浸渍木材：将经步骤1处理后得到的木材沉入金属液中，在真空恒温条件下令所述金属液渗透到木材中；

步骤3，去除多余金属：取出步骤2中渗透好的木材，刮去木材表面多余的金属后空冷；

步骤4：为了使金属液渗透木材的效果更好，重复步骤2和3两次以上，最终得到所述大密度各向导电异性金属化木材。

进一步地，步骤1中所述预处理溶液为稀氨水与碱金属卤化物水溶液的混合溶液；

混合时，所述稀氨水的质量分数为70～80％，余量为所述碱金属卤化物水溶液；

所述稀氨水溶液质量浓度范围是5％～8％，所述碱金属卤化物水溶液的质量浓度为常温下饱和溶解度的50％，确保在木材纤维基体中均匀析出纳米卤化物熔盐颗粒起到阻燃的作用。