一种磁性可控的磁性木材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性可控的磁性木材的制备方法，属于木材制备技术领域，包括木材预处理、混合浸渍溶液制备、铁盐浸泡、冲洗干燥、水解孵育、再次冲洗干燥等步骤；其中，铁盐浸泡是三价铁离子和二价铁离子渗透入木材中的过程，水解孵育是上述铁离子在木材中与氨水发生共沉淀反应生成磁性四氧化三铁沉淀的过程，制备过程中先后对木材进行多次清洗干燥。本发明专利技术通过控制铁盐浸泡的时间，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，来实现磁性木材磁性的控制。使制得的磁性木材具有电磁波吸收以及磁热等磁学特性，而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；制备过程中反应控制精确，纯度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性可控的磁性木材的制备方法
本专利技术涉及木材制备
，具体的涉及一种磁性可控的磁性木材的制备方法。
技术介绍
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。专利技术内容1.要解决的技术问题本专利技术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，本专利技术采取如下技术方案：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)本专利技术在步骤(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。(2)本专利技术在预处理的木材试块进行铁盐浸泡过程中，用惰性气体等进行保护，隔绝氧气和水，保证反应的纯度，避免副反应的发生。(3)本专利技术在木材预处理中对木材进行了超声波洗涤和真空干燥，能充分疏通木材内部导管，方便铁盐的进入，且对木材原料进行消毒灭菌，减少对后续反应的影响。(4)本专利技术在铁盐浸泡后将木材试块用去离子水冲洗表面后进行真空干燥，再进行水解孵育，能洗去多余附着于其表面的三价铁和二价铁离子，准确控制反应关系；又能除去铁盐浸泡过程中附带的杂质元素，保证反应的纯度。本专利技术通过控制铁盐浸泡的时间实现磁性木材磁性的控制，不仅使制得的磁性木材具有电磁波吸收以及磁热等磁学特性，而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；制备过程中反应控制精确，纯度较高。附图说明图1是本专利技术所提供的磁性木材制备方法的工艺流程图；图2是实施例中对照木材(下)和制备得到的磁性木材(上)的XRD图谱；图3是实施例中对照木材(上)和磁性木材(下)的FT-IR图谱图；图4是实施例中分别铁盐浸泡1天(a)、3天(b)和6天(c)后制备得到的磁性木材的SEM图像(第一行)、局部放大图像(第二行)和EDS-mapping图像(第三行)；图5是实施例中制得的三种磁性木材中各主要元素含量随铁盐浸泡时间的变化情况；图6是实施例中铁盐浸泡1天(点)、3天(虚线)和6天(实线)后制备得到的磁性木材的磁滞回线；图7是实施例中对照木材(点-线)与分别铁盐浸泡1天(点)、3天(虚线)和6天(实线)后制备得到的磁性木材在交变磁场中的升温曲线；图8是铁盐浸泡1天(上)、3天(中)和6天(下)制备得到的磁性木材试样在200MHz～12GHz波段对电磁波吸收能力图谱。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例如图1所示的一种磁性可控的磁性木材的制备方法，包括如下步骤：(1)将准备好的杨木木材原料锯切成木材试块；(2)将木材试块置于超声波清洗机中超声震荡洗涤1～5小时后，置于60℃～80℃的电热鼓风干燥箱(DHG-9245A，上海一恒科学仪器有限公司)中干燥，直至含水率为12％以下，然后将木材试块随机均匀分成四组；(3)将三价铁盐(如FeCl3·6H2O、Fe(NO3)3或Fe2(SO4)3等)和二价铁盐(如FeCl2·4H2O、Fe(NO3)2或FeSO4等)溶于含有去离子水的烧杯中，充分溶解，使得混合溶液中铁离子的总浓度为1～3mol/L，且三价铁(Fe3+)和二价铁(Fe2+)的摩尔浓度比为2:1，将混合溶液均匀地分成三份；(4)将经过预处理的三组木材试块(还有一组作为实验对照组)分别浸入温度为60～70℃的混合溶液中，在氮气保护下分别孵育1天，3天，6天；(5)分别取出试块，用去离子水冲洗表面后，置于60℃～80℃的真空干燥箱(DZF-6050,上海一恒科技有限公司)中干燥12～18小时；(6)将上述干燥后的木材试块及对照组木材试块分别浸入浓度为20～25％的室温下的氨水溶液中孵育12～18小时；(7)反应结束后，分别取出木材试块并再用去离子水充分洗涤表面后，置于60℃～80℃的真空干燥箱中干燥12～18小时；(8)制得三种磁性木材及对照木材。一、下面将铁盐浸泡3天得到的磁性木材和对照木材进行性能分析比较。1.分别对磁性木材和对照木材进行X射线衍射(XRD)如图2所示，为磁性木材材和对照木材的XRD谱图，其中横坐标为衍射角度，纵坐标为衍射强度。对照木材以及磁性木材在16.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性可控的磁性木材的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(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，在惰性气体保护下孵育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。

【技术特征摘要】
1.一种磁性可控的磁性木材的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(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，在惰性气体保护下孵育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。2.根据权利要求1所述的一种磁性可控的磁性木...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄志超，蔡家斌，李星，孙晋强，陆弘毅，孙照斌，何海文，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32