具有電磁屏蔽功能的復合纖維板及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及人造板領域。更具體地說，本發明涉及具有電磁屏蔽功能的復合纖維板的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的迅速發展，各種電子電器大量使用，電磁干擾和電磁福射污染已成為一種環境公害。利用電磁屏蔽材料反射或吸收電磁波，可以減小這些危害。
[0003]由于木材是當今世界四大材料(鋼材、水泥、木材和塑料)中唯一可再生，可自然降解的生物資源，木基電磁屏蔽材料成為當今關注的熱點方向之一，趙廣杰和李堅課題組先后對木材表面進行鍍N1、鍍Cu或鍍N1-Cu-P三元合金，均有良好電磁屏蔽效果。傅峰、劉一星、張顯權等人在人造板中填充金屬網，蘇初旺、袁全平等進行了鍍鎳碳纖維的研究及礦粉和不銹鋼絲網的研究。目前的木基電磁屏蔽材料有自己的特點，但也均有局限性，如填充金屬密度大、施工復雜、質地堅硬較難成形，表面化學鍍金屬集中在反射型木質電磁屏蔽材料上，在要求低反射高吸收的場合受到了限制。因此，研究質輕、柔軟、高屏蔽效能的電磁兼容復合材料具有較強的實際應用價值。
[0004]膨脹石墨密度小、質軟、熱穩定性和化學穩定性良好，將其與木纖維復合，將具有非常好的應用潛力。然而，由于石墨本身是抗磁性的，低頻段電磁屏蔽效能相對較低，首先必須將磁性金屬微粒負載到膨脹石墨中，調節匹配復合材料電性質和磁性質的關系，得到寬頻范圍電磁屏蔽效能優異的材料。膨脹石墨具有層狀結構，層間以范德華力鏈接，層內以C-C共價鍵鏈接，這種結構允許插層物進入石墨間層而不破壞層內的六角形網絡結構。所以可以通過插入磁性材料的方式提高電磁波寬頻吸收的能力。
[0005]鐵氧體具有$父尚的磁導率和介電性能，其中的軟磁鐵氧體具有禍流損耗小，成本低，電阻率大等特點。在高頻弱電領域應用廣泛，是電磁屏蔽性能優異的材料，而且有利于提高材料的透波性和拓寬其吸收頻段。更重要的是，磁損耗性能優良的納米相與聚合物復合還可以防止磁性納米粒子團聚。因此，利用它們各自的優良性能及復合產生的協同效應可較大幅度地提高復合物的吸波性能。基于上述設想，本發明將磁損耗型的鎳鋅鐵氧體(NixZnlxFe2O4)引入到導電組分膨脹石墨的層間，制備出鎳鋅鐵氧體/膨脹石墨(NZF/EG)二元復合物，再與木纖維復合，以求獲得一種具有輕質、柔軟、阻燃性好、寬頻吸收的木基電磁屏蔽功能復合板。
【發明內容】
[0006]本發明的一個目的是解決至少上述缺陷，并提供至少后面將說明的優點。
[0007]本發明還有一個目的是提供一種具有電磁屏蔽功能的復合纖維板，其能夠阻斷燃燒，吸收電磁波，產生良好的電磁屏蔽效果。
[0008]本發明還有一個目的是提供一種具有電磁屏蔽功能的復合纖維板的制備方法，其有效地將電磁性能優異的鎳鋅鐵氧體膨脹石墨導入到纖維板中，使得纖維板具有電磁屏蔽功能。
[0009]為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種具有電磁屏蔽功能的復合纖維板的制備方法，其中，所述復合纖維板主要由鎳鋅鐵氧體膨脹石墨和木纖維按照
2-7: 3的質量比復合而成。
[0010]優選的是，所述的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板的制備方法中，具體的制備方法包括以下步驟:
[0011 ] 步驟一、分別稱量木纖維和鎳鋅鐵氧體膨脹石墨，并混合均勻，得到第一混合物；
[0012]步驟二、向所述第一混合物中加入一定量的異氰酸酯膠黏劑，攪拌均勻，得到壓板原料，其中，異氰酸酯膠黏劑的用量為所述木纖維和鎳鋅鐵氧體膨脹石墨總質量的8?16% ；
[0013]步驟三、將所得的壓板原料鋪裝均勻后，經預壓再熱壓即得到所述的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板。
[0014]優選的是，所述的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板的制備方法中，步驟三中，預壓的溫度為20-30°C，預壓時間為10-15min，預壓壓力為2_3Mpa ;熱壓的溫度為155_165°C，熱壓時間9-llmin，熱壓壓力為7_9Mpa。
[0015]優選的是，所述的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板的制備方法中，所述鎳鋅鐵氧體膨脹石墨通過以下方法步驟制備得到:
[0016]步驟一、稱量一定量的六水硝酸鎳、六水硝酸鋅和九水硝酸鐵，其中，鎳離子與鋅離子的摩爾比為1: 9-9: 1，鎳鋅離子的總和與鐵離子的摩爾比為1: 2;
[0017]步驟二、稱量一定量的檸檬酸，其中，所述鎳鋅鐵離子總和與檸檬酸根離子的摩爾比 1: 1-1.5 ；
[0018]步驟三、將所述六水硝酸鎳、六水硝酸鋅、九水硝酸鐵和檸檬酸與一定量的蒸餾水混合攪拌至完全溶解，再使用氨水調節PH值為11-12，加入一定量的膨脹石墨后，于89-91°C的水浴鍋中攪拌至溶液變成凝膠，其中，加入膨脹石墨的質量為所述九水硝酸鐵物質的量的15-45倍；
[0019]步驟四、將所得凝膠放于微波爐中，用650-700?的功率煅燒至自然熄滅，即得到所述的鎳鋅鐵氧體膨脹石墨。
[0020]優選的是，所述的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板的制備方法中，所述木纖維的長度為1-2_，含水率為5-10%。
[0021]—種具有電磁屏蔽功能的復合纖維板，其中，所述復合纖維板由上述任一項的方法制得。
[0022]優選的是，所述的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板中，所述復合纖維板的厚度為2_5mm，密度為 0.7-1.0g/cm3。
[0023]本發明至少包括以下有益效果:
[0024]首先，本發明所述制備方法能有效地將電磁性能優異的鎳鋅鐵氧體膨脹石墨導入到纖維板中，使得纖維板具有電磁屏蔽功能。
[0025]其次，傳統的電磁屏蔽材料的密度在3g/cm3以上，本發明所述的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板在0.7-1.0g/cm3之間，因此相比之下，本發明所述的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板具有更輕的質量和更好的自然屬性，且膨脹石墨的引入很好的解決了木質材料防火性能差的問題。
[0026]本發明的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
【具體實施方式】
[0027]下面對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0028]應當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。
[0029]本發明的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板的制備方法如下:
[0030]步驟一、分別稱量木纖維和鎳鋅鐵氧體膨脹石墨，并混合均勻，得到第一混合物，其中，鎳鋅鐵氧體膨脹石墨和木纖維的質量比為2-7: 3，比如鎳鋅鐵氧體膨脹石墨200g，木纖維300g。
[0031]步驟二、向所述第一混合物中加入一定量的異氰酸酯膠黏劑，攪拌均勻，得到壓板原料，其中，異氰酸酯膠黏劑的用量為所述木纖維和鎳鋅鐵氧體膨脹石墨總質量的8?16% ;比如異氰酸酯膠黏劑80g
[0032]步驟三、將所得的壓板原料鋪裝均勻后，經預壓再熱壓即得到所述的具有電磁屏蔽功能的復合纖維板。
[0033]本發明的鎳鋅鐵氧體膨脹石墨通過以下方法步驟制備得到:
[0034]步驟一、稱量一定量的六水硝酸鎳、六水硝酸鋅和九水硝酸鐵，其中，鎳離子與鋅離子的摩爾比為1: 9-9: 1，鎳鋅離子的總和與鐵離子的摩爾比為1: 2;比如，六水硝酸鎳10g、六水硝酸鋅40.91g、九水硝酸鐵138.89g0
[0035]步驟二、稱量一定量的檸檬酸，其中，所述鎳鋅鐵離子總和與檸檬酸根離子的摩爾比1: 1-1.5;所述檸檬酸可為多水檸檬酸，結合水的含量不會影響結果，因為，在后面的步驟中，結合水會變成自由水最后被蒸發，比如，一水檸檬酸84.09go
[0036]步驟三、將所述六水硝酸鎳、六水硝酸鋅、九水硝酸鐵和檸檬酸與一定量的蒸餾水混合攪拌至完全溶解，再使用氨水調節PH值為11-12，加入一定量的膨脹石墨后，于89-91°C的水浴鍋中攪拌至溶液變成凝膠，其中，加入膨脹石墨的質量為所述九水硝酸鐵物質的量的15-45倍，比如4.50g ；
[0037]步驟四、將所得凝膠放于微波爐中，用650-700?的功率煅燒至自然熄滅，即得到所述的鎳鋅鐵氧體膨脹石墨。
[0038]實施例1
[0039]1、膨脹石墨的制備:首先稱量膨脹石墨30.0g放于2L圓底燒瓶中，加入質量分數為65%的硝酸40ml、質量分數為85%的磷酸80ml、6g高錳酸鉀，使用攪拌槳在常溫下攪拌60分鐘，過濾干燥得到酸化石墨。稱量干燥后的酸化石墨質量為50g，放入2L圓底燒瓶中，加入質量分數為99.5 %的醋酸250ml、質量分數為65 %的硝酸75ml、高錳酸鉀7.5g，使用攪拌槳在常溫下攪拌60分鐘，過濾、干燥得到酸化石墨。最后將酸化氧化石墨放入微波爐中