專利名稱：一種導電木材的制備方法
技術領域：
本發明屬于導電材料的制備領域，特別涉及一種導電木材的制備方法。
背景技術：
木材是一種應用極為廣泛的生物質能材料。與鋼鐵、水泥、塑料等材料相比，木材最大的特點就是可自然再生。木材之所以被長久地應用和喜愛，主要是因為其天然的材料特性及與人類的親和性。雖然木材在許多場合得到應用，但由于其非導電性，沒有屏蔽電磁波的功能，所以使得其在目前的一些場合的應用得到限制。比如，在醫院的手術室、重要的會議場所、影劇院等的墻面裝飾過程，人們都希望應用木材，但由于其非導電性能，所以人們不得不進一步·應用其他材料進行多重裝飾。這不僅導致各種浪費，也導致了材料的過渡消耗。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種導電木材的制備方法，該方法原料易得、經濟，制備過程簡單，得到的導電木材應用前景廣泛。本發明的一種導電木材的制備方法，包括(I)在1_100°C，在導電高分子單體的乳液中直接加入木材樣品，再加入引發劑，滴加完畢后，滴加完畢后保持1-100°C,反應l-48h ；(2)將步驟(I)得到的木材取出，最后在1-100°C下真空干燥，即得導電木材。步驟(I)中所述的導電高分子單體為苯胺，所述的導電高分子單體的乳液為苯胺乳液。步驟(I)中所述的引發劑為過硫酸銨(APS)，所述的苯胺與過硫酸銨的用量比為l-100mL:0. I-IOg0所述的苯胺乳液的具體制備方法為在攪拌條件下，將離子型表面活性劑中緩慢加入到O. 01-1M的HCl溶液中，攪拌得到水相；繼續攪拌條件下,將苯胺緩慢加入上述水相中，再加入正己醇和正己烷,攪拌后超聲振蕩，得到苯胺乳液；或攪拌下，將苯胺緩慢加入O. 01-1M的HCl溶液中，攪拌得到水相；在上述水相中，加入非離子型表面活性劑，再加入正己醇和正己烷，攪拌后超聲振蕩，得到苯胺乳液。所述的離子型表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、二水合5-磺基水楊酸、十二烷基苯磺酸鈉、3-十五烷基苯基磷酸、3-十五烷基苯酚磺酸、3-十五烷基苯磺酸基磷酸等中的一種或幾種；所述的非離子型表面活性劑包括TX-100 (聚乙二醇辛基苯基醚)、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷代酚醚等中的一種或幾種。所述的正己醇和正己烷的體積比為1-10:1-5。所述的苯胺、正己醇與正己烷的體積比為1-100:1-10:1-5。
在本發明的苯胺乳液中緩慢滴加過硫酸銨(APS)水溶液，此過程燒瓶內的顏色由原來的乳白色變成墨綠色，并會隨著APS溶液的加入，顏色進一步加深，最后得到墨綠色的具有導電性能的木材。本發明制備導電木材使普通木材具有導電性，其載體是導電高分子，利用木材的天然毛細管吸附作用將導電高分子導入木材。制作時，可以選擇任意合適的導電高分子；本發明的木材可以是未經加工的天然木材也可以是人工處理過的木材，如多層壓合板。本發明中的木材，其形狀、大小尺寸任意，可以根據實際需要制備所需木材。本發明中木材吸附可以是沿木材的天然毛細方向進行吸附，也可以沿非毛細方向進行吸附，可以是表面吸附，也可以是本體吸附。本發明是在合成導電高分子過程將木材直接置于其中，利用木材的天然毛細管直接吸附導電高分子，從而得到導電木材。本發明利用木材的天然結構特征使其在合成導電高分子的過程中直接進行吸附·導電高分子材料，從而使木材也具有導電性。導電木材將為木材及木制品提高產品附加值，滿足一些場合對非金屬導電產品的需要。導電木材在電磁屏蔽材料、抗靜電材料、電熱材料、特殊場合的建筑材料，比如音樂廳等門、窗框架具有重要的應用前景。導電木材將為木材及木制品提高產品附加值，滿足一些場合對非金屬導電產品的需要。導電木材的應用前景有以下幾個方面I、電磁屏蔽材料隨著現代高新技術的發展，電腦、電器設備等電子工業產品廣泛普及，從電子設備發出的電磁波引起的電磁干擾和電磁兼容問題日益嚴重。利用木材為導電功能單元制備的電磁屏蔽材料具有優異的電磁波屏蔽效果，可減少電磁波對人類健康及對電子儀器產生誤動作的危害，同時具有質輕、耐熱、阻燃等性能。2、抗靜電材料隨著高科技的發展，靜電危害所造成的后果已不僅僅限于安全問題。靜電放電造成的頻譜干擾危害，是在電子、通信、航空、航天以及一切應用現代電子設備、儀器的場合導致設備運轉故障、信號丟失、誤碼的直接原因之一。導電木材作為導電功能單元可用于制備抗靜電材料，具有較好的抗靜電效果。3、電熱材料常用的金屬電熱器熱容量小，抗過電壓和過電流能力差，易氧化，使用壽命短，尤其是其散熱面積小，導致熱量分散不均勻。利用木炭的導電特性，將其作為功能單元填入基體材料中得到可調控電阻的電熱材料。木材顆粒填充在基體中形成三維微導電網絡，呈面狀發熱，具有性能穩定、散熱面積大、熱量分布均勻等優點，因而適合用作采暖的電熱材料。4、特殊場合的建筑材料，比如音樂廳等門、窗框架。有益效果(I)本發明的制備方法簡單，操作方便，對設備的要求不高，適合規模化生產；(2)本發明的制備方法利用木材的天然結構特征在合成導電高分子過程中直接吸附，使之在保持其可自然再生、良好的強重比、木材本身所特有的回歸自然的表面裝飾效果以及調濕、調溫、隔音等優異的環境學特性的基本上又具有導電性，應用前景廣闊。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本發明制備導電木材過程基于的導電高分子種類眾多，現以聚苯胺為例進行闡述，但應理解為本發明的制備導電木材的載體并不是只有聚苯胺。實施例I用TX-100 (聚乙二醇辛基苯基醚)進行摻雜制備聚苯胺后導入木材·(I)量苯胺Ι-lOmL，在攪拌的作用下緩慢的加入l_500mL的O. I-IM HCl溶液里；然后依次加入I-IOmL Triton X-100、l_10mL正己醇和正己燒的混合液(其中正己醇和正己烷的體積比為1-10:1-5)，加入完畢，先攪拌，然后在超聲波中振蕩l-60min，得到透明微乳液 TX-100/ANI 乳液；(2)稱取I-IOg的過硫酸銨(APS)，讓其溶解于I-IOOmL的蒸餾水中；(3)將配置好的TX-100/ANI乳液倒入三頸燒瓶中，并加入木材樣品，開動攪拌裝置，轉速適中，保持低溫(1_5°C)(冷水浴)，左口插上溫度計，隨時監控反應的溫度，右口安裝滴液漏斗；(4)將配置好的APS溶液裝入滴液漏斗中，打開閥門開關，保持緩慢的速度滴加，l-30min左右滴加完畢，燒瓶內的顏色由原來的乳白色變成墨綠色，隨著APS溶液的加入，顏色越來越深，使反應保持低溫(I-I(TC)且反應l-24h ；(5)將反應后得到的木材樣品放入1-100°C真空烘箱干燥l_24h，得到墨綠色的具有導電性的木材，代號為PANI/TX-木材。上述樣品與純木材的電導比較及PANI/TX吸附量如表I。實施例2用十二烷基硫酸鈉進行摻雜制備聚苯胺后倒入木材(I)取I-IOg十二烷基硫酸鈉，在攪拌作用下緩慢倒入I-IOOmL的0_1M HCl溶液中，攪拌，得水相；(2)量苯胺Ι-lOOmL，在攪拌的作用下緩慢的加入上述十二烷基磺酸鈉的鹽酸溶液里；然后加入I-IOOmL正己醇和正己烷的混合液(其中正己醇和正己烷的體積比為1-10:1-5)，加入完畢，先攪拌，然后在超聲波中振蕩，得到透明微乳液；(3)稱取I-IOg的過硫酸銨(APS)，讓其溶解于I-IOOmL的蒸餾水中；(4)將配置好的透明乳液倒入三頸燒瓶中，并加入木材樣品，開動攪拌裝置，保持低溫(l-10°c)(冷水浴)，左口插上溫度計，隨時監控反應的溫度，右口安裝滴液漏斗；(5)將配置好的APS溶液裝入滴液漏斗中，打開閥門開關，保持緩慢的速度滴加，l-30min左右滴加完畢，燒瓶內的顏色由原來的乳色變成墨綠色，隨著APS溶液的加入，顏色越來越深，使反應保持低溫(I-I(TC)且反應l-50h ；(6)將反應后得到的木材樣品放入1-100°C真空烘箱干燥l_24h，得到墨綠色的具有導電性的木材，代號為PANI/SDS-木材。
上述樣品與純木材的電導比較及PANI/TX吸附量如表I。表I :實驗樣品與純木材的電導比較及吸附量
權利要求
1.一種導電木材的制備方法，包括 (1)在l-100°c，在導電高分子單體的乳液中直接加入木材樣品，再加入引發劑，滴加完畢后，滴加完畢后保持1-100°C,反應l-48h ； (2)將步驟(I)得到的木材取出，最后在1-100°C下真空干燥，即得導電木材。
2.根據權利要求I所述的一種導電木材的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的導電高分子單體為苯胺，所述的導電高分子單體的乳液為苯胺乳液。
3.根據權利要求I所述的一種導電木材的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的引發劑為過硫酸銨。
4.根據權利要求3所述的一種導電木材的制備方法，其特征在于所述的苯胺與過硫酸銨的用量比為I-IOOmL:O. I-IOgo
5.根據權利要求2所述的一種導電木材的制備方法，其特征在于所述的苯胺乳液的具體制備方法為 在攪拌條件下，將離子型表面活性劑緩慢加入到O. 01-1M的HCl溶液中，攪拌得到水相；繼續攪拌條件下，將苯胺緩慢加入上述水相中，再加入正己醇和正己烷，攪拌后超聲振蕩，得到苯胺乳液； 或攪拌下，將苯胺緩慢加入O. 01-1M的HCl溶液中，攪拌得到水相；在上述水相中，加入非離子型表面活性劑，再加入正己醇和正己烷，攪拌后超聲振蕩，得到苯胺乳液。
6.根據權利要求5所述的一種導電木材的制備方法，其特征在于所述的離子型表面活性劑為十~■燒基硫酸納、十~■燒基橫酸納、~■水合5_橫基水楊酸、十_■燒基苯橫酸納、3-十五烷基苯基磷酸、3-十五烷基苯酚磺酸、3-十五烷基苯磺酸基磷酸等中的一種或幾種；所述的非離子型表面活性劑為TX-100、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷代酚醚等中的一種或幾種。
7.根據權利要求5所述的一種導電木材的制備方法,其特征在于所述的苯胺、正己醇與正己烷的體積比為1-100:1-10:1-5。
全文摘要
本發明涉及一種導電木材的制備方法，包括(1)在1-100℃，在導電高分子單體的乳液中直接加入木材樣品，再加入引發劑，滴加完畢后，滴加完畢后保持1-100℃，反應1-48h；(2)將步驟(1)得到的木材取出，最后在1-100℃下真空干燥，即得導電木材。本發明的制備方法簡單，操作方便，對設備的要求不高，適合規模化生產；本發明導電木材既保持了木材本身的自然再生、良好的強重比、回歸自然的表面裝飾效果以及調濕、調溫、隔音等優異的環境學特性，又具有導電性，應用前景廣闊。
文檔編號H01B1/12GK102786685SQ20121027996
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月8日 優先權日2012年8月8日
發明者沈青, 陶銀萍 申請人:東華大學