CN105082313B - 具有电磁屏蔽功能的复合人造板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有电磁屏蔽功能的复合人造板及其制备方法，所述复合人造板主要由镀镍膨胀石墨和木纤维按照2‑7∶3的质量比复合而成，所述复合人造板厚度为1‑4mm，密度为0.7‑1.0g/cm³。所述制备方法包括：分别称量木纤维和镀镍膨胀石墨，并混合均匀，得到第一混合物；向所述第一混合物中加入一定量的异氰酸酯胶黏剂，搅拌均匀，得到压板原料，其中，异氰酸酯胶黏剂的用量为所述木纤维和镀镍膨胀石墨总质量的8～16％；将所得的压板原料铺装均匀后，经预压再热压即得到所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板。本发明所述的复合人造板屏蔽效能在0.3～1500MHz频率范围内达到61dB以上，60dB以上频宽为70～1500MHz。

Description

具有电磁屏蔽功能的复合人造板及其制备方法

技术领域

本发明涉及人造板领域。更具体地说，本发明涉及具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法。

背景技术

由于木材是当今世界四大材料(钢材、水泥、木材和塑料)中唯一可再生，可自然降解的生物资源，木基电磁屏蔽材料成为当今关注的热点方向之一，许多研究员已对木质材料与其他材料通过涂敷、填充形成的聚合物和碳混合物等复合材料进行了许多研究，探索木材的高效利用。采用化学镀的方法在木材表面镀上一金属层，使其具有电磁屏蔽特性是涂敷常见的一种方法，赵广杰和李坚课题组先后对木材表面进行了镀Ni、镀铜或镀Ni-Cu-P三元合金，均有良好电磁屏蔽效果。填充型木基电磁屏蔽复合材料是通过在木材基体中填充金属薄片、粉末、纤维、石墨、炭黑、碳纤维以及在碳纤维等表面镀金属组分得到导电性能和屏蔽效能的复合材料，通常使用胶粘剂与木质单元或木纤维实现粘结，然后冷压或热压成形。如傅峰、刘一星、张显权等人在人造板中填充金属网，苏初旺、袁全平等进行了镀镍碳纤维的研究及矿粉和不锈钢丝网的研究。目前的木基电磁屏蔽材料有自己的特点，但也均有局限性，如填充金属密度大、施工复杂、质地坚硬较难成形，表面化学镀金属集中在反射型木质电磁屏蔽材料上，在要求低反射高吸收的场合受到了限制。

因此，研究质轻、柔软、高屏蔽效能的电磁兼容复合材料具有较强的实际应用价值。膨胀石墨密度小、质软、热稳定性和化学稳定性良好，将其与木纤维复合，将具有非常好的应用潜力。然而，由于石墨本身是抗磁性的，低频段电磁屏蔽效能相对较低，首先必须将磁性金属微粒负载到膨胀石墨中，调节匹配复合材料电性质和磁性质的关系，得到宽频范围电磁屏蔽效能优异的材料。膨胀石墨表面镀金属可以将金属均匀的覆盖到膨胀石墨表面，使得 材料具有很强的导电性和磁导率。将此电磁屏蔽性能优异的材料加入木纤维中，从而得到一种高吸收、宽屏蔽的电磁屏蔽复合人造板材。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种具有电磁屏蔽功能的复合人造板，其能够阻断燃烧，吸收电磁波，产生良好的电磁屏蔽效果。

本发明还有一个目的是提供一种具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法，其有效地将电磁性能优异的镀镍膨胀石墨导入到人造板中，使得人造板具有电磁屏蔽功能。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法，其中，所述复合人造板主要由镀镍膨胀石墨和木纤维按照2-7∶3的质量比复合而成。

优选的是，所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法中，具体的制备方法包括以下步骤：

步骤一、分别称量木纤维和镀镍膨胀石墨，并混合均匀，得到第一混合物；

步骤二、向所述第一混合物中加入一定量的异氰酸酯胶黏剂，搅拌均匀，得到压板原料，其中，异氰酸酯胶黏剂的用量为所述木纤维和镀镍膨胀石墨总质量的8～16％；

步骤三、将所得的压板原料铺装均匀后，经预压再热压即得到所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板。

优选的是，所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法中，步骤三中，预压的温度为20-30℃，预压时间为10-15min，预压压力为2-3Mpa；热压的温度为155-165℃，热压时间9-11min，热压压力为7-9Mpa。

优选的是，所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法中，所述镀镍膨胀石墨通过以下方法步骤制备得到：

步骤一、将膨胀石墨加入到浓度为8g/L的六水乙酸镍溶液中搅拌均匀，缓慢加入浓度为7g/L的硼氢化钠溶液直至无气泡生成，静置25-35分钟后过 滤，得到镀有少量镍的膨胀石墨；

步骤二、分别称量一定量的六水硫酸镍、三水乙酸钠、二水柠檬酸钠和80％联氨，接着分别溶于一定量的蒸馏水中，再混合均匀，然后加蒸馏水至一定体积得到化学渡液，其中，所述化学渡液中六水硫酸镍的浓度为20g/L、三水乙酸钠的浓度为20-40g/L、二水柠檬酸钠的浓度为30-50g/L、80％联氨的浓度为50～70g/L；

步骤三、使用氢氧化钠溶液将所述的化学渡液调节pH值为11-12，温度调节为70-90℃，然后再加入所述镀有少量镍的膨胀石墨，搅拌1-1.5小时，过滤干燥后即得到所述镀镍膨胀石墨。

优选的是，所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法中，所述镀镍膨胀石墨中镍含量为23.37％-61.19％。

优选的是，所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法中，所述木纤维的长度为1-2mm，含水率为5-10％。

一种具有电磁屏蔽功能的复合人造板，其中，所述复合人造板由上述制备方法制得。

优选的是，所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板中，所述复合人造板的厚度为1-4mm，密度为0.7-1.0g/cm³。

本发明至少包括以下有益效果：

首先，本发明所述制备方法能有效地将电磁性能优异的镀镍碰撞石墨导入到人造板中，使得人造板具有电磁屏蔽功能。

其次，传统的电磁屏蔽材料的密度在3g/cm³以上，本发明所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板在0.7-1.0g/cm³之间，因此相比之下，本发明所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板具有更轻的质量和更好的自然属性，且膨胀石墨的引入很好的解决了木质材料防火性能差的问题。

最后，本发明所述的复合人造板屏蔽效能在0.3～1500MHz频率范围内达到61dB以上，60dB以上频宽为70～1500MHz，表现出良好的电磁屏蔽效果。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将 通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法如下：

步骤一、分别称量木纤维和镀镍膨胀石墨，并混合均匀，得到第一混合物，其中，镀镍膨胀石墨和木纤维的质量比为2-7∶3，比如镀镍膨胀石墨200g，木纤维300g。

步骤二、向所述第一混合物中加入一定量的异氰酸酯胶黏剂，搅拌均匀，得到压板原料，其中，异氰酸酯胶黏剂的用量为所述木纤维和镀镍膨胀石墨总质量的8～16％；比如异氰酸酯胶黏剂80g

步骤三、将所得的压板原料铺装均匀后，经预压再热压即得到所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板。

本发明的镀镍膨胀石墨通过以下方法步骤制备得到：

步骤一、将膨胀石墨加入到浓度为8g/L的六水乙酸镍溶液中搅拌均匀，缓慢加入浓度为7g/L的硼氢化钠溶液直至无气泡生成，静置25-35分钟后过滤，得到镀有少量镍的膨胀石墨；

步骤二、分别称量一定量的六水硫酸镍、三水乙酸钠、二水柠檬酸钠和80％联氨，接着分别溶于一定量的蒸馏水中，再混合均匀，然后加蒸馏水至一定体积得到化学渡液，其中，所述化学渡液中六水硫酸镍的浓度为20g/L、三水乙酸钠的浓度为20-40g/L、二水柠檬酸钠的浓度为30-50g/L、80％联氨的浓度为50～70g/L；比如，分别称量20g六水硫酸镍溶于200mL蒸馏水中、40g三水乙酸钠溶于200mL蒸馏水中、50g二水柠檬酸钠溶于200mL蒸馏水中以及70g的80％联氨溶于200mL蒸馏水中，混合均匀后，加入蒸馏水达到溶液为1L，即可得到上述化学渡液。

步骤三、使用氢氧化钠溶液将所述的化学渡液调节pH值为11-12，温度 调节为70-90℃，然后再加入所述镀有少量镍的膨胀石墨，搅拌1-1.5小时，过滤干燥后即得到所述镀镍膨胀石墨。

实施例1

1、膨胀石墨的制备：首先称量膨胀石墨30.0g放于2L圆底烧瓶中，加入硝酸40ml、磷酸80ml、6g高锰酸钾，使用搅拌桨在常温下搅拌60分钟，过滤干燥得到酸化石墨。称量干燥后的酸化石墨质量为50g，放入2L圆底烧瓶中，加入醋酸250ml、硝酸75ml、高锰酸钾7.5g，使用搅拌桨在常温下搅拌60分钟，过滤、干燥得到酸化石墨。最后将酸化氧化石墨放入微波炉中用高火700w功率加热1分钟即可得膨胀石墨。

2、镀镍膨胀石墨的制备：

首先，配置8g/L六水乙酸镍500mL和7g/L硼氢化钠500mL，将2g膨胀石墨加入到六水乙酸镍溶液中搅拌均匀，缓慢加入硼氢化钠溶液直至无气泡生成，静置30分钟后过滤，即得到镀有少量镍的膨胀石墨；

其次，配备化学渡液：分别称量20g六水硫酸镍溶于200mL蒸馏水中、40g三水乙酸钠溶于200mL蒸馏水中、50g二水柠檬酸钠溶于200mL蒸馏水中。将六水硫酸镍溶液加入烧杯中搅拌均匀后，将三水乙酸钠溶液和二水柠檬酸钠倒入烧杯。然后称量70g的80％联氨倒入烧杯，往烧杯中加入蒸馏水达到溶液为1L，即得到化学渡液；

最后，使用4mol/L的氢氧化钠将所述化学渡液调节pH为11，将烧杯放入90℃的水浴锅中，然后加入所述镀有少量镍的膨胀石墨缓慢搅拌一小时后过滤、干燥即得到所述所述镀镍膨胀石墨。

3、具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备：人造板的压制参数为：密度为1g/cm³、厚度为2mm。复合人造板的压制步骤为：首先称量200g木纤维、300g镀镍膨胀石墨、80g异氰酸酯胶黏剂，将木纤维和镍锌铁氧体膨胀石墨混合均匀后施加胶黏剂。其次将混合后的材料放入50cm×50cm的模具中铺装均匀，在常温下预压10min后定厚热压，热压参数温度160℃、时间10min、压力8Mpa、厚度规2mm。最后取出冷却、静置一天后裁边。

4、性能测试：复合人造板屏蔽效能在0.3～1500MHz频率范围内达到 61dB，60dB以上频宽为100～1500MHz。

实施例2

1、膨胀石墨的制备：首先称量膨胀石墨30.0g放于2L圆底烧瓶中，加入硝酸40ml、磷酸80ml、6g高锰酸钾，使用搅拌桨在常温下搅拌60分钟，过滤干燥得到酸化石墨。称量干燥后的酸化石墨质量为50g，放入2L圆底烧瓶中，加入醋酸250ml、硝酸75ml、高锰酸钾7.5g，使用搅拌桨在常温下搅拌60分钟，过滤、干燥得到酸化石墨。最后将酸化氧化石墨放入微波炉中用高火加热1分钟即可得膨胀石墨。

2、镀镍膨胀石墨的制备：

首先，配置8g/L六水乙酸镍500mL和7g/L硼氢化钠500mL，将4g膨胀石墨加入到六水乙酸镍溶液中搅拌均匀，缓慢加入硼氢化钠溶液直至无气泡生成，静置30分钟后过滤，即得到镀有少量镍的膨胀石墨。

其次，分别称量20g/L六水硫酸镍溶于200mL蒸馏水中、30g三水乙酸钠溶于200mL蒸馏水中、40g二水柠檬酸钠溶于200mL蒸馏水中。然后所得六水硫酸镍溶液加入烧杯中搅拌均匀后，将所得三水乙酸钠溶液和二水柠檬酸钠倒入烧杯，再称量60g的80％联氨倒入烧杯，往烧杯中加入蒸馏水达到溶液为1L即得到化学渡液；

最后，使用4mol/L的氢氧化钠将所述化学渡液调节pH为10，将烧杯放入80℃的水浴锅中，然后放入所述镀有少量镍的膨胀石墨缓慢搅拌一小时后过滤、干燥，即得到所述镀镍膨胀石墨。

3、具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备：人造板的压制参数为：密度为0.9g/cm³、厚度为3mm。复合人造板的压制步骤为：首先称量337.5g木纤维、337.5g镀镍膨胀石墨、108g异氰酸酯胶黏剂，将木纤维和镍锌铁氧体膨胀石墨混合均匀后施加胶黏剂。其次将混合后的材料放入50cm×50cm的模具中铺装均匀，在常温下预压10min后定厚热压，热压参数温度160℃、时间10min、压力8Mpa、厚度规3mm。最后取出冷却、静置一天后裁边。

4、性能测试：复合人造板屏蔽效能在0.3～1500MHz频率范围内达到63dB，60dB以上频宽为100～1500MHz。

实施例3

1、膨胀石墨的制备：首先称量膨胀石墨30.0g放于2L圆底烧瓶中，加入硝酸40ml、磷酸80ml、6g高锰酸钾，使用搅拌桨在常温下搅拌60分钟，过滤干燥得到酸化石墨。称量干燥后的酸化石墨质量为50g，放入2L圆底烧瓶中，加入醋酸250ml、硝酸75ml、高锰酸钾7.5g，使用搅拌桨在常温下搅拌60分钟，过滤、干燥得到酸化石墨。最后将酸化氧化石墨放入微波炉中用高火加热1分钟即可得膨胀石墨。

2、镀镍膨胀石墨的制备：

首先，配置8g/L六水乙酸镍500mL和7g/L硼氢化钠500mL，将10g膨胀石墨加入到六水乙酸镍溶液中搅拌均匀，缓慢加入硼氢化钠溶液直至无气泡生成，静置30分钟后过滤即得到镀有少量镍的膨胀石墨。

其次，分别称量20g/L六水硫酸镍溶于200mL蒸馏水中、20g三水乙酸钠溶于200mL蒸馏水中、30g二水柠檬酸钠溶于200mL蒸馏水中，将所得六水硫酸镍溶液加入烧杯中搅拌均匀后，将所得三水乙酸钠溶液和二水柠檬酸钠倒入烧杯，然后称量50g的80％联氨倒入烧杯，往烧杯中加入蒸馏水达到溶液为1L即得到化学渡液；

最后，使用4mol/L的氢氧化钠将所述化学渡液调节pH为9，将烧杯放入70℃的水浴锅中，然后加入所述镀有少量镍的膨胀石墨缓慢搅拌一小时后过滤、干燥即得到镀镍膨胀石墨。

3、具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备：人造板的压制参数为：密度为0.8g/cm³、厚度为4mm。复合人造板的压制步骤为：首先称量240g木纤维、560g镀镍膨胀石墨、128g异氰酸酯胶黏剂，将木纤维和镍锌铁氧体膨胀石墨混合均匀后施加胶黏剂。其次将混合后的材料放入50cm×50cm的模具中铺装均匀，在常温下预压10min后定厚热压，热压参数温度160℃、时间10min、压力8Mpa、厚度规4mm。最后取出冷却、静置一天后裁边。

4、性能测试：所得的复合人造板屏蔽效能在0.3～1500MHz频率范围内达到69dB，60dB以上频宽为70～1500MHz。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法，其中，所述复合人造板主要由镀镍膨胀石墨和木纤维按照2-7：3的质量比复合而成；

其中，所述镀镍膨胀石墨通过以下方法步骤制备得到：

步骤一、将膨胀石墨加入到浓度为8g/L的六水乙酸镍溶液中搅拌均匀，缓慢加入浓度为7g/L的硼氢化钠溶液直至无气泡生成，静置25-35分钟后过滤，得到镀有少量镍的膨胀石墨；

步骤二、分别称量一定量的六水硫酸镍、三水乙酸钠、二水柠檬酸钠和80％联氨，接着分别溶于一定量的蒸馏水中，再混合均匀，然后加蒸馏水至一定体积得到化学渡液，其中，所述化学渡液中六水硫酸镍的浓度为20g/L、三水乙酸钠的浓度为20-40g/L、二水柠檬酸钠的浓度为30-50g/L、80％联氨的浓度为50～70g/L；

步骤三、使用氢氧化钠溶液将所述的化学渡液调节pH值为11-12，温度调节为70-90℃，然后再加入所述镀有少量镍的膨胀石墨，搅拌1-1.5小时，过滤干燥后即得到所述镀镍膨胀石墨。

2.如权利要求1所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法，其中，具体的制备方法包括以下步骤：

步骤一、分别称量木纤维和镀镍膨胀石墨，并混合均匀，得到第一混合物；

步骤二、向所述第一混合物中加入一定量的异氰酸酯胶黏剂，搅拌均匀，得到压板原料，其中，异氰酸酯胶黏剂的用量为所述木纤维和镀镍膨胀石墨总质量的8～16％；

步骤三、将所得的压板原料铺装均匀后，经预压再热压即得到所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板。

3.如权利要求2所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法，其中，步骤三中，预压的温度为20-30℃，预压时间为10-15min，预压压力为2-3Mpa；热压的温度为155-165℃，热压时间9-11min，热压压力为7-9Mpa。

4.如权利要求1所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法，其中，所述镀镍膨胀石墨中镍含量为23.37％-61.19％。

5.如权利要求1所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板的制备方法，其中，所述木纤维的长度为1-2mm，含水率为5-10％。

6.一种具有电磁屏蔽功能的复合人造板，其中，所述复合人造板由权利要求1-5中任一项的方法制得。

7.如权利要求6所述的具有电磁屏蔽功能的复合人造板，其中，所述复合人造板的厚度为1-4mm，密度为0.7-1.0g/cm³。