专利名称：一种导电木材的制备方法
技术领域：
本发明属于导电材料的制备领域，特别涉及一种导电木材的制备方法。
背景技术：
木材是一种应用极为广泛的生物质能材料。与钢铁、水泥、塑料等材料相比，木材最大的特点就是可自然再生。木材之所以被长久地应用和喜爱，主要是因为其天然的材料特性及与人类的亲和性。虽然木材在许多场合得到应用，但由于其非导电性，没有屏蔽电磁波的功能，所以使得其在目前的一些场合的应用得到限制。比如，在医院的手术室、重要的会议场所、影剧院等的墙面装饰过程，人们都希望应用木材，但由于其非导电性能，所以人们不得不进一步·应用其他材料进行多重装饰。这不仅导致各种浪费，也导致了材料的过渡消耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种导电木材的制备方法，该方法原料易得、经济，制备过程简单，得到的导电木材应用前景广泛。本发明的一种导电木材的制备方法，包括(I)在1_100°C，在导电高分子单体的乳液中直接加入木材样品，再加入引发剂，滴加完毕后，滴加完毕后保持1-100°C,反应l-48h ；(2)将步骤(I)得到的木材取出，最后在1-100°C下真空干燥，即得导电木材。步骤(I)中所述的导电高分子单体为苯胺，所述的导电高分子单体的乳液为苯胺乳液。步骤(I)中所述的引发剂为过硫酸铵(APS)，所述的苯胺与过硫酸铵的用量比为l-100mL:0. I-IOg0所述的苯胺乳液的具体制备方法为在搅拌条件下，将离子型表面活性剂中缓慢加入到O. 01-1M的HCl溶液中，搅拌得到水相；继续搅拌条件下,将苯胺缓慢加入上述水相中，再加入正己醇和正己烷,搅拌后超声振荡，得到苯胺乳液；或搅拌下，将苯胺缓慢加入O. 01-1M的HCl溶液中，搅拌得到水相；在上述水相中，加入非离子型表面活性剂，再加入正己醇和正己烷，搅拌后超声振荡，得到苯胺乳液。所述的离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、二水合5-磺基水杨酸、十二烷基苯磺酸钠、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种或几种；所述的非离子型表面活性剂包括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种或几种。所述的正己醇和正己烷的体积比为1-10:1-5。所述的苯胺、正己醇与正己烷的体积比为1-100:1-10:1-5。
在本发明的苯胺乳液中缓慢滴加过硫酸铵(APS)水溶液，此过程烧瓶内的颜色由原来的乳白色变成墨绿色，并会随着APS溶液的加入，颜色进一步加深，最后得到墨绿色的具有导电性能的木材。本发明制备导电木材使普通木材具有导电性，其载体是导电高分子，利用木材的天然毛细管吸附作用将导电高分子导入木材。制作时，可以选择任意合适的导电高分子；本发明的木材可以是未经加工的天然木材也可以是人工处理过的木材，如多层压合板。本发明中的木材，其形状、大小尺寸任意，可以根据实际需要制备所需木材。本发明中木材吸附可以是沿木材的天然毛细方向进行吸附，也可以沿非毛细方向进行吸附，可以是表面吸附，也可以是本体吸附。本发明是在合成导电高分子过程将木材直接置于其中，利用木材的天然毛细管直接吸附导电高分子，从而得到导电木材。本发明利用木材的天然结构特征使其在合成导电高分子的过程中直接进行吸附·导电高分子材料，从而使木材也具有导电性。导电木材将为木材及木制品提高产品附加值，满足一些场合对非金属导电产品的需要。导电木材在电磁屏蔽材料、抗静电材料、电热材料、特殊场合的建筑材料，比如音乐厅等门、窗框架具有重要的应用前景。导电木材将为木材及木制品提高产品附加值，满足一些场合对非金属导电产品的需要。导电木材的应用前景有以下几个方面I、电磁屏蔽材料随着现代高新技术的发展，电脑、电器设备等电子工业产品广泛普及，从电子设备发出的电磁波引起的电磁干扰和电磁兼容问题日益严重。利用木材为导电功能单元制备的电磁屏蔽材料具有优异的电磁波屏蔽效果，可减少电磁波对人类健康及对电子仪器产生误动作的危害，同时具有质轻、耐热、阻燃等性能。2、抗静电材料随着高科技的发展，静电危害所造成的后果已不仅仅限于安全问题。静电放电造成的频谱干扰危害，是在电子、通信、航空、航天以及一切应用现代电子设备、仪器的场合导致设备运转故障、信号丢失、误码的直接原因之一。导电木材作为导电功能单元可用于制备抗静电材料，具有较好的抗静电效果。3、电热材料常用的金属电热器热容量小，抗过电压和过电流能力差，易氧化，使用寿命短，尤其是其散热面积小，导致热量分散不均匀。利用木炭的导电特性，将其作为功能单元填入基体材料中得到可调控电阻的电热材料。木材颗粒填充在基体中形成三维微导电网络，呈面状发热，具有性能稳定、散热面积大、热量分布均匀等优点，因而适合用作采暖的电热材料。4、特殊场合的建筑材料，比如音乐厅等门、窗框架。有益效果(I)本发明的制备方法简单，操作方便，对设备的要求不高，适合规模化生产；(2)本发明的制备方法利用木材的天然结构特征在合成导电高分子过程中直接吸附，使之在保持其可自然再生、良好的强重比、木材本身所特有的回归自然的表面装饰效果以及调湿、调温、隔音等优异的环境学特性的基本上又具有导电性，应用前景广阔。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明制备导电木材过程基于的导电高分子种类众多，现以聚苯胺为例进行阐述，但应理解为本发明的制备导电木材的载体并不是只有聚苯胺。实施例I用TX-100 (聚乙二醇辛基苯基醚)进行掺杂制备聚苯胺后导入木材·(I)量苯胺Ι-lOmL，在搅拌的作用下缓慢的加入l_500mL的O. I-IM HCl溶液里；然后依次加入I-IOmL Triton X-100、l_10mL正己醇和正己烧的混合液(其中正己醇和正己烷的体积比为1-10:1-5)，加入完毕，先搅拌，然后在超声波中振荡l-60min，得到透明微乳液 TX-100/ANI 乳液；(2)称取I-IOg的过硫酸铵(APS)，让其溶解于I-IOOmL的蒸馏水中；(3)将配置好的TX-100/ANI乳液倒入三颈烧瓶中，并加入木材样品，开动搅拌装置，转速适中，保持低温(1_5°C)(冷水浴)，左口插上温度计，随时监控反应的温度，右口安装滴液漏斗；(4)将配置好的APS溶液装入滴液漏斗中，打开阀门开关，保持缓慢的速度滴加，l-30min左右滴加完毕，烧瓶内的颜色由原来的乳白色变成墨绿色，随着APS溶液的加入，颜色越来越深，使反应保持低温(I-I(TC)且反应l-24h ；(5)将反应后得到的木材样品放入1-100°C真空烘箱干燥l_24h，得到墨绿色的具有导电性的木材，代号为PANI/TX-木材。上述样品与纯木材的电导比较及PANI/TX吸附量如表I。实施例2用十二烷基硫酸钠进行掺杂制备聚苯胺后倒入木材(I)取I-IOg十二烷基硫酸钠，在搅拌作用下缓慢倒入I-IOOmL的0_1M HCl溶液中，搅拌，得水相；(2)量苯胺Ι-lOOmL，在搅拌的作用下缓慢的加入上述十二烷基磺酸钠的盐酸溶液里；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体积比为1-10:1-5)，加入完毕，先搅拌，然后在超声波中振荡，得到透明微乳液；(3)称取I-IOg的过硫酸铵(APS)，让其溶解于I-IOOmL的蒸馏水中；(4)将配置好的透明乳液倒入三颈烧瓶中，并加入木材样品，开动搅拌装置，保持低温(l-10°c)(冷水浴)，左口插上温度计，随时监控反应的温度，右口安装滴液漏斗；(5)将配置好的APS溶液装入滴液漏斗中，打开阀门开关，保持缓慢的速度滴加，l-30min左右滴加完毕，烧瓶内的颜色由原来的乳色变成墨绿色，随着APS溶液的加入，颜色越来越深，使反应保持低温(I-I(TC)且反应l-50h ；(6)将反应后得到的木材样品放入1-100°C真空烘箱干燥l_24h，得到墨绿色的具有导电性的木材，代号为PANI/SDS-木材。
上述样品与纯木材的电导比较及PANI/TX吸附量如表I。表I :实验样品与纯木材的电导比较及吸附量
权利要求
1.一种导电木材的制备方法，包括 (1)在l-100°c，在导电高分子单体的乳液中直接加入木材样品，再加入引发剂，滴加完毕后，滴加完毕后保持1-100°C,反应l-48h ； (2)将步骤(I)得到的木材取出，最后在1-100°C下真空干燥，即得导电木材。
2.根据权利要求I所述的一种导电木材的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的导电高分子单体为苯胺，所述的导电高分子单体的乳液为苯胺乳液。
3.根据权利要求I所述的一种导电木材的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的引发剂为过硫酸铵。
4.根据权利要求3所述的一种导电木材的制备方法，其特征在于所述的苯胺与过硫酸铵的用量比为I-IOOmL:O. I-IOgo
5.根据权利要求2所述的一种导电木材的制备方法，其特征在于所述的苯胺乳液的具体制备方法为 在搅拌条件下，将离子型表面活性剂缓慢加入到O. 01-1M的HCl溶液中，搅拌得到水相；继续搅拌条件下，将苯胺缓慢加入上述水相中，再加入正己醇和正己烷，搅拌后超声振荡，得到苯胺乳液； 或搅拌下，将苯胺缓慢加入O. 01-1M的HCl溶液中，搅拌得到水相；在上述水相中，加入非离子型表面活性剂，再加入正己醇和正己烷，搅拌后超声振荡，得到苯胺乳液。
6.根据权利要求5所述的一种导电木材的制备方法，其特征在于所述的离子型表面活性剂为十~■烧基硫酸纳、十~■烧基横酸纳、~■水合5_横基水杨酸、十_■烧基苯横酸纳、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种或几种；所述的非离子型表面活性剂为TX-100、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷代酚醚等中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种导电木材的制备方法,其特征在于所述的苯胺、正己醇与正己烷的体积比为1-100:1-10:1-5。
全文摘要
本发明涉及一种导电木材的制备方法，包括(1)在1-100℃，在导电高分子单体的乳液中直接加入木材样品，再加入引发剂，滴加完毕后，滴加完毕后保持1-100℃，反应1-48h；(2)将步骤(1)得到的木材取出，最后在1-100℃下真空干燥，即得导电木材。本发明的制备方法简单，操作方便，对设备的要求不高，适合规模化生产；本发明导电木材既保持了木材本身的自然再生、良好的强重比、回归自然的表面装饰效果以及调湿、调温、隔音等优异的环境学特性，又具有导电性，应用前景广阔。
文档编号H01B1/12GK102786685SQ20121027996
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者沈青, 陶银萍 申请人:东华大学