CN114045114A - 一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法 - Google Patents

一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114045114A
CN114045114A CN202111540764.6A CN202111540764A CN114045114A CN 114045114 A CN114045114 A CN 114045114A CN 202111540764 A CN202111540764 A CN 202111540764A CN 114045114 A CN114045114 A CN 114045114A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon carbide
shell structure
wave
layer
based core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111540764.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114045114B (zh
Inventor
夏常磊
葛省波
吴英姬
蔡力平
叶浩然
杨涵舟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Forestry University
Original Assignee
Nanjing Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Forestry University filed Critical Nanjing Forestry University
Priority to CN202111540764.6A priority Critical patent/CN114045114B/zh
Publication of CN114045114A publication Critical patent/CN114045114A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114045114B publication Critical patent/CN114045114B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/02—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving pretreatment of the surfaces to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D1/00—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring
    • B27D1/04—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring to produce plywood or articles made therefrom; Plywood sheets
    • B27D1/08—Manufacture of shaped articles; Presses specially designed therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/02—Processes; Apparatus
    • B27K3/12—Impregnating by coating the surface of the wood with an impregnating paste
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/16—Inorganic impregnating agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J161/00—Adhesives based on condensation polymers of aldehydes or ketones; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J161/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C09J161/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • C09J161/14—Modified phenol-aldehyde condensates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2461/00—Presence of condensation polymers of aldehydes or ketones

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法，包括以下步骤：S1、将含有碳化硅基核壳结构的第一吸波层涂敷两木板表面，第一吸波层中的分散介质剂浸润木板表面纤维层，引导碳化硅基核壳结构嵌入至木板表面纤维层；S2、将每个木板涂敷吸波材料的表面涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂；S3、将其中一木板表面涂敷干燥的碳化硅基核壳结构的第二吸波层，将两木板充分贴合，并在第二吸波层的两表面形成富热区；S4、将两木板使用压合机构进行挤压，微波固化后木质素改性酚醛树脂胶黏剂与木板发生超强固化结合与化学键胶合。本发明的微波吸波材料有利于对木质素改性酚醛树脂胶黏剂的引导，以及热量的均匀扩散，缩短固化时间，提高固化的效率。

Description

一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法。
背景技术
人造板是以木材或其他非木材植物为原料，经一定机械加工分离成各种单元材料后，施加或不施加胶粘剂和其他添加剂胶合而成的板材或模压制品。然而现有的人造板芯在制备时无法对胶粘剂进行快速固定，加工周期长，且加工效率低。
碳化硅是一种性能优良的非氧化物材料，具有良好的吸波性能等优点；但由于碳化硅颗粒具有小尺寸效应、量子尺寸效应和表面效应等特性，造成大量纳米颗粒在加工过程中团聚在一起，形成二次粒子，不能很好的分散，使得优异的性能难以展现。
因此，有必要研究一种基于碳化硅的微波材料，以解决现有技术中胶粘剂粘接不牢固、固化时间长的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将含有碳化硅基核壳结构的第一吸波层涂敷两木板的表面，第一吸波层中的分散介质剂浸润木板表面纤维层，引导碳化硅基核壳结构嵌入至木板表面纤维层中；
S2、将每个木板涂敷吸波材料的表面涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂，第一吸波层中的碳化硅基核壳结构与木质素改性酚醛树脂胶黏剂进行引导，使得部分改性酚醛树脂胶黏剂嵌入木板表面的纤维层中；
S3、将其中的一木板涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂的表面再涂敷干燥的碳化硅基核壳结构的第二吸波层，将两木板充分贴合，并在第二吸波层的两表面形成富热区；
S4、将两木板使用压合机构进行挤压，并将两木板进行微波处理15～30s，微波固化后木质素改性酚醛树脂胶黏剂与木板发生超强固化结合与化学键胶合，并在富热区形成大量胶钉。
本发明一个较佳实施例中，在所述S1中，在第一吸波层涂敷在两木板表面前，使用分散介质剂涂敷在两木板表面，使得分散介质剂浸润至木板表面纤维层的较深范围。
本发明一个较佳实施例中，在所述S1中，分散介质剂不会将木板表面纤维层的间隙填充，随着分散介质剂的浸润作用，引导碳化硅基核壳结构嵌入至木板表面纤维层中，并沿着纤维层深处生长移动。
本发明一个较佳实施例中，所述分散介质剂为甲酸、乙醇、正丁醇或水。
本发明一个较佳实施例中，所述分散介质剂在木板表面的浸润深度大于所述木质素改性酚醛树脂胶黏剂。
本发明一个较佳实施例中，所述第一吸波层的制备方法，包括：将所述碳化硅基核壳结构混合至分散介质剂中，配置形成质量分数为1％的均匀悬浮液；调节pH值在9～11，以获得较好的碳化硅基核壳结构的分散体系；超声波分散后取悬浮液取上半部分形成第一吸波层；
所述第二吸波层为干燥的碳化硅基核壳结构。
本发明一个较佳实施例中，所述第一吸波层和所述第二吸波层中的碳化硅基核壳结构的制备方法，包括以下步骤：
A1、将纳米碳化硅粉末在氩气和氮气的保护下加热至碳包覆的温度；
A2、通入含有碳源的反应气进行化学气相沉积，获得碳化硅@碳核壳结构。
本发明一个较佳实施例中，在所述A1前，对纳米碳化硅粉末表面进行化学改性，包括：将硅烷偶联剂与纳米碳化硅粉末混合搅拌后，调节PH值在9～11，干燥后得到改性纳米碳化硅粉末。
本发明一个较佳实施例中，所述碳化硅基核壳结构的内层为碳化硅基质层，外层为碳基质层，以形成碳化硅@碳核壳结构；所述碳化硅基质层的颗粒直径为3～100nm，所述碳基质层的厚度为3～50nm，所述碳化硅基质层的比表面积大于150m2/g。
本发明一个较佳实施例中，在所述均匀悬浮液中加入大豆蛋白粉末和交联剂，使得碳化硅基核壳结构表面形成蛋白层，以提高每个碳化硅基核壳结构的粒径。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)本发明通过使用第一吸波层中的分散介质剂的浸润作用，分散介质剂先浸润到木板的纤维层中，而悬浮液中的碳化硅基核壳结构置于分散介质剂表面或纤维层表面；分散介质剂在逐渐浸润纤维层的过程中，水分子逐渐牵引碳化硅基核壳结构进入到纤维层内部。随着碳化硅基核壳结构的生长移动，碳化硅基核壳结构与木质素改性酚醛树脂胶黏剂发生键合，碳化硅基核壳结构牵动部分木质素改性酚醛树脂胶黏剂嵌入至纤维层中，实现碳化硅基核壳结构对木质素改性酚醛树脂胶黏剂的引导。
(2)本发明使用分散助剂提前浸润木板，可以使得木板表面的纤维层之间的间隙更大，使得纤维层表面变得稀疏，以及将纤维层的深度范围“打通”，形成定位，便于第一吸波层中的分散介质剂之间浸润至纤维层的深度范围，提高了碳化硅基核壳结构的运动速率。
(3)本发明在第二吸波层的两表面形成富热区，碳化硅基核壳结构能够依靠自身的吸波特性吸收微波能量，这种微波能量在通过吸收材料时发生谐振及涡流损耗，会产生大量的热量，而此热量大部分体现在第二吸波层的两表面部位，且此热量向两端扩散，以缩短固化的时间。
(4)本发明中硅烷偶联剂能够与碳化硅粉末的活性基团形成化学键，硅烷醇与纳米碳化硅粉末表面的羟基形成氢键，硅羟基会凝聚失水，形成共价化合键；利用氢键、共价化合键以及碳化硅粉末自身静电相互作用，形成对木质素改性酚醛树脂胶黏剂的作用力，保证碳化硅基核壳结构与木质素改性酚醛树脂胶黏剂的结合，以形成胶钉。
(5)本发明通过对第二吸波层中的碳化硅基核壳结构改进，使得第二吸波层附近的富热区的碳化硅基核壳结构粒径更大，抗团聚能力更强，并且吸收微波的能力更强，富热程度更加明显。而第一吸波层中的碳化硅基核壳结构存在少量团聚作用，纳米级的碳化硅基核壳结构在进入至纤维层内部时，少量团聚能够使得碳化硅基核壳结构填充在纤维层的间隙，使得碳化硅基核壳结构与纤维层结合更加牢固。由于第二吸波层附近的富热区表现为吸收微波频率的起始频点比第一吸波层附近的富热区要低，使得木板吸收微波从中间开始，并逐渐向两侧扩散，有利于热量的均匀扩散，缩短固化时间，提高固化的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明的实施例一的碳化硅@碳核壳结构示意图；
图2是本发明的实施例一的碳化硅@碳核壳结构的制备流程图；
图3是本发明的实施例一的碳化硅基核壳结构微波吸波材料使用方法的流程图；
图4是本发明的实施例二的改进后的碳化硅基核壳结构微波吸波材料使用方法的流程图；
图5是本发明的实施例三的改进后碳化硅基核壳结构微波吸波材料制备流程图；
图6是本发明的实施例三的改进后的碳化硅基核壳结构微波吸波材料使用方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，以下实施例的说明中，表示量的“％”只要无特别说明，则为重量基准。除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素；术语“优选”指的是较优的选择方案，但不只限于所选方案。
本发明中的木板采用如专利CN113146789A中的制备方法制备形成，该木板采用植物木料废渣经过高温处理、预压成型和热压成板的工序，并在木板表面形成纤维层。此木板的吸水率在8％～10％。
实施例一
根据本发明实施例的第一方面，该实施例提供了一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料。碳化硅基核壳结构微波吸波材料包括第一吸波层和第二吸波层；其中，第一吸波层和第二吸波层中均含有碳化硅@碳核壳结构。
此实施例中，碳化硅@碳核壳结构为双层结构。碳化硅@碳核壳结构的内层为碳化硅基质层，外层为碳基质层。该碳化硅@碳核壳结构的粒径小于200nm。
如图1所示，示出了以碳化硅基质层为核，不同碳基质层包覆的碳化硅@碳核壳结构。碳化硅基质层可以是纯碳化硅，或者掺杂其他金属或非金属元素的以碳化硅为主体的混合物。相似地，碳基质层可以是纯碳材料，包括无定型碳、石墨烯、石墨碳等，或者掺杂了金属或非金属元素的碳材料。
需要说明的是，以碳化硅@碳核壳结构的总重量100％计，碳化硅基质层的质量分数至少为90％。优选地，碳化硅基质层的质量分数为92％，碳基质层的质量分数为8％。其中，碳化硅基质层的颗粒直径为3～100nm，碳基质层的厚度为3～50nm，碳化硅基质层的比表面积大于150m2/g。优选地，碳化硅基质层的颗粒直径为10nm、30nm、50nm和70nm；碳基质层的厚度为10～30nm。
上述实施例给出了碳化硅@碳核壳结构中内外基质层优选的质量分率，碳化硅基质层优选的颗粒直径范围，以及碳化硅基质层的外层的优选厚度。本实施例还给出第一吸波层和第二吸波层中的碳化硅@碳核壳结构的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
A1、将纳米碳化硅粉末在氩气和氮气的保护下加热至碳包覆的温度；
A2、通入含有碳源的反应气进行化学气相沉积，获得表面致密的碳化硅@碳核壳结构。
需要说明的是，上述A1和A2步骤中，氩气和氮气作为混合气体同时与纳米碳化硅粉末接触。氩气和氮气的体积比为4～5：1，优选氩气和氮气的体积比为4：1。氩气和氮气的流速为2L/min。反应气中包含碳源和氩气，其中，氩气和碳源的体积比为1：2～3，优选氩气和碳源的体积比为1：3。
在A1步骤中，碳包覆的温度为600～900℃。优选的，碳包覆温度为600℃、750℃和900℃。在A2步骤中，化学气相沉积的时间为1～3h，优选化学气相沉积的时间为2.5h、2h和1.5h。本实施例中还可以增加保温时间，通过延长保温时间，可以控制碳化硅表面包覆碳的含量。
本实施例中的碳化硅@碳核壳结构，通过在碳化硅基质层表面包覆碳基质层，在不改变碳化硅基质层原有化学性能，提高碳化硅的表面活性，能够有效提高碳化硅基质层的吸波性能和抗氧化能力。
在制备上述碳化硅@碳核壳结构前，可以通过采用酸洗浸泡和液固分离的方法去除杂质，干燥后得到纳米碳化硅粉末，具体除杂方法包括：将纳米碳化硅粉末分散于浓度为5～10％的盐酸溶液中，配成悬浮液，再对悬浮液进行离心和蒸馏水清洗，直至悬浮液PH值在中性范围内，最后将悬浮液干燥，得到除杂后的纳米碳化硅粉末。
通过上述制备的碳化硅@碳核壳结构制备第一吸波层，包括：将碳化硅@碳核壳结构混合至分散介质剂中，配置形成质量分数为1％的均匀悬浮液；调节pH值在9～11，以获得较好的碳化硅基核壳结构的分散体系；超声波分散后取悬浮液取上半部分形成第一吸波层。
其中，本实施例中分散介质剂为甲酸、乙醇、正丁醇或水中的一种或多种混合物。本实施例中优选分散介质剂为乙醇。
第二吸波层为上述制备方法制备的干燥的碳化硅基核壳结构。
本实施例中还提供一种使用上述制备方法制备的碳化硅基核壳结构微波吸波材料的方法，如图3所示，包括以下步骤：
S1、将含有碳化硅基核壳结构的第一吸波层涂敷两木板的表面，第一吸波层中的分散介质剂浸润木板表面纤维层，引导碳化硅基核壳结构嵌入至木板表面纤维层中；
S2、将每个木板涂敷吸波材料的表面涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂，第一吸波层中的碳化硅基核壳结构与木质素改性酚醛树脂胶黏剂进行引导，使得部分改性酚醛树脂胶黏剂嵌入木板表面的纤维层中；
S3、将其中的一木板涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂的表面再涂敷干燥的碳化硅基核壳结构的第二吸波层，将两木板充分贴合，并在第二吸波层的两表面形成富热区；
S4、将两木板使用压合机构进行挤压，并将两木板进行微波处理15～30s，微波固化后木质素改性酚醛树脂胶黏剂与木板发生超强固化结合与化学键胶合，并在富热区形成大量胶钉。
在S1步骤中，选取湿状态下的碳化硅基核壳结构，原因在于：此状态下，随着分散介质剂的浸润作用，分散介质剂先浸润到木板的纤维层中，而悬浮液中的碳化硅基核壳结构置于分散介质剂表面或纤维层表面；分散介质剂在逐渐浸润纤维层的过程中，水分子逐渐牵引碳化硅基核壳结构进入到纤维层内部。需要指出的是，分散介质剂不会将木板表面纤维层的间隙填充，而是逐渐浸润至木板纤维层中，并引导碳化硅基核壳结构嵌入至木板表面纤维层中，进而沿着木板纤维层深处生长移动。
由于碳化硅基核壳结构的不粘性，使得碳化硅基核壳结构更容易嵌入至木板表面的纤维层中。此外，分散介质剂的浸润深度大于碳化硅基核壳结构的嵌入深度。
在S2步骤中，木质素改性酚醛树脂胶黏剂以木质素、甲醛、苯酚等为主要原料，采用木质素精准定位活化技术、多步聚合、分子镶嵌、配位链接原理及技术。在木质素精准定位活化过程中，β-O-4芳基醚键断裂，木质素定位活化后，非缩合G型木质素活性羟基增加2.14倍；木质素替代率高达60％。具体制备方法，可以参考如专利CN111285985A和专利CN113512399A。
上述木质素改性酚醛树脂胶黏剂的固体含量在50％～55％，且粘稠度大于上述微波吸波材料。因此，在涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂后，木质素改性酚醛树脂胶黏剂很难嵌入至木板纤维层中。即，分散介质剂在木板表面的浸润深度大于木质素改性酚醛树脂胶黏剂。
由于碳化硅基核壳结构的生长移动，碳化硅基核壳结构与木质素改性酚醛树脂胶黏剂发生键合，碳化硅基核壳结构牵动部分木质素改性酚醛树脂胶黏剂嵌入至纤维层中。随着碳化硅基核壳结构沿纤维层的深层方向移动，木质素改性酚醛树脂胶黏剂嵌入至纤维层的数量和深度也逐渐增加，实现了碳化硅基核壳结构对木质素改性酚醛树脂胶黏剂的引导。
在S3步骤中，将其中的一木板涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂的表面再涂敷干燥的碳化硅基核壳结构的第二吸波层，将两木板充分贴合；由此依次形成木板一、第一吸波层、木质素改性酚醛树脂胶黏剂一、第二吸波层、木质素改性酚醛树脂胶黏剂二、第一吸波层和木板二的结构。这种结构中第二吸波层的两表面分别与木质素改性酚醛树脂胶黏剂一和木质素改性酚醛树脂胶黏剂二分别接触，第二吸波层中的碳化硅基核壳结构分别与木质素改性酚醛树脂胶黏剂中的木质素产生键合作用，以形成交联结构，且交联密度大，稳定性好。
在S4步骤中，对两木板进行机械压合，使得材料得到充分粘合；此外，机械压合还能够增加交联结构的发生率；通过微波处理后，可实现快速固化，缩短了固化的时间，且固化更加均匀。其中，本实施例中，微波固化时间为15～30s，微波固化频率为2500～3000MHz。
在微波处理时，在第二吸波层的两表面形成富热区，碳化硅基核壳结构能够依靠自身的吸波特性吸收微波能量，这种微波能量在通过吸收材料时发生谐振及涡流损耗，会产生大量的热量，而此热量大部分体现在第二吸波层的两表面部位，且此热量向两端扩散，以缩短固化的时间。
此外，本实施例中的木板纤维层也存在一部分的胶钉，在纤维层出也会出现聚集的富热层。由此，本实施例中的木板在微波处理时，通过三层富热层的作用，实现极短时间的固化。
在微波处理后，S1中的分散介质剂的浸润作用消失，碳化硅基核壳结构的生长移动结束，碳化硅基核壳和木质素改性酚醛树脂胶黏剂之间产生的交联结构固化形成稳定结构的胶钉，此胶钉置于木板纤维层和固化的木质素改性酚醛树脂胶黏剂之间。而碳化硅基核壳作为胶钉的“钉头”，木质素改性酚醛树脂胶黏剂作为胶钉的“钉身”，在固化后，若干胶钉与纤维层发生嵌合，增加了木板和木质素改性酚醛树脂胶黏剂的固化结合作用。这种胶钉结构为如图1中错杂排列的结构，进一步增强了木质素改性酚醛树脂胶黏剂的强度和韧性，可有效降低制备人造板内应力。单一木质素改性酚醛树脂胶黏剂的胶合强度能够达到2.01Mpa～2.54Mpa，胶钉与纤维层的固化结构，使胶合强度至少提升35％。
在S1中，在第一吸波层涂敷在两木板表面前，使用分散介质剂涂敷在两木板表面，使得分散介质剂浸润至木板表面纤维层的较深范围。
实施例二
本实施例使用如实施例一中的碳化硅基核壳结构微波吸波材料，并对碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法做出改进。改进后的使用方法，如图4所示，包括如下步骤：
B1、使用分散助剂涂敷在两木板表面，使得分散助剂浸润至木板表面纤维层的较深范围，其中，分散助剂为水或乙醇；
B2、烘干B1中纤维层中的水或乙醇，将含有碳化硅基核壳结构的第一吸波层涂敷两木板的表面，第一吸波层中的分散介质剂浸润木板表面纤维层，引导碳化硅基核壳结构嵌入至木板表面纤维层中；
B3、将每个木板涂敷吸波材料的表面涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂，第一吸波层中的碳化硅基核壳结构与木质素改性酚醛树脂胶黏剂进行引导，使得部分改性酚醛树脂胶黏剂嵌入木板表面的纤维层中；
B4、将其中的一木板涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂的表面再涂敷干燥的碳化硅基核壳结构的第二吸波层，将两木板充分贴合，并在第二吸波层的两表面形成富热区；
B5、将两木板使用压合机构进行挤压，并将两木板进行微波处理15～30s，微波固化后木质素改性酚醛树脂胶黏剂与木板发生超强固化结合与化学键胶合，并在富热区形成大量胶钉。
本实施例在实施例一的基础上增加了步骤B1，使用分散助剂提前浸润木板，可以使得木板表面的纤维层之间的间隙更大，使得纤维层表面变得稀疏，以及将纤维层的深度范围“打通”，形成定位，便于第一吸波层中的分散介质剂之间浸润至纤维层的深度范围，提高了碳化硅基核壳结构的运动速率。
实施例三
本实施例对实施例一中的碳化硅基核壳结构微波吸波材料进行改进。如图5所示，具体包括以下步骤：
C1、将硅烷偶联剂与纳米碳化硅粉末混合搅拌后，调节PH值在9～11，干燥后得到改性纳米碳化硅粉末；
C2、将纳米碳化硅粉末在氩气和氮气的保护下加热至碳包覆的温度；
C3、通入含有碳源的反应气进行化学气相沉积，获得表面致密的碳化硅@碳核壳结构。
本实施例中对实施例一中的碳化硅@碳核壳结构中的碳化硅进行预先化学改性。硅烷偶联剂能够与碳化硅粉末的活性基团形成化学键，硅烷醇与纳米碳化硅粉末表面的羟基形成氢键，硅羟基会凝聚失水，形成共价化合键；利用氢键、共价化合键以及碳化硅粉末自身静电相互作用，形成对木质素改性酚醛树脂胶黏剂的作用力，保证碳化硅基核壳结构与木质素改性酚醛树脂胶黏剂的结合，以形成胶钉。
利用此化学改性可以在碳包碳化硅粉体表面接枝官能团或大分子，如图1所示，在上述制备的碳化硅基核壳结构表面可以结合聚合物。
因此，对实施例一中得到的碳化硅@碳核壳结构进行如下处理，包括：将所述碳化硅基核壳结构混合至分散介质剂中，配置形成质量分数为1％的均匀悬浮液；调节pH值在9～11；在均匀悬浮液中加入聚合物和交联剂，使得碳化硅基核壳结构表面形成聚合层，以提高每个碳化硅基核壳结构的粒径；超声波分散后，取悬浮液中的碳化硅基核壳结构并烘干，形成第二吸波层。且第二吸波层中的碳化硅基核壳结构的粒径不大于300nm。
本实施例优选具体原料组成的重量比为：聚合物：交联剂：分散介质剂：碳化硅基核壳结构＝18：6：9：67。上述聚合物为纳米级大豆蛋白粉末，具体纳米级大豆蛋白粉末可以由专利CN101019600A中公开的制备方法制备，且大豆蛋白粉末中蛋白含量大于等于90％。
由此基于实施例一和实施例二，对碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法做出改进，改进后的使用方法，如图6所示，包括如下步骤：
D1、使用分散助剂涂敷在两木板表面，使得分散助剂浸润至木板表面纤维层的较深范围，其中，分散助剂为水或乙醇；
D2、烘干B1中纤维层中的水或乙醇，将含有碳化硅基核壳结构的第一吸波层涂敷两木板的表面，第一吸波层中的分散介质剂浸润木板表面纤维层，引导碳化硅基核壳结构嵌入至木板表面纤维层中；
D3、随着第一吸波层逐渐嵌入至纤维层中，少量的碳化硅基核壳结构发生团聚作用；
D4、将每个木板涂敷吸波材料的表面涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂，第一吸波层中的碳化硅基核壳结构与木质素改性酚醛树脂胶黏剂进行引导，使得部分改性酚醛树脂胶黏剂嵌入木板表面的纤维层中；
D5、将其中的一木板涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂的表面再涂敷干燥的碳化硅基核壳结构的第二吸波层，将两木板充分贴合，并在第二吸波层的两表面形成富热区；其中，第二吸波层中的碳化硅基核壳结构不会发生团聚作用；
D6、将两木板使用压合机构进行挤压，并将两木板进行微波处理15～30s，微波固化后木质素改性酚醛树脂胶黏剂与木板发生超强固化结合与化学键胶合，并在富热区形成大量胶钉。
本实施例对实施例二提供的使用方法做出改进，将第二吸波层中的碳化硅基核壳结构改进，使得第二吸波层附近的富热区的碳化硅基核壳结构粒径更大，抗团聚能力更强，并且吸收微波的能力更强，富热程度更加明显。而第一吸波层中的碳化硅基核壳结构存在少量团聚作用，而此作用的好处在于：纳米级的碳化硅基核壳结构在进入至纤维层内部时，少量团聚能够使得碳化硅基核壳结构填充在纤维层的间隙，使得碳化硅基核壳结构与纤维层结合更加牢固。
因此，在微波处理木板时，由于第二吸波层附近的富热区表现为吸收微波频率的起始频点比第一吸波层附近的富热区要低，使得木板吸收微波从中间开始，并逐渐向两侧扩散，有利于热量的均匀扩散，缩短固化时间，提高固化的效率。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将含有碳化硅基核壳结构的第一吸波层涂敷两木板的表面，第一吸波层中的分散介质剂浸润木板表面纤维层，引导碳化硅基核壳结构嵌入至木板表面纤维层中；
S2、将每个木板涂敷吸波材料的表面涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂，第一吸波层中的碳化硅基核壳结构与木质素改性酚醛树脂胶黏剂进行引导，使得部分改性酚醛树脂胶黏剂嵌入木板表面的纤维层中；
S3、将其中的一木板涂敷木质素改性酚醛树脂胶黏剂的表面再涂敷干燥的碳化硅基核壳结构的第二吸波层，将两木板充分贴合，并在第二吸波层的两表面形成富热区；
S4、将两木板使用压合机构进行挤压，并将两木板进行微波处理15～30s，微波固化后木质素改性酚醛树脂胶黏剂与木板发生超强固化结合与化学键胶合，并在富热区形成大量胶钉。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法，其特征在于：在所述S1中，在第一吸波层涂敷在两木板表面前，使用分散介质剂涂敷在两木板表面，使得分散介质剂浸润至木板表面纤维层的较深范围。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法，其特征在于：在所述S1中，分散介质剂不会将木板表面纤维层的间隙填充，随着分散介质剂的浸润作用，引导碳化硅基核壳结构嵌入至木板表面纤维层中，并沿着纤维层深处生长移动。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法，其特征在于：所述分散介质剂为甲酸、乙醇、正丁醇或水。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法，其特征在于：所述分散介质剂在木板表面的浸润深度大于所述木质素改性酚醛树脂胶黏剂。
6.根据权利要求1所述的一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的制备方法，其特征在于：所述第一吸波层的制备方法，包括：将所述碳化硅基核壳结构混合至分散介质剂中，配置形成质量分数为1％的均匀悬浮液；调节pH值在9～11，以获得较好的碳化硅基核壳结构的分散体系；超声波分散后取悬浮液取上半部分形成第一吸波层；
所述第二吸波层为干燥的碳化硅基核壳结构。
7.根据权利要求1所述的一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的制备方法，其特征在于：所述第一吸波层和所述第二吸波层中的碳化硅基核壳结构的制备方法，包括以下步骤：
A1、将纳米碳化硅粉末在氩气和氮气的保护下加热至碳包覆的温度；
A2、通入含有碳源的反应气进行化学气相沉积，获得碳化硅@碳核壳结构。
8.根据权利要求1所述的一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的制备方法，其特征在于：在所述A1前，对纳米碳化硅粉末表面进行化学改性，包括：将硅烷偶联剂与纳米碳化硅粉末混合搅拌后，调节PH值在9～11，干燥后得到改性纳米碳化硅粉末。
9.根据权利要求1所述的一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的制备方法，其特征在于：所述碳化硅基核壳结构的内层为碳化硅基质层，外层为碳基质层，以形成碳化硅@碳核壳结构；所述碳化硅基质层的颗粒直径为3～100nm，所述碳基质层的厚度为3～50nm，所述碳化硅基质层的比表面积大于150m2/g。
10.根据权利要求6所述的一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的制备方法，其特征在于：在所述均匀悬浮液中加入大豆蛋白粉末和交联剂，使得碳化硅基核壳结构表面形成蛋白层，以提高每个碳化硅基核壳结构的粒径。
CN202111540764.6A 2021-12-16 2021-12-16 一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法 Active CN114045114B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111540764.6A CN114045114B (zh) 2021-12-16 2021-12-16 一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111540764.6A CN114045114B (zh) 2021-12-16 2021-12-16 一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114045114A true CN114045114A (zh) 2022-02-15
CN114045114B CN114045114B (zh) 2023-03-21

Family

ID=80213275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111540764.6A Active CN114045114B (zh) 2021-12-16 2021-12-16 一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114045114B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1457472A1 (de) * 2003-03-11 2004-09-15 ARC Seibersdorf research GmbH Verbundwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
CN201373470Y (zh) * 2008-09-16 2009-12-30 刘秋雷 一种微波炉加热盘
GB201412048D0 (en) * 2013-07-15 2014-08-20 Gen Electric Co Plc Coating, coated turbine component, and coating process
CN105818476A (zh) * 2016-03-21 2016-08-03 中南大学 一种表面改性三维网络碳纤维增强复合材料及制备方法
CN106967276A (zh) * 2017-04-01 2017-07-21 陕西科技大学 纳米吸收剂‑碳化硅纤维多尺度增强体增强树脂基结构吸波材料及其制备方法
US20180305266A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Desktop Metal, Inc. Additive fabrication with infiltratable structures
CN110519973A (zh) * 2018-06-28 2019-11-29 秦振山 一种隐身复合材料及其制备方法
CN110696139A (zh) * 2019-11-08 2020-01-17 含山县宏达门业家具有限公司 一种可降低室内空气中颗粒物密度的纤维板制备方法
CN111690322A (zh) * 2020-05-29 2020-09-22 默格材料(苏州)有限公司 一种红外微波隐身涂料及其制备工艺
CN112025874A (zh) * 2020-08-04 2020-12-04 南京林业大学 一种微波快速固化人造板芯层胶粘剂的方法
CN112140265A (zh) * 2020-09-15 2020-12-29 南京林业大学 一种无胶模压人造板的制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1457472A1 (de) * 2003-03-11 2004-09-15 ARC Seibersdorf research GmbH Verbundwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
CN201373470Y (zh) * 2008-09-16 2009-12-30 刘秋雷 一种微波炉加热盘
GB201412048D0 (en) * 2013-07-15 2014-08-20 Gen Electric Co Plc Coating, coated turbine component, and coating process
CN105818476A (zh) * 2016-03-21 2016-08-03 中南大学 一种表面改性三维网络碳纤维增强复合材料及制备方法
CN106967276A (zh) * 2017-04-01 2017-07-21 陕西科技大学 纳米吸收剂‑碳化硅纤维多尺度增强体增强树脂基结构吸波材料及其制备方法
US20180305266A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Desktop Metal, Inc. Additive fabrication with infiltratable structures
CN110519973A (zh) * 2018-06-28 2019-11-29 秦振山 一种隐身复合材料及其制备方法
CN110696139A (zh) * 2019-11-08 2020-01-17 含山县宏达门业家具有限公司 一种可降低室内空气中颗粒物密度的纤维板制备方法
CN111690322A (zh) * 2020-05-29 2020-09-22 默格材料(苏州)有限公司 一种红外微波隐身涂料及其制备工艺
CN112025874A (zh) * 2020-08-04 2020-12-04 南京林业大学 一种微波快速固化人造板芯层胶粘剂的方法
CN112140265A (zh) * 2020-09-15 2020-12-29 南京林业大学 一种无胶模压人造板的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘怡等: "纤维增强树脂基复合材料固化工艺的发展", 《中国塑料》 *
徐学宏等: "环氧树脂及其复合材料微波固化研究进展", 《材料工程》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114045114B (zh) 2023-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
VR et al. Effect of silicon coupling grafted ferric oxide and e-glass fibre in thermal stability, wear and tensile fatigue behaviour of epoxy hybrid composite
Fang et al. Influence of silane surface modification of veneer on interfacial adhesion of wood–plastic plywood
JP5191078B2 (ja) 導電性シート材料
CN106967276B (zh) 纳米吸收剂-碳化硅纤维多尺度增强体增强树脂基结构吸波材料及其制备方法
CN108527572B (zh) 一种具有光学调控功能的透明木头及其制备方法
CN111232967A (zh) 一种氨基化氧化石墨烯的制备方法
Chu et al. Synergistic effect of nano‐SiO2 and small‐sized graphene oxide on carbon fiber/epoxy composite
CN114045114B (zh) 一种碳化硅基核壳结构微波吸波材料的使用方法和制备方法
CN110054869A (zh) 一种氧化石墨烯/纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的制备方法
Ammayappan et al. Effect of lac treatment on mechanical properties of jute fabric/polyester resin based biocomposite
CN107501853A (zh) 一种功能化还原氧化石墨烯改性酚醛树脂及其制备方法
Yang et al. Organic–inorganic hybrid material containing silica–alumina sol and ether polymer for flame retardant wood with decay resistance and excellent mechanical properties
Quan et al. Bio‐inspired metal ion coordination cross‐linking synergistic strategy to enhance the interfacial properties of carbon fiber composites
CN114179186B (zh) 一种利用微波固化的复合人造板的制备方法
Han et al. Polydopamine and polyethyleneimine comodified carbon fibers/epoxy composites with gradual and alternate rigid‐flexible structures: design, characterizations, interfacial, and mechanical properties
CN115141403B (zh) 一种掺杂激光石墨烯材料及其制备方法
He et al. Effect of bamboo fiber modification on tribological performance of brake composites
CN107946621A (zh) 一种功能性石墨烯改性提高炭纤维或炭纤维复合材料耐腐蚀的方法
CN108706979B (zh) 一种硅凝胶改性木质基碳化硅陶瓷材料的制备方法
CN115369651B (zh) 表面多孔的强粘附性改性纤维及其制备方法与应用
CN1785874A (zh) 一种石英纤维表面改性方法
CN108841138A (zh) 一种石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料的制备方法
CN114575158B (zh) 一种cof接枝改性碳布/树脂基摩擦材料的制备方法
Li et al. Grafting modification of wood for high performance
Frey Delignified and Densified Wood-A Versatile Concept for New High-Performance Wood-Based Materials

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant