具有電磁屏蔽功能的人造板及其製造方法

2023-04-23 21:01:21

具有電磁屏蔽功能的人造板及其製造方法
【專利摘要】本發明是具有電磁屏蔽功能的人造板及其製造方法，其結構是原料包括以木/竹質單板和苯胺預聚體，其中苯胺預聚體在木/竹質單板基質中原位聚合而成導電聚苯胺高分子，呈雙層結構，其中面層是含有聚苯胺的木/竹質單板；底層採用木質膠合板，中（高）密度纖維板或刨花板。優點：充分利用木材與聚苯胺的特點，以木質人造板為基材，通過在其表層膠合具有聚苯胺的木/竹質材料，從而製備新型的具有導電功能的木質人造板，該人造板不僅具有木質材料的自身性能特徵，而且據我國電子行業軍用標準(GB-SJ20524-1995)在5KHz~1500KHz的頻率範圍進行屏蔽效能測定其電磁屏蔽效能達到32.78dB~49.35dB。
【專利說明】具有電磁屏蔽功能的人造板及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種具有電磁屏蔽功能的人造板及其製造方法，屬電磁屏蔽材料製造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的提高以及社會的發展和科技的進步，各類家用電器、電腦等辦公自動化設備、移動通訊設備等迅速進入辦公與家庭環境，給人們生活和工作帶來了極大的方便，但同時也給人們帶來了負面的電磁汙染，當前，電磁波汙染已成為繼空氣汙染、水汙染、噪音汙染之後的第四大汙染源。一方面，電磁輻射會對人們的視覺系統，心血管系統以及神經系統等造成損傷；另一方面，電磁幹擾會導致其它電子設備工作紊亂，發生錯誤指令，產生不良後果。為防止電磁輻射對人體造成的損害以及造成的電子幹擾與信息洩露，採用電磁屏蔽材料進行電磁波屏蔽是主要防範方法之一。目前主要方法有兩種:一類是將導電填料(金屬、碳纖維等)與塑料複合混煉後成型；一類是在已成型的殼體表面塗覆導電膜。科學研究證明:只有屏蔽材料才能治理電磁波汙染，才能消除靜電危害。因此，開發電磁波屏蔽，抗靜電等新型導電功能產品是非常必要的。
[0003]目前，關於利用木質材料開發電磁屏蔽產品的專利主要有以下幾種:如CN201310138822.1發明專利公布了一種將碳纖維作為增強體與木質纖維材料(木材剩餘物)在簡單、有效的複合工藝方式下製備功能型木質複合材料，在提高木質複合材料力學性能的同時，賦予複合材料良好的導電性及電磁屏蔽特徵，且實現廢棄物再利用的木材優化使用目的。
[0004]CN200510010510.8發明專利公布了電磁屏蔽木質複合材料的製造方法為:木材—活化處理一水洗一解膠一蒸餾水洗一化學鍍鎳一化學鍍銅。按照上述工藝方法得出的電磁屏蔽木質複合材料產品，具有屏蔽效果好，在30mHf 1.5GHz的頻率範圍內，其電磁屏蔽效能可達35飛OdB，工藝簡單，原料資源量大，製造成本低。
[0005]CN200810113190.2發明專利公布了一種製備木質電磁屏蔽材料的化學鍍方法，包括如下步驟:木材表面處理，尺寸穩定性處理，敏化活化處理，化學鍍銅，鍍後處理，最後熱壓膠合併著色/塗飾處理而成。
[0006]該發明的方法不僅使薄木具備金屬質感，起到一定的裝飾性，又使得電磁屏蔽的安全性和金屬利用率的結合得到了提升，可以有效地防止電磁汙染。
[0007]CN201210200104.8發明專利公開了一種用於電磁屏蔽陶瓷的製備方法，包括步驟:原料準備，細化，混合，成型，炭化，成品。本發明通過選用木材加工廢料等可再生資源為製作原料，可有效減輕對環境的危害，保護人類的生存環境科持續發展，又由於本發明製作工藝簡單，選用的原料也是木材加工廢料等低成本材料，有利於提高經濟效益，增加市場競爭力，因此適合工業化生產，推廣使用。
[0008]CN200720103121.4實用新型專利公開了一種具有電磁屏蔽功能的膠合板，包括:上木材單板、中木材單板、和下木材單板，在上木材單板下表面和中木材單板上表面之間以及中木材單板下表面和下木材單板上表面之間分別設置有導電層，該導電層為粉末狀導電添料與脲醛樹脂或酚醛樹脂混和物。本實用新型膠合板，其電磁屏蔽效能為20-25分貝，而且製造簡單，造價低廉，同時還保存板材的強度和天然紋理。
[0009]然而以木/竹質單板，人造板和苯胺預聚體為主要原料製備具有電磁屏蔽功能的人造板的相關研究和專利還未見到。

【發明內容】

[0010]本發明提出的是一種具有電磁屏蔽功能的人造板及其製造方法，其目的是以木質人造板為基材，通過在其表層膠合具有聚苯胺的木/竹質材料，從而製備新型的具有導電功能的木質人造板，為電磁屏蔽產品的開發提供潛在的
原材料。
[0011]本發明的技術解決方案:具有電磁屏蔽功能的人造板，其結構是原料包括以木/竹質單板和苯胺預聚體，其中苯胺預聚體在木/竹質單板基質原位聚合成聚苯胺中，該人造板呈雙層結構，其中面層是含有聚苯胺的木/竹質單板；底層採用木質膠合板，中(高)密度纖維板或刨花板。
[0012]其製造方法，包括如下工藝步驟:
O所述的面層是將木/竹質單板進行抽真空處理15飛O分鐘，在(T5°C下將苯胺單體與磷酸溶液混合(質量比為1:0.8~1.2)，再在真空壓力下將苯胺預聚體浸潰入木/竹質單板中，浸潰時間10 -30分鐘，然後緩慢滴入過硫酸銨氧化劑(與苯胺單體質量比為1: 1.(Tl.6)，使苯胺單體在(T5°C的冰浴環境中原位聚合反應5~10小時，取出試件，用lmol/L鹽酸和質量分數為80%的丙酮溶液清洗表面未反應的單體後放入真空乾燥箱中在6(T80°C下乾燥24小時；
2)取出面層，用砂紙或磨具砂去面層一側表面的聚苯胺；
3)用二甲基甲醯胺溶液(質量分數為:40-60%)反覆清洗面層的砂光面，直至該表面聚苯胺完全溶解；
4)將面層放入水中浸泡24-36小時，最後在80-100?下真空乾燥至含水率為8~12%；
5)在面層中除去聚苯胺的一側塗布脲醛樹脂，或酚醛樹脂膠黏劑，或冷壓膠黏劑(塗膠量:12(T240g/m2)；
6)將準備好的膠合板、中密度纖維板、刨花板分別進行表面砂光處理，然後將塗膠的木質單板分別在膠合板、中密度纖維板、刨花板表面組坯熱壓或冷壓膠合成具有電磁屏蔽功能的人造板。其中當採用熱壓工藝時，熱壓溫
度105~140°C，熱壓時間30~60秒，單位壓力0.2MPa/m2，
冷卻至常溫後出板；當採用冷壓膠黏劑時，採用冷壓工藝，所述的冷壓時間為1~4分鐘,單位壓力為0.2~0.5MPa/m2。
[0013]本發明的優點:先通過原位聚合方法使苯胺單體在木/竹材料基質中氧化聚合形成聚苯胺，形成導電的木/竹單板，經過簡單的界面處理後便可直接與膠合板，中(高)密度纖維板或刨花板複合，製備出具有電磁屏蔽功能的人造板，因而生產工藝簡單，原料成本低廉，適宜大規模工業化生產；同時此方法製備出的人造板不僅具有木質人造板的基本性能特徵，而且根據中華人民共和國電子行業軍用標準(GB-SJ20524-1995)在5KHz~1500KHz的頻率範圍進行屏蔽效能測定其電磁屏蔽效能可達到32.78dB?49.35dB。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
一種具有電磁屏蔽功能的人造板，其結構是原料包括以楊木單板和苯胺預聚體，其中苯胺預聚體在楊木單板中原位聚合成聚苯胺，該人造板呈雙層結構，其中面層是含有聚苯胺的楊木單板；底層為木質膠合板。
[0015]其製造方法，包括如下工藝步驟:
1)面層為將厚度為1.2mm的楊木單板進行抽真空處理30分鐘，在(T5°C下將苯胺單體與磷酸溶液混合(質量比為1:1)，再在真空壓力下將苯胺預聚體浸潰入木/竹質單板中，浸潰時間25分鐘，然後緩慢滴入過硫酸銨氧化劑(與苯胺單體質量比為1.5:1)，使苯胺單體在(T5°C的冰浴環境原位聚合反應6小時，取出試件，用lmol/L鹽酸和質量分數為80%的丙酮溶液分別清洗表面未反應的單體後放入真空乾燥箱中在60°C下乾燥至恆重；
2)取出面層，用砂紙或磨具砂去面層一側表面的聚苯胺；
3)用二甲基甲醯胺溶液(質量分數為:60%)洗滌面層中砂光後的表面，直至該側的聚苯胺被完全除去；
4)將面層放入蒸餾水中浸泡24小時，最後在80°C下真空乾燥至含水率為8%；
5)在面層中除去聚苯胺的一側塗布脲醛膠黏劑(塗膠量:200g/m2)；
6)將準備好的膠合板進行表面砂光處理，然後將塗膠的面板與膠合板膠合熱壓，熱壓溫度115°C，熱壓時間40秒，單位壓力0.2MPa/m2，冷卻至常溫後出板，電磁屏蔽效能可以到達 28.74dB?46.9dB。
[0016]實施例2
一種具有電磁屏蔽功能的人造板，其結構是原料包括以旋切竹單板和苯胺預聚體，其中苯胺預聚體在旋切竹單板中原位聚合成聚苯胺，該人造板呈雙層結構，其中面層是含有聚苯胺的旋切竹單板；底層為中密度纖維板。
[0017]其製造方法，包括如下工藝步驟:
1)面層為將厚度為0.6mm的旋切竹單板進行抽真空處理20分鐘，在(T5°C下將苯胺單體與磷酸溶液混合(質量比為1:1.2)，再在真空壓力下將苯胺預聚體浸潰入旋切竹單板中，浸潰時間30分鐘，然後緩慢滴入過硫酸銨氧化劑(與苯胺單體質量比為1.3:1)，使苯胺單體在(T5°C的冰浴環境原位聚合反應5小時，取出試件，用lmol/L鹽酸和質量分數為80%的丙酮溶液分別清洗表面未反應的單體後放入真空乾燥箱中在70°C下乾燥至恆重；
2)取出面層，用砂紙或磨具砂去面層一側表面的聚苯胺；
3)用二甲基甲醯胺溶液(質量分數為:80%)洗滌面層中砂光後的表面，直至該側的聚苯胺被完全除去；
4)將面層放入蒸餾水中浸泡32小時，最後在80°C下真空乾燥至含水率為8%；
5)在面層中除去聚苯胺的一側塗布酚醛樹脂膠黏劑(塗膠量:160g/m2)；
6)將準備好的中密度纖維板進行表面砂光處理，然後將塗膠的面層與中密度纖維板膠合熱壓，熱壓溫度130°C，熱壓時間30秒，單位壓力0.15MPa/m2，冷卻至常溫後出板，電磁屏蔽效能可以到達26.34dB?43.27dB。[0018]實施例3
一種具有電磁屏蔽功能的人造板，其結構是原料包括以櫸木微薄木和苯胺預聚體，其中苯胺預聚體在櫸木微薄木中原位聚合成聚苯胺，該人造板呈雙層結構，其中面層是含有聚苯胺的櫸木微薄木；底層為刨花板。
[0019]其製造方法，包括如下工藝步驟:
1)面層為將厚度為0.5mm的櫸木微薄木進行抽真空處理15分鐘，在(T5°C下將苯胺單體與磷酸溶液混合(質量比為1:1)，再在真空壓力下將苯胺預聚體浸潰入旋切竹單板中，浸潰時間30分鐘，然後緩慢滴入過硫酸銨氧化劑(與苯胺單體質量比為1.5:1)，使苯胺單體在(T5°C的冰浴環境原位聚合反應6小時，取出試件，用lmol/L鹽酸和質量分數為80%的丙酮溶液分別清洗表面未反應的單體後放入真空乾燥箱中在80°C下乾燥至恆重；
2)取出面層，用砂紙或磨具砂去面層一側表面的聚苯胺；
3)用二甲基甲醯胺溶液(質量分數為:60%)洗滌面層中砂光後的表面，直至該側的聚苯胺被完全除去；
4)將面層放入蒸餾水中浸泡32小時，最後在80°C下真空乾燥至含水率為8%；
5)在面層中除去聚苯胺的一側塗布丙烯酸樹脂(塗膠量:100g/m2)；
6)將準備好的刨花板進行表面砂光處理，然後將塗膠的面層與刨花板膠合熱壓，冷壓時間2分鐘，單位壓力0.3MPa/m2，電磁屏蔽效能可以到達28.44dB?47.35dB。
【權利要求】
1.具有電磁屏蔽功能的人造板，其特徵是原料包括以木/竹質單板和苯胺預聚體，其中苯胺預聚體在木/竹質單板基質中原位聚合而成導電聚苯胺高分子，該人造板呈雙層結構，其中面層是含有聚苯胺的木/竹質單板；底層採用木質膠合板，中/高密度纖維板或刨花板。
2.如權利要求1的具有電磁屏蔽功能的人造板的製造方法，其特徵是該方法包括如下工藝步驟: 1)面層是通過真空加壓浸潰方式將苯胺預聚體浸潰入0.6^2.0mm厚度的木/竹質單板中，採用原位聚合方式使苯胺預聚體在木/竹質基材中氧化聚合成導電聚苯胺； 2)取出面層，用砂紙或磨具砂去面層一側表面的聚苯胺； 3)用質量分數為40-60%的二甲基甲醯胺溶液洗滌該表面，直至該側的聚苯胺被完全除去； 4)將面層放入蒸餾水中浸泡24-36小時，最後在80-100?下真空乾燥至含水率為8~12% ； 5)在面層中除去聚苯胺的一側塗布脲醛樹脂，或酚醛樹脂膠黏劑，或冷壓膠，塗膠量為120~240g/m2 ； 6)將準備好的膠合板、中密度纖維板、刨花板分別進行表面砂光處理，然後將塗膠的木質單板分別置於膠合板、中密度纖維板、刨花板表面熱壓或冷壓膠合成具有電磁屏蔽功能的人造板。
3.根據權利要求2所述的具有電磁屏蔽功能的人造板的製造方法，其特徵是所述的面層將木/竹質單板進行抽真空處理15飛O分鐘，在(T5°C下將苯胺單體與磷酸溶液混合，其質量比為1:0.8~1.2，再在真空壓力下將苯胺預聚體浸潰入木/竹質單板中，浸潰時間10-30分鐘，然後緩慢滴入過硫酸銨氧化劑，其與苯胺單體質量比為1:1.(Tl.6，使苯胺單體在(T5°C的冰浴環境中原位聚合反應5~10小時，取出試件，用lmol/L鹽酸和質量分數為80%的丙酮溶液清洗表面未反應的單體後放入真空乾燥箱中在6(T80°C下乾燥24小時。
4.根據權利要求2所述的具有電磁屏蔽功能的人造板的製造方法，其特徵是所述的用質量分數為40-60%的二甲基甲醯胺溶液反覆清洗該表面，直至該表面聚苯胺完全溶解，再將單板放入水中浸泡24-36小時，最後在8(T100°C下真空乾燥至含水率為8~12%。
5.根據權利要求2所述的具有電磁屏蔽功能的人造板的製造方法，其特徵是所述的熱壓溫度105~140°C，熱壓時間30-60秒，單位壓力0.2MPa/m2，冷卻至常溫後出板，電磁屏蔽效能可以到達32.78dB~49.35dB。
6.根據權利要求2所述的具有電磁屏蔽功能的人造板的製造方法，其特徵是採用冷壓工藝，所述的冷壓時間為1~4分鐘，單位壓力為0.2^0.5MPa/m2，電磁屏蔽效能可以到達32.78dB~49.35dB。
【文檔編號】B27K3/08GK103978524SQ201410183486
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月4日 優先權日:2014年5月4日
【發明者】何文, 蔣身學, 孫豐文, 張齊生 申請人:南京林業大學, 泗陽楊木加工利用技術研究所