本發明涉及磁性木材的制備方法。

背景技術：

中國東北地區的暖氣供應需要消耗大量的煤和天然氣等化石能源。為減少環境的負荷，構筑有利于環境、適合人類居住的供能建筑，近年來被人們廣泛關注，其在減少能耗、減少污染、保護環境等方面有著重要的影響。如今，人們主要將生物質能、地熱能和太陽能應用于供能建筑。木材是一種古老的建筑材料，是一種應用廣泛的工程材料，其具有優美的紋理、輕質高強的特性、智能性調溫調濕等功能，但是在低頻交變磁場下木材本身不能產生熱能。現有的可用于磁感應加熱磁性木材的加熱效果不佳，加熱時間長，在頻率為50khz的感應磁場下需加熱30分鐘，溫度最高升高到40℃。

技術實現要素：

本發明要解決現有木材在低頻交變磁場作用下不能產生熱能，現有的可用于磁感應加熱磁性木材的加熱效果不佳，加熱時間長的問題，而提供一種用于磁感應加熱磁性木材的制備方法。

一種用于磁感應加熱磁性木材的制備方法是按照以下步驟進行的：

一、將磁性納米粒子與水溶性表面活性劑混合，然后在溫度為70℃～200℃的條件下，反應1h～52h，最后冷卻至室溫，得到含有磁性納米粒子前驅體溶液；

所述的磁性納米粒子與水溶性表面活性劑的質量比為(1～20):1；

二、將木材浸漬至含有磁性納米粒子前驅體溶液中，并放置于真空干燥箱中；

三、將真空干燥箱抽真空至0.01mpa～10mpa，并在0.01mpa～10mpa的條件下，保持1min～10min，保持后放氣；

四、重復步驟三1次～20次，得到循環處理后的混合溶液；

五、將循環處理后的混合溶液轉移至不銹鋼反應釜中，在溫度為20℃～150℃的條件下，反應1h～48h，然后冷卻至室溫，得到反應后的混合溶液；

六、將反應后的混合溶液轉移至加蓋的燒杯中，在溫度為20℃～150℃的條件下，反應1h～20h，然后取出磁性木材，在溫度為20℃～150℃的條件下，干燥磁性木材，即得到用于磁感應加熱的磁性木材。

本發明的有益效果是：本發明利用水溶性表面活性劑提高磁性納米粒子在溶液中的分散性，使更多的磁性納米粒子浸入木材。之后將反應后的混合溶液轉移至加蓋的燒杯中，使得加蓋的燒杯處于半封閉狀態，然后進行水熱反應，由于水分的蒸發，導致加蓋燒杯中氣壓增大，進一步促進了磁性納米粒子浸入木材，且由于水分的緩慢蒸發，給磁性納米粒子沉積在木材上創造了充分的沉淀時間。在水分蒸發過程中，由于磁性納米粒子自身的重力作用和蒸汽壓力的共同作用下，使木材內部和表面上負載了更多的磁性納米粒子，且當達到一定壓力后自動泄壓(壓力大自動就把蓋子頂起)。這種制備工藝簡單，原料來源廣泛，得到的磁性木材具有優異的磁性，并可以應用于磁感應加熱。在頻率為35khz交變磁場下10分鐘，磁性木材的溫度上升可達到70℃，制備的磁性木材的飽和磁化強度可達到26emu/g，具有優異的磁性。

本發明用于一種用于磁感應加熱磁性木材的制備方法。

附圖說明

圖1為實施例一制備的用于磁感應加熱的磁性木材在頻率為35khz交變磁場下溫度變化曲線；

圖2為實施例一制備的用于磁感應加熱的磁性木材在頻率為35khz交變磁場下10min的紅外熱成像照片；

圖3為實施例一制備的用于磁感應加熱的磁性木材的室溫磁滯回線；

圖4為實施例一制備的用于磁感應加熱的磁性木材被外界磁鐵吸引的宏觀照片。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉的具體實施方式，還包括各具體實施方式之間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式所述的一種用于磁感應加熱磁性木材的制備方法是按照以下步驟進行的：

一、將磁性納米粒子與水溶性表面活性劑混合，然后在溫度為70℃～200℃的條件下，反應1h～52h，最后冷卻至室溫，得到含有磁性納米粒子前驅體溶液；

所述的磁性納米粒子與水溶性表面活性劑的質量比為(1～20):1；

二、將木材浸漬至含有磁性納米粒子前驅體溶液中，并放置于真空干燥箱中；

三、將真空干燥箱抽真空至0.01mpa～10mpa，并在0.01mpa～10mpa的條件下，保持1min～10min，保持后放氣；

四、重復步驟三1次～20次，得到循環處理后的混合溶液；

五、將循環處理后的混合溶液轉移至不銹鋼反應釜中，在溫度為20℃～150℃的條件下，反應1h～48h，然后冷卻至室溫，得到反應后的混合溶液；

六、將反應后的混合溶液轉移至加蓋的燒杯中，在溫度為20℃～150℃的條件下，反應1h～20h，然后取出磁性木材，在溫度為20℃～150℃的條件下，干燥磁性木材，即得到用于磁感應加熱的磁性木材。

本實施方式的有益效果是：本實施方式利用水溶性表面活性劑提高磁性納米粒子在溶液中的分散性，使更多的磁性納米粒子浸入木材。之后將反應后的混合溶液轉移至加蓋的燒杯中，使得加蓋的燒杯處于半封閉狀態，然后進行水熱反應，由于水分的蒸發，導致加蓋燒杯中氣壓增大，進一步促進了磁性納米粒子浸入木材，且由于水分的緩慢蒸發，給磁性納米粒子沉積在木材上創造了充分的沉淀時間。在水分蒸發過程中，由于磁性納米粒子自身的重力作用和蒸汽壓力的共同作用下，使木材內部和表面上負載了更多的磁性納米粒子，且當達到一定壓力后自動泄壓(壓力大自動就把蓋子頂起)。這種制備工藝簡單，原料來源廣泛，得到的磁性木材具有優異的磁性，并可以應用于磁感應加熱。在頻率為35khz交變磁場下10分鐘，磁性木材的溫度上升可達到70℃，制備的磁性木材的飽和磁化強度可達到26emu/g，具有優異的磁性。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟二中所述的木材為針葉材或闊葉材。其它與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二之一不同的是：步驟一中所述的磁性納米粒子為fe3o4、cofe2o4、mnfe2o4或znfe2o4。其它與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：步驟一中所述的水溶性表面活性劑為油酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇或十二烷基苯磺酸鈉。其它與具體實施方式一至三相同。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是：步驟一中所述的磁性納米粒子與水溶性表面活性劑的質量比為10:1。其它與具體實施方式一至四相同。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是：步驟一中將磁性納米粒子與水溶性表面活性劑混合，然后在溫度為70℃的條件下，反應12h。其它與具體實施方式一至五相同。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至六之一不同的是：步驟三中將真空干燥箱抽真空至0.01mpa，并在0.01mpa的條件下，保持10min。其它與具體實施方式一至六相同。

具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一至七之一不同的是：步驟四中重復步驟三20次。其它與具體實施方式一至七相同。

具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式一至八之一不同的是：步驟五中在溫度為100℃的條件下，反應24h。其它與具體實施方式一至八相同。

具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式一至九之一不同的是：步驟六中在溫度為100℃的條件下，反應10h。其它與具體實施方式一至九相同。

采用以下實施例驗證本發明的有益效果：

實施例一：

一種用于磁感應加熱磁性木材的制備方法是按照以下步驟進行的：

一、將磁性納米粒子與水溶性表面活性劑混合，然后在溫度為70℃的條件下，反應12h，最后冷卻至室溫，得到含有磁性納米粒子前驅體溶液；

所述的磁性納米粒子與水溶性表面活性劑的質量比為10:1；

二、將木材浸漬至含有磁性納米粒子前驅體溶液中，并放置于真空干燥箱中；

三、將真空干燥箱抽真空至0.01mpa，并在0.01mpa的條件下，保持10min，保持后放氣；

四、重復步驟三20次，得到循環處理后的混合溶液；

五、將循環處理后的混合溶液轉移至不銹鋼反應釜中，在溫度為100℃的條件下，反應24h，然后冷卻至室溫，得到反應后的混合溶液；

六、將反應后的混合溶液轉移至加蓋的燒杯中，在溫度為100℃的條件下，反應10h，然后取出磁性木材，在溫度為70℃的條件下，干燥磁性木材，即得到用于磁感應加熱的磁性木材；

步驟二中所述的木材為20×20×10mm³的楊木塊；

步驟一中所述的磁性納米粒子為fe3o4。

步驟一中所述的水溶性表面活性劑為油酸鈉。

圖1為實施例一制備的用于磁感應加熱的磁性木材在頻率為35khz交變磁場下溫度變化曲線；由圖可知在交變磁場下加熱10分鐘磁性木材的溫度上升至70℃。

圖2為實施例一制備的用于磁感應加熱的磁性木材在頻率為35khz交變磁場下10min的紅外熱成像照片；由圖可知，圖中間的磁性木材在交變磁場下紅外熱圖片明顯變化，表明其表面溫度升高。

圖3為實施例一制備的用于磁感應加熱的磁性木材的室溫磁滯回線；由圖可知本實施例制備得到磁性木材的飽和磁化強度為26emu/g，具有優異的磁性。

圖4為實施例一制備的用于磁感應加熱的磁性木材被外界磁鐵吸引的宏觀照片。由圖可知制備的磁性木材能夠被外界磁鐵吸引，具有優異的磁性。