新材料及其应用

一种改性木质基碳化硅陶瓷材料的制备方法，它属于木质基碳化硅陶瓷材料制备领域。本发明分别称量一定质量的木粉、硅粉、环氧树脂，称量后计算总质量，待用；称量一定质量的氧化石墨烯，氧化石墨烯的质量为所述的总质量的1～5％，将称量好的氧化石墨烯与步骤1称量的木粉、硅粉、环氧树脂混合，搅拌均匀后，置于烘箱中干燥，得到第一混合物，待用；将第一混合物，分别进行预热压或烘干处理，处理后得到的样品在氮气的保护下，程序控温进行烧结反应，反应后制得改性木质基碳化硅陶瓷材料。本发明操作方法简便，具备更小的质量变化率、更好的耐腐蚀性、吸附性能、导电性能。

1990年，口本青森工业试验场的冈部敏弘和斋藤幸司采用木材(或其他木质材料，如中密度纤维板、废纸)在热固性树脂中(如酚醛树脂)浸渍后真空炭化，烧结温度在800‑1200℃，在这个过程中，木材形成了软质无定型碳，树脂形成硬质玻璃碳，由此得到的一种新型多孔碳素材料，称之为木材陶瓷。尽管木材陶瓷的原料采用了有机物质浸渍，但经高温炭化后变为无机碳，从广义上讲，凡具有金属离子键的无机物质均可称为陶瓷，所以这种碳素材料也是一种陶瓷，其结构特性介十传统的炭和碳纤维或石墨之间，所以这种碳素材料也是一种陶瓷。这种材料发明以后，得到了学界和木材学界的广泛关注，许多学者研究了它的电磁、物理、机械和屏蔽特性，它有着更广阔的应用前景，但是制备方法复杂，性能有待进一步提高。

本发明所述的一种改性木质基碳化硅陶瓷材料的制备方法，以木粉、硅粉、环氧树脂为原料，加入不同添加量的氧化石墨烯作为增强材料，分别经预热压和烘干处理，通过高温渗硅法制得木质基碳化硅陶瓷材料。对不同添加量氧化石墨烯和不同处理方法分别进行讨论，探究两种因素对于碳化硅陶瓷的结构和性能的影响，结果如下所述：通过对样品的质量变化率、XRD测试、FT‑IR测试、SEM观察、导电分析、吸附分析、耐腐蚀性分析发现，经预热压处理的氧化石墨烯添加量为3％的碳化硅陶瓷的质量变化率为66.8％，较小一些；且XRD图谱几乎没有杂峰出现，峰强较高一些；碳化硅及其晶须的成分较多，杂质较少，SEM微观形貌和显微组织较好；浓硫酸和王水对其腐蚀率分别为0.9010％和0.9663％，耐腐蚀性较强。而氧化石墨烯添加量为3％的碳化硅陶瓷的化学组成成分几乎不受工艺处理方法的影响。经预热压处理的氧化石墨烯添加量为0％的碳化硅陶瓷的电阻率为15.04Ωcm，导电性相对较好。烘干处理的氧化石墨烯添加量为3％的碳化硅陶瓷对甲醛、苯、甲苯的吸附率分别为1.065％、0.8976％、0.9312％，其吸附性相对较强。

本发明所述的一种改性木质基碳化硅陶瓷材料的制备方法，操作方法简便，相对于未添加氧化石墨烯的木质基碳化硅陶瓷材料，具备更小的质量变化率、更好的耐腐蚀性，当未进行预压热处理时，可获得更好的吸附性能，而通过预压热处理可获得更好的导电性能。