[发明专利]基于柚子皮的生物炭吸波材料及其制备方法

说明书

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种基于柚子皮的生物炭吸波材料及其制备方法，包括生物炭基吸波材料及辅助材料；所述生物炭基吸波材料采用经过真空煅烧处理的天然柚子皮；所述辅助材料包括有机黏合剂及阻燃剂；所述生物炭基吸波材料、有机黏合剂及阻燃剂的质量比依次为30～50：30～40：1～10；所述有机黏合剂为环氧树脂、石蜡、磷酸铝或水玻璃中的一种或两种以上的混合物；所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁或氢氧化铝中的一种或两种以上的混合物。本发明制备过程简单，目标产物密度小，质量轻，厚度薄，频带宽，微波吸收性能优异。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体地说是涉及一种基于柚子皮的生物炭吸波材料的制备方法。

背景技术

随着电磁波技术的不断发展与创新，电磁干扰、电磁辐射日趋严重，危机人们的生活与健康，使用吸波材料是解决这一难题的有效方案，针对现有技术的发展及实际应用需求，电磁波吸收材料的发展要求从基本的吸收强度高扩展到“薄、轻、宽、强”等。其中“薄、轻”尤为重要，将材料轻质化及涂层厚度变薄成为目前急需解决的问题之一。

生物质材料原料丰富且成本低廉，因而在碳质材料制备中的有极大的应用前景。柚子作为一种常见水果主要是新鲜食用的，可作为甜点，沙拉或食品加工业的食品补充品。柚子的松软海绵果皮有时用于果酱和药品，但仍然处于小规模传统生产阶段。尽管有大量的生物质，柚子的厚皮通常通过焚烧或垃圾填埋处理被丢弃为废物，造成严重的环境污染和资源浪费。因此，探索这种生物质来获得碳质材料，并将其作为吸波材料进行研究，这是非常具有启发性和挑战性的。工艺上具有低成本和绿色环保的优点，适合于工业化生产。经过试验研究发现，基于柚子皮的生物炭材料，有优异的电磁波吸收效果，但目前还未见报道。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足之处而提供一种原料成本低，制备工艺过程简单，目标产物密度小，质量轻，厚度薄，频带宽，微波吸收性能优异的基于柚子皮的生物炭吸波材料及其制备方法。本发明制备方法同样可以应用于和柚子皮相似的其它生物质原材料的应用研究，且具有广阔的应用前景。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种基于柚子皮的生物炭吸波材料，包括生物炭基吸波材料及辅助材料；所述生物炭基吸波材料采用经过真空煅烧处理的天然柚子皮；所述辅助材料包括有机黏合剂及阻燃剂；所述生物炭基吸波材料、有机黏合剂及阻燃剂的质量比依次为30～50：30～40：1～10。

进一步地，本发明所述有机黏合剂为环氧树脂、石蜡、磷酸铝或水玻璃中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，本发明所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁或氢氧化铝中的一种或两种以上的混合物。

上述基于柚子皮的生物炭吸波材料的制备方法，系将生物炭基吸波材料与辅助材料进行熔混处理，即得目标产物；所述生物炭基吸波材料的制备方法如下：

（1）削去黄色外皮，留下松软海绵状内里，作为柚皮原料；将所述柚皮原料切成块体，淋洗，风干，即得块状柚皮原料；

（2）将步骤（1）所述块状柚皮原料在空气环境下干燥处理后，再在真空石英管中进行程序升温，恒温加热，然后自然降温形成黑色产物；经冷却粉碎后即得生物炭基吸波材料。

作为一种优选方案，本发明所述真空石英管的真空度为：1×10^-5～ 500Pa。

进一步地，本发明所述步骤（2）中，程序升温的速率为：3～8℃min^-1；从室温升温至500～800℃，恒温加热0.5～4小时。

进一步地，本发明所述步骤（2）中，经冷却粉碎至100目以上后即得生物炭基吸波材料。