【文献解读】Industrial Crops & Products：木质素-酚醛胶玩出新花样，电磁屏蔽听过没？

笔记本电脑和移动电话等3C产品都会因高频电磁波干扰产生杂讯，影响通讯品质。另若人体长期暴露于强力电磁场下，则可能易患癌症病变。电磁屏蔽墙纸、电磁屏蔽涂料、电磁屏蔽贴膜、电磁屏蔽织物等已成为屏蔽体阻止高频电磁场在空间传播的一种措施。酚醛胶黏剂作为一种在木材加工和家具制造等领域中使用广泛的主要胶种之一。若是赋予这些胶黏剂电磁屏蔽效果，将赋予胶黏剂的更高的应用价值。

近日南京林业大学勇强教授课题组的黄曹兴老师在Industrial Crops & Products（中科院 1区，IF=4.191）发表文章，利用木质素与磁性Fe₃O₄进行交联反应得到磁性Fe₃O₄@木质素纳米颗粒，并且将该颗粒取代部分苯酚得到磁性木质素-酚醛胶黏剂。该胶黏剂具有良好的电磁波屏蔽效果，在15.1 GHz波段电磁屏蔽效果RL值可达-29.5dB。

该论文主要工作示意图如下

作者首先用共沉淀法得到Fe₃O₄纳米颗粒，利用TEO和APTES作为交联剂，通过曼尼希反应将木质素枝接到纳米颗粒表面形成Fe₃O₄@木质素磁性颗粒。该磁性颗粒具有良好的磁响应性能，饱和磁强度为20 emu/g左右。

作者以得到的Fe₃O₄@木质素磁性颗粒为原料，基于其中木质素的含量替代20%苯酚用量制备磁性木质素-酚醛胶黏剂。相对于纯的木质素-酚醛胶黏剂而言，磁性胶黏剂的胶合强度有所下降，但是胶黏剂的甲醛含量和甲醛释放量均符合国标要求。当Fe₃O₄和木质素比例为1:0.5和1:1的时候，得到的磁性胶黏剂胶合强度仍符合国标要求（≥0.7 MPa）

通过电磁屏蔽实验分析作者发现，纯的木质素--酚醛胶黏剂和含有Fe₃O₄的苯酚胶黏剂几乎没有电磁屏蔽效果。随木质素的加入，磁性胶黏剂的电磁屏蔽效果增强，当当Fe₃O₄和木质素比例为1:0.5时，在15.1 GHz波段电磁屏蔽效果RL值可达-29.5dB。当磁性胶黏剂中木质素含量增加，胶黏剂的电磁屏蔽有所减弱。

为了进一步研究木质素加入能增强磁性胶黏剂电磁屏蔽效果的原因，作者研究了不同木质素比例制备得到胶黏剂的复介质常数和复磁导率，以及 Cole-Cole 半圆。研究发现，添加少量的木质素能增加磁性胶黏剂的复介质常数和复磁导率的实部与虚部值，并且能增加Cole-Cole 半圆的个数，从而提高胶黏剂的电磁屏蔽效果。

作者还对磁性胶黏剂的涡流损耗值和衰减常量进行分析，发现木质素能够增加Fe₃O₄的界面极化和电介质极化，平衡了Fe₃O₄与木质素之间的阻抗匹配和衰减能力，从而提高磁性胶黏剂的电磁屏蔽效果。

作者报道了利用木质素来平衡Fe₃O₄的阻抗匹配和衰减能力，从而增强磁性胶黏剂的电磁屏蔽效果。该工作不仅提供了一种新的电磁屏蔽体的制备工艺，也提出了木质素-酚醛胶黏剂新的应用领域。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669020305549?dgcid=author

Pei, W., Shang, W., Liang, C. Jiang, X, Huang, C., & Yong, Q. Using lignin as the precursor to synthesize Fe₃O₄@lignin composite for preparing electromagnetic wave absorbing lignin-phenol-formaldehyde adhesive. Industrial Crops & Products 154 (2020) 112638