一種復(fù)合電磁波吸收材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合電磁波吸收材料。本發(fā)明還公開(kāi)了上述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，將硝酸鉍加入乙二醇中攪拌，接著進(jìn)行重結(jié)晶，洗滌，干燥得到表面有羥基修飾的硝酸鉍；將表面有羥基修飾的硝酸鉍加入纈氨酸水溶液中進(jìn)行一次分散，再加入噻吩單體進(jìn)行二次分散，然后進(jìn)行攪拌，攪拌過(guò)程中滴加過(guò)硫酸銨水溶液，然后靜置得到混合物料；將混合物料抽濾后，洗滌，真空干燥得到復(fù)合電磁波吸收材料。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有效增大了電磁波接收面積，具有較高的電磁損耗特性，能有效提高電磁波反射損耗，增強(qiáng)電磁波吸收特性，在9?13GHz微波頻段內(nèi)具有良好的電磁波吸收性能，最大吸波深度達(dá)到?39dB以上，而且制備工藝簡(jiǎn)單、成本易控。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種復(fù)合電磁波吸收材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合電磁波吸收材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前聚噻吩是一種優(yōu)良的電磁波吸收及屏蔽材料，而硝酸鉍是7-15GHZ微波頻段內(nèi)優(yōu)良的電磁波吸收材料，由導(dǎo)電聚噻吩包覆硝酸鉍組成的復(fù)合材料不僅具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和加工性能，而且由于兩者界面協(xié)同所產(chǎn)生的界面弛豫效應(yīng)使之比單一的導(dǎo)電聚噻吩或硝酸鉍具有更優(yōu)越的電磁波吸收特性，因此在電磁波吸收領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]申請(qǐng)為201410164105.0的專(zhuān)利公開(kāi)了“一種聚噻吩吸波材料的制備方法”，其采用噻吩單體經(jīng)熱處理后，形成聚噻吩，再與熱固性高分子按比例混合，涂覆在基底上或固化成型得到包括熱固性高分子與所述聚噻吩的吸波材料。該發(fā)明通過(guò)固態(tài)聚合的聚噻吩可以涂覆或者固化成型后能得到連續(xù)導(dǎo)電材料;采取固態(tài)聚合得到的聚噻吩與熱固性高分子復(fù)合后形成吸波材料。但是該方法制備的聚噻吩聚合度不易控制，且采用原位聚合分子量分布不均，不利于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用及成本控制，產(chǎn)品吸波性能難以獲得本質(zhì)的提升，從而影響該材料的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種復(fù)合電磁波吸收材料及其制備方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有效增大了電磁波接收面積，具有$父尚的電磁損耗特性，能有效提尚電磁波反射損耗，增強(qiáng)電磁波吸收特性，在9-13GHZ微波頻段內(nèi)具有良好的電磁波吸收性能，最大吸波深度達(dá)到_39dB以上，同時(shí)本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、成本易控。
[0005]本發(fā)明提出的一種復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，包括如下步驟:
[0006]S1、將硝酸鉍加入乙二醇中攪拌，接著進(jìn)行重結(jié)晶，洗滌，干燥得到表面有羥基修飾的硝酸鉍；
[0007]S2、將表面有羥基修飾的硝酸鉍加入纈氨酸水溶液中進(jìn)行一次分散，再加入噻吩單體進(jìn)行二次分散，然后進(jìn)行攪拌，攪拌過(guò)程中滴加過(guò)硫酸銨水溶液，然后靜置得到混合物料；
[0008]S3、將混合物料抽濾后，洗滌，真空干燥得到復(fù)合電磁波吸收材料。
[0009 ] 優(yōu)選地，SI中，硝酸鉍和乙二醇的質(zhì)量體積比(g/mL)為20?100:1000。
[0010]優(yōu)選地，SI中，攪拌的時(shí)間為24?72h。
[0011]優(yōu)選地，SI中，攪拌的速度為100?300rpm。
[0012]優(yōu)選地，S2中，硝酸鉍、噻吩單體、纈氨酸和過(guò)硫酸銨的質(zhì)量比為1: 1.6?4.8:0.4
?1.2:2.4?5.8o
[0013]優(yōu)選地，S2中，米用超聲進(jìn)行分散，一次分散和二次分散的時(shí)間均為0.8?1.2ho
[0014]優(yōu)選地，S2中，攪拌的速度為45?55rpm。
[0015]優(yōu)選地，S2中，過(guò)硫酸銨水溶液的滴加速度為I?2.5滴/S。
[0016]優(yōu)選地，S2中，過(guò)硫酸錢(qián)水溶液的滴加過(guò)程中維持溶液體系的溫度為20?30°C。
[0017]優(yōu)選地，S2中，靜置時(shí)間為23?25h。
[0018]優(yōu)選地，S3中，真空干燥的溫度為58?62°C，真空干燥的時(shí)間為23?25h。
[0019]優(yōu)選地，S3中，洗滌的具體操作如下:將抽濾得到的固態(tài)物料依次采用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色。
[0020]本發(fā)明還提出的一種上述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法制備得到的復(fù)合電磁波吸收材料。
[0021]本發(fā)明采用經(jīng)過(guò)乙二醇表面羥基化修飾的硝酸鉍能夠很好的分散于纈氨酸溶液中，在適宜的溫度和適量引發(fā)劑過(guò)硫酸銨的作用下，噻吩在修飾過(guò)的硝酸鉍表面易緩慢聚合得到高分子量的片狀聚噻吩納米片，這種特殊形貌的聚噻吩納米結(jié)構(gòu)有效增大了電磁波接收面積，具有較高的電磁損耗特性，能有效提高電磁波反射損耗，增大材料的電磁波吸收特性。
[0022]本發(fā)明所得由聚噻吩/硝酸鉍復(fù)合的電磁波吸收材料在9-13GHZ微波頻段內(nèi)具有良好的電磁波吸收性能，相比較聚噻吩微球-1SdB的吸波深度，本發(fā)明最大吸波深度達(dá)到-39dB以上，是一種優(yōu)良的電磁波吸收材料;同時(shí)本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、成本易控。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例3所得復(fù)合電磁波吸收材料的掃描電鏡圖。
[0024]圖2為對(duì)比例所得聚噻吩開(kāi)孔微球的掃描電鏡圖。
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3所得復(fù)合電磁波吸收材料的電磁波反射損耗曲線。
[0026]圖4為對(duì)比例所得聚噻吩開(kāi)孔微球的電磁波反射損耗曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]實(shí)施例1
[0029]本發(fā)明提出的一種復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，包括如下步驟:
[0030]S1、將硝酸鉍和乙二醇按質(zhì)量體積比(g/mL)為20:1000攪拌，攪拌的速度為300rpm，攪拌的時(shí)間為24h，接著進(jìn)行重結(jié)晶，洗滌，干燥得到表面有羥基修飾的硝酸鉍；
[0031]S2、按重量份將I份表面有羥基修飾的硝酸鉍加入含1.2份纈氨酸的水溶液中進(jìn)行超聲分散0.8h，再加入4.8份噻吩單體進(jìn)行超聲分散0.8h，然后以55rpm的攪拌速度進(jìn)行攪拌，攪拌過(guò)程中滴加含2.4份過(guò)硫酸銨的水溶液，滴加速度為2.5滴/s，滴加過(guò)程中維持溶液體系的溫度為20°C，然后靜置25h得到混合物料；
[0032]S3、將混合物料抽濾后，接著依次采用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色，58°C真空干燥25h得到復(fù)合電磁波吸收材料。
[0033]實(shí)施例2
[0034]本發(fā)明提出的一種復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，包括如下步驟:
[0035]S1、將硝酸鉍和乙二醇按質(zhì)量體積比(g/mL)為1 O:1O 00攪拌，攪拌的速度為lOOrpm，攪拌的時(shí)間為72h，接著進(jìn)行重結(jié)晶，洗滌，干燥得到表面有羥基修飾的硝酸鉍；
[0036]S2、按重量份將I份表面有羥基修飾的硝酸鉍加入含0.4份纈氨酸的水溶液中進(jìn)行超聲分散I.2h，再加入1.6份噻吩單體進(jìn)行超聲分散1.2h，然后以45rpm的攪拌速度進(jìn)行攪拌，攪拌過(guò)程中滴加含5.8份過(guò)硫酸銨的水溶液，滴加速度為I滴/s，滴加過(guò)程中維持溶液體系的溫度為30°C，然后靜置23h得到混合物料；
[0037]S3、將混合物料抽濾后，接著依次采用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色，62°C真空干燥23h得到復(fù)合電磁波吸收材料。
[0038]實(shí)施例3
[0039]本發(fā)明提出的一種復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，包括如下步驟:
[0040]S1、常溫下稱取20g硝酸鉍，研磨均勻;量取100ml乙二醇作為表面修飾劑及溶劑，并將其和研磨后的硝酸鉍混合置于100ml燒杯中，加入磁攪拌子，置于恒溫磁力攪拌器上，以lOOr/min勻速攪拌24h，然后旋蒸，用蒸餾水洗去多余的乙二醇，置于真空干燥箱中真空干燥24h得到表面有羥基修飾的硝酸鉍；
[0041 ] S2、稱取Ig表面有羥基修飾的硝酸鉍均勻分散于含有0.4g纈氨酸的500ml水溶液中，超聲Ih，接著將1.6g噻吩單體加入纈氨酸溶液中，超聲Ih分散均勻;稱取2.4g過(guò)硫酸銨溶于10ml蒸餾水中，超聲分散均勻后，在磁攪拌50r/min的勻速攪動(dòng)下將過(guò)硫酸銨水溶液滴加到反應(yīng)液中，滴加速度為2滴/s，反應(yīng)溫度控制在25°C，滴加完畢后，繼續(xù)靜置反應(yīng)24h得到混合物料；
[0042]S3、將混合物料去除上層清液后抽濾，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色，然后在真空烘箱中60 °C真空干燥24h得到復(fù)合電磁波吸收材料。
[0043]實(shí)施例4
[0044]本發(fā)明提出的一種復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，包括如下步驟:
[0045]S1、常溫下稱取40g硝酸鉍，研磨均勻;量取100ml乙二醇作為表面修飾劑及溶劑，并將其和研磨后的硝酸鉍混合置于100ml燒杯中，加入磁攪拌子，置于恒溫磁力攪拌器上，以150r/min勻速攪拌36h，然后旋蒸，用蒸餾水洗去多余的乙二醇，置于真空干燥箱中真空干燥24h得到表面有羥基修飾的硝酸鉍；
[0046]S2、稱取Ig表面有羥基修飾的硝酸鉍均勻分散于含有0.8g纈氨酸的500ml水溶液中，超聲Ih，接著將2.4g噻吩單體加入纈氨酸溶液中，超聲Ih分散均勻;稱取3.0g過(guò)硫酸銨溶于10ml蒸餾水中，超聲分散均勻后，在磁攪拌50r/min的勻速攪動(dòng)下將過(guò)硫酸銨水溶液滴加到反應(yīng)液中，滴加速度為2滴/s，反應(yīng)溫度控制在25°C，滴加完畢后，繼續(xù)靜置反應(yīng)24h得到混合物料。
[0047]S3、將混合物料去除上層清液后抽濾，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色，然后在真空烘箱中60 °C真空干燥24h得到復(fù)合電磁波吸收材料。
[0048]實(shí)施例5
[0049]本發(fā)明提出的一種復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，包括如下步驟:
[0050]S1、常溫下稱取60g硝酸鉍，研磨均勻;量取100ml乙二醇作為表面修飾劑及溶劑，并將其和研磨后的硝酸鉍混合置于100ml燒杯中，加入磁攪拌子，置于恒溫磁力攪拌器上，以200r/min勻速攪拌48h，然后旋蒸，用蒸餾水洗去多余的乙二醇，置于真空干燥箱中真空干燥24h得到表面有羥基修飾的硝酸鉍；
[0051 ] S2、稱取Ig表面有羥基修飾的硝酸鉍均勻分散于含有1.2g纈氨酸的500ml水溶液中，超聲Ih，接著將3.2g噻吩單體加入纈氨酸溶液中，超聲Ih分散均勻;稱取3.6g過(guò)硫酸銨溶于10ml蒸餾水中，超聲分散均勻后，在磁攪拌50r/min的勻速攪動(dòng)下將過(guò)硫酸銨水溶液滴加到反應(yīng)液中，滴加速度為2滴/s，反應(yīng)溫度控制在25°C，滴加完畢后，繼續(xù)靜置反應(yīng)24h得到混合物料；
[0052]S3、將混合物料去除上層清液后抽濾，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色，然后在真空烘箱中60 °C真空干燥24h得到復(fù)合電磁波吸收材料。
[0053]實(shí)施例6
[0054]本發(fā)明提出的一種復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，包括如下步驟:
[0055]S1、常溫下稱取SOg硝酸鉍，研磨均勻;量取100ml乙二醇作為表面修飾劑及溶劑，并將其和研磨后的硝酸鉍混合置于100ml燒杯中，加入磁攪拌子，置于恒溫磁力攪拌器上，以250r/min勻速攪拌60h，然后旋蒸，用蒸餾水洗去多余的乙二醇，置于真空干燥箱中真空干燥24h得到表面有羥基修飾的硝酸鉍；
[0056]S2、稱取Ig表面有羥基修飾的硝酸鉍均勻分散于含有1.0g纈氨酸的500ml水溶液中，超聲Ih，接著將4.0g噻吩單體加入纈氨酸溶液中，超聲Ih分散均勻;稱取4.2g過(guò)硫酸銨溶于10ml蒸餾水中，超聲分散均勻后，在磁攪拌50r/min的勻速攪動(dòng)下將過(guò)硫酸銨水溶液滴加到反應(yīng)液中，滴加速度為2滴/s，反應(yīng)溫度控制在25°C，滴加完畢后，繼續(xù)靜置反應(yīng)24h得到混合物料；
[0057]S3、將混合物料去除上層清液后抽濾，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色，然后在真空烘箱中60 °C真空干燥24h得到復(fù)合電磁波吸收材料。
[0058]實(shí)施例7
[0059]本發(fā)明提出的一種復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，包括如下步驟:
[0060]S1、常溫下稱取10g硝酸鉍，研磨均勻；量取100ml乙二醇作為表面修飾劑及溶劑，并將其和研磨后的硝酸鉍混合置于100ml燒杯中，加入磁攪拌子，置于恒溫磁力攪拌器上，以300r/min勻速攪拌72h，然后旋蒸，用蒸餾水洗去多余的乙二醇，置于真空干燥箱中真空干燥24h得到表面有羥基修飾的硝酸鉍；
[0061 ] S2、稱取Ig表面有羥基修飾的硝酸鉍均勻分散于含有1.2g纈氨酸的500ml水溶液中，超聲Ih，接著將4.8g噻吩單體加入纈氨酸溶液中，超聲Ih分散均勻;稱取5.8g過(guò)硫酸銨溶于10ml蒸餾水中，超聲分散均勻后，在磁攪拌50r/min的勻速攪動(dòng)下將過(guò)硫酸銨水溶液滴加到反應(yīng)液中，滴加速度為2滴/s，反應(yīng)溫度控制在20-300C，滴加完畢后，繼續(xù)靜置反應(yīng)24h得到混合物料；
[0062]S3、將混合物料去除上層清液后抽濾，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色，然后在真空烘箱中60 °C真空干燥24h得到復(fù)合電磁波吸收材料。
[0063]對(duì)比例
[0064]S1、將0.4g繳氨酸分散于500ml水溶液中，超聲lh，接著將1.6g噻吩單體加入繳氨酸溶液中，超聲Ih;稱取2.4g過(guò)硫酸錢(qián)溶于10ml蒸饋水中，超聲分散均勾后，在磁攪拌50r/min的勻速攪動(dòng)下將過(guò)硫酸銨水溶液滴加到反應(yīng)液中，滴加速度為2滴/s，反應(yīng)溫度控制在25°C，滴加完畢后，繼續(xù)靜置反應(yīng)24h得到混合物料；
[0065]S2、將混合物料去除上層清液后抽濾，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色，然后在真空烘箱中60 °C真空干燥24h得到聚噻吩開(kāi)孔微球。
[0066]將實(shí)施例3所得復(fù)合電磁波吸收材料和對(duì)比例所得聚噻吩開(kāi)孔微球進(jìn)行電鏡掃描，其結(jié)果如圖1和圖2所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例3所得復(fù)合電磁波吸收材料的掃描電鏡圖，圖2為對(duì)比例所得聚噻吩開(kāi)孔微球的掃描電鏡圖；參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明所得復(fù)合電磁波吸收材料中，噻吩在修飾過(guò)的硝酸鉍表面易緩慢聚合得到高分子量的片狀聚噻吩納米片，而對(duì)比例所得聚噻吩開(kāi)孔微球多為球面型，從結(jié)構(gòu)上可以看出本發(fā)明電磁波接收面積更大，電磁波反射損耗更高，電磁波吸收特性更好。
[0067]將實(shí)施例3所得復(fù)合電磁波吸收材料和對(duì)比例所得聚噻吩開(kāi)孔微球進(jìn)行電磁波反射損耗檢測(cè)，其結(jié)果如圖3和圖4所示，圖3為本發(fā)明實(shí)施例3所得復(fù)合電磁波吸收材料的電磁波反射損耗曲線，圖4為對(duì)比例所得聚噻吩開(kāi)孔微球的電磁波反射損耗曲線；參照?qǐng)D3和圖4，本發(fā)明所得復(fù)合電磁波吸收材料有效增大了電磁波接收面積，比對(duì)比例所得聚噻吩開(kāi)孔微球具有更高的電磁波反射損耗。
[0068]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、將硝酸鉍加入乙二醇中攪拌，接著進(jìn)行重結(jié)晶，洗滌，干燥得到表面有羥基修飾的硝酸鉍； 52、將表面有羥基修飾的硝酸鉍加入纈氨酸水溶液中進(jìn)行一次分散，再加入噻吩單體進(jìn)行二次分散，然后進(jìn)行攪拌，攪拌過(guò)程中滴加過(guò)硫酸銨水溶液，然后靜置得到混合物料； 53、將混合物料抽濾后，洗滌，真空干燥得到復(fù)合電磁波吸收材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，SI中，硝酸鉍和乙二醇的質(zhì)量體積比(g/mL)為20?100:1000。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，SI中，攪拌的時(shí)間為24?72h。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，SI中，攪拌的速度為100?300rpm。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，S2中，硝酸鉍、噻吩單體、纈氨酸和過(guò)硫酸銨的質(zhì)量比為I: 1.6?4.8:0.4?1.2:2.4?5.8。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，S2中，米用超聲進(jìn)行分散，一次分散和二次分散的時(shí)間均為0.8?1.2h。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，S2中，攪拌的速度為45?55rpm;優(yōu)選地，過(guò)硫酸銨水溶液的滴加速度為I?2.5滴/s;優(yōu)選地，過(guò)硫酸錢(qián)水溶液的滴加過(guò)程中維持溶液體系的溫度為20?300C。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，S2中，靜置時(shí)間為23?25h。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，S3中，真空干燥的溫度為58?62°C，真空干燥的時(shí)間為23?25h;優(yōu)選地，洗滌的具體操作如下:將抽濾得到的固態(tài)物料依次采用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色。10.—種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述復(fù)合電磁波吸收材料的制備方法制備得到的復(fù)合電磁波吸收材料。
【文檔編號(hào)】H05K9/00GK106028767SQ201610313074
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】劉健
【申請(qǐng)人】合肥師范學(xué)院