本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种海泡石复合吸收剂及其制备方法与应用。
背景技术
军用雷达隐身技术和民用抗电磁辐射干扰技术的发展对吸波材料提出了迫切需求。吸波材料能将入射电磁波能量转换成热能或其它形式的能量而使电磁波损耗衰减，吸波材料通过填充粉体吸收剂，达到有效降低军事目标的雷达探测特征信号，同时，能提高电子设备产品电磁兼容能力和改善周边电磁环境，具有非常重要的技术和经济实用价值。近年来，国内外研究的吸收剂材料主要包括磁性金属及其合金、导电碳材料、导电高聚物、铁氧体等。目前，对吸波剂的研究已经取得了长足进步，但总体上仍存在吸收频带窄、密度大及耐候性能差等缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种吸收频带宽、密度小的海泡石复合吸收剂及其制备方法与应用。
本发明提供的这种海泡石复合吸收剂，由海泡石和磁性fe3o4组成，所述磁性fe3o4负载在海泡石的网络结构和纳米孔道中，磁性fe3o4和海泡石的质量比为1：(3～6)。
本发明提供所述海泡石复合吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按预定比例配制含fe2+和fe3+的混合盐溶液；
(2)将海泡石分散于步骤(1)所得混合盐溶液中，在惰性气氛下进行搅拌，得到前驱体溶液；
(3)向步骤(2)所得前驱体溶液中加入碱液，调节ph至9～12，在40～80℃的温度下进行晶化处理，使磁性fe3o4负载在海泡石的网络结构和纳米孔道中，将晶化处理所得沉淀进行洗涤，干燥，得到所述海泡石复合吸收剂。
优选的，所述步骤(1)中，混合盐溶液中fe2+、fe3+浓度为0.05～0.2mol/l，且fe2+、fe3+摩尔浓度比为1：(1～2)。
优选的，所述步骤(1)中，fe2+、fe3+的盐溶液为硝酸盐、硫酸盐中的一种或两种。
优选的，所述步骤(2)中，所述海泡石经过提纯分离处理，经破碎、磨细至过200目筛，海泡石的品位≥80％。
优选的，所述步骤(2)中，所述惰性气氛为高纯氮气、高纯氩气中的一种或两种，通入时间从开始溶解至反应结束，搅拌时间为0.5～2h。
优选的，所述步骤(3)中，碱液为naoh溶液或氨水，所述naoh溶液浓度为0.05～0.1mol/l，氨水质量百分比浓度为20～40％。
优选的，所述步骤(3)中，晶化处理时间为1～3h。
本发明还提供所述海泡石复合吸收剂的应用，将海泡石复合吸收剂用于制备海泡石复合吸波材料，所述海泡石复合吸波材料按重量百分比包括：海泡石复合吸收剂50～70％、环氧树脂24～40％、环氧固化剂6～10％。
优选的，所述海泡石复合吸波材料的制备过程为：在机械搅拌条件下，将海泡石复合吸收剂与环氧树脂按设计重量比均匀混合；加入预定比例的环氧固化剂，继续搅拌熟化10～40min，添加非必须有机溶剂调节粘度和非必须助剂调节分散性和流平性，将混合料涂覆在铝板上，烘烤冷却后即得。
优选的，所述机械搅拌采用立式搅拌分散一体化设备，转速为1000～1500r/min。
优选的，所述环氧树脂为双酚a环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚f环氧树脂中的一种或多种；所述环氧固化剂为聚酞胺类固化剂、低分子胺类固化剂、腰果油改性固化剂中的一种或多种。
优选的，所述非必须有机溶剂为苯类、醇类、酮类中的一种或多种；所述非必须助剂为成膜助剂、流平剂、消泡剂、分散剂、促进剂中的一种或多种。
优选的，所述铝板的表面经喷砂或机械打磨处理达到sa2.5级。
优选的，所述烘烤温度为40～50℃，烘烤时间为1～2h，冷却时间为0.5～1h。
海泡石是一种具有层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物，具有独特的纤维网络结构和纳米孔道结构，理论比表面积大高达900m2/g，密度仅为2～2.5g/cm3，同时，海泡石本身具有耐高低温、耐盐雾、耐紫外线、耐油性等优异的环境耐候性，赋予海泡石在制备电磁波吸收剂方面巨大优势。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)本发明所述海泡石复合吸收剂，以密度低、耐候性良好的海泡石为原料，将纳米磁性fe3o4负载在海泡石独特的纤维状网络结构和纳米孔道中，具有独特的纤维状结构和高比表面积，拥有显著的电极化特性和高的自然共振磁损耗，海泡石复合吸收剂具有吸收频带宽、密度低和耐候性能好的优点。
(2)本发明所述海泡石复合吸收剂的制备方法，工艺条件温和，操作简单，生产成本低，利于工业化生产。
(3)本发明所述海泡石复合吸收剂的应用，制备得到的海泡石复合吸波材料具有宽频、轻质、强吸波的特性，复合吸收剂的面密度在1.0kg/m2以内，其吸收频带宽，反射率测试结果表明优于-10db(90％吸收)频宽大于7.3ghz。
附图说明
图1为本发明实施例1所得海泡石复合吸收剂的扫描电镜图。
图2为实施例4～6所得海泡石复合吸波材料和对比例1～2吸波材料在8～18ghz频段的吸波性能图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
本发明提供一种海泡石复合吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取7.0gfeso4·7h2o和20.2gfe(no3)·9h2o，并溶解于装有1000ml去离子水的四口烧瓶中而制得混合盐溶液；
(2)将29.0g海泡石分散于混合盐溶液中，在氮气气氛下常温搅拌30min，得到前驱体溶液；
(3)向前驱体溶液中缓慢加入浓度为0.05mol/l的naoh溶液，调节ph至10，在80℃的恒温水浴锅中晶化处理1h，静置30min后去除悬浮液，使磁性fe3o4负载在海泡石的网络结构和纳米孔道中，将晶化处理所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤三次后过滤，滤渣在60℃真空下干燥，得到所述海泡石复合吸收剂，其扫描电镜图如图1所示，纳米磁性fe3o4负载在海泡石的纤维状网络结构和纳米孔道中。
实施例2
本发明提供一种海泡石复合吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取14.0gfeso4·7h2o和30.3gfe(no3)·9h2o，并溶解于装有1000ml去离子水的四口烧瓶中而制得混合盐溶液；
(2)将46.4g海泡石分散于混合盐溶液中，在氮气气氛下常温搅拌30min，得到前驱体溶液；
(3)向前驱体溶液中缓慢加入浓度为0.075mol/l的naoh溶液，调节ph至11，在80℃的恒温水浴锅中晶化处理2h，静置30min后去除悬浮液，使磁性fe3o4负载在海泡石的网络结构和纳米孔道中，将晶化处理所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤三次后过滤，滤渣在60℃真空下干燥，得到所述海泡石复合吸收剂。
实施例3
本发明提供一种海泡石复合吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取7.0gfeso4·7h2o和20.2gfe(no3)·9h2o，并溶解于装有1000ml去离子水的四口烧瓶中而制得混合盐溶液；
(2)将17.4g海泡石分散于混合盐溶液中，在氮气气氛下常温搅拌30min，得到前驱体溶液；
(3)向前驱体溶液中缓慢加入浓度为40wt％的氨水，调节ph至12，在60℃的恒温水浴锅中晶化处理3h，静置30min后去除悬浮液，使磁性fe3o4负载在海泡石的网络结构和纳米孔道中，将晶化处理所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤三次后过滤，滤渣在60℃真空下干燥，得到所述海泡石复合吸收剂。
实施例4
将实施例1所得海泡石复合吸收剂用于制备海泡石复合吸波材料，制备过程为：采用立式搅拌分散一体化设备，将50g海泡石复合吸收剂、40g双酚a环氧树脂在1000r/min条件下搅拌分散1h；加入10g低分子胺类固化剂，继续搅拌熟化20min，添加7g二甲苯溶剂和0.2g成膜助剂，并采用喷涂工艺将混合料涂覆在180mm╳180mm铝板上，50℃烘烤1h后，冷却0.5h，即得。本实施例所得海泡石复合吸波材料的性能参数如下表所示：
实施例5
将实施例2所得海泡石复合吸收剂用于制备海泡石复合吸波材料，制备过程为：采用立式搅拌分散一体化设备，将75g海泡石复合吸收剂、40g脂环族环氧树脂在1500r/min条件下搅拌分散1h；加入10g聚酞胺固化剂，继续搅拌熟化20min，添加7g正丁醇溶剂和0.1g流平剂，并采用喷涂工艺将混合料涂覆在180mm╳180mm铝板上，40℃烘烤1.5h后，冷却0.5h，即得。本实施例所得海泡石复合吸波材料的性能参数如下表所示：
实施例6
将实施例3所得海泡石复合吸收剂用于制备海泡石复合吸波材料，制备过程为：采用立式搅拌分散一体化设备，将110g海泡石复合吸收剂、40g双酚f环氧树脂在2000r/min条件下搅拌0.5h；加入10g低分子胺固化剂，继续搅拌熟化20min，添加8g二甲苯与正丁醇溶剂，并采用滚涂工艺将混合料涂覆在180mm╳180mm铝板上，50℃烘烤1.5h后，冷却1.0h，即得。本实施例所得海泡石复合吸波材料的性能参数如下表所示：
对比例1
采用立式搅拌分散一体化设备，将50g片状羰基铁粉、40g双酚a环氧树脂在1000r/min条件下搅拌分散1h；加入10g低分子胺类固化剂，继续搅拌熟化20min，添加7g二甲苯溶剂，并采用喷涂工艺将混合料涂覆在180mm╳180mm铝板上，50℃烘烤1h后，冷却0.5h，即得。本对比例所得复合吸波材料的性能参数如下表所示：
对比例2
采用立式搅拌分散一体化设备，将50g片状铁硅铝粉、40g双酚a环氧树脂在1000r/min条件下搅拌分散1h；加入10g低分子胺类固化剂，继续搅拌熟化20min，添加7g二甲苯溶剂，并采用喷涂工艺将混合料涂覆在180mm╳180mm铝板上，50℃烘烤1h后，冷却0.5h，即得。本对比例所得复合吸波材料的性能参数如下表所示：
图2为实施例4～6所得海泡石复合吸波材料和对比例1～2吸波材料在8～18ghz频段的吸波性能图，从图2可以看出，相比于对比例1～2中吸波材料，本发明所得的海泡石复合吸波材料具有更低的面密度(≤1.0kg/m2)和更宽的有效吸波带宽(≥7.3ghz)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。