一种纳米氧化铁参杂的微波吸收复合环氧树脂制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电磁波吸收复合高分子材料领域，涉及到一种复合环氧树脂的制备方 法，更特别地涉及一种固化后具有微波吸收功能的纳米氧化铁的合成方法。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂是聚合物基复合材料中应用最广泛的基体树脂之一，由具有环氧基的化 合物与多元羟基或多元醇化合物进行缩聚反应而制得的产品，具有优异的粘结性、耐化学 腐蚀性、电气绝缘性能、力学性能，以及易于加工、收缩率低、线胀系数小和成本低廉等优 点。
[0003] 微波是指波长介于红外线和特高频(UHF)之间的射频电磁波。微波的波长范围大 约在1mm至lm之间，所对应的频率范围是0.3GHz至300GHz。微波吸收材料在军工及民事方面 均有着广泛的应用，已经成为电磁隐身、电磁屏蔽和抗电磁辐射干扰等技术领域研究的热 点。吸波材料对电磁波的吸收主要依赖于填充其中的电磁波吸收剂。随着纳米技术的发展， 传统吸收剂如铁氧体和磁性金属材料的低维纳米化使其对电磁波的吸收性能有了很大程 度的提高和改善。
[0004] 电磁吸波材料是指能够吸收投射到其表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗 使电磁波能量转化为热量或其他形式能量的一种材料。传统吸波材料往往因为密度大、稳 定性差或吸收频带窄、匹配厚度大等缺点制约了其发展和应用。
[0005]目前在电磁吸收型吸波材料中，国内外主要使用的磁性填料有铁氧体、磁性金属 粉等。其中铁氧体具有较高的磁导率和电阻率，电磁波易于进入并快速衰减，已得到广泛应 用。铁氧体主要有尖晶石型铁氧体、六角晶系铁氧体和石榴石三种类型。尖晶石型铁氧体在 低频段及拓宽频宽等方面具有优势。
[0006] 应用中的吸波材料多为涂覆或沉积磁性金属涂层或磁性氧化物涂层，以达到对吸 波材料的磁改性及改善其电磁匹配等目的。但由于所包覆或沉积的磁性金属或合金涂层位 于材料的表面，其抗氧化、耐腐蚀性和耐用耐磨性能较差，从而在一定程度上限制了此类磁 性复合吸波材料在一些复杂环境下的正常使用。
[0007] 现今也有技术将磁性纳米吸波材料，作为填料填充到高分子材料基体中，使材料 具备吸波性能，但是往往不能解决高分子材料和无机吸波填料之间界面相容性不好的问 题，吸波无机填料料出现团聚现象;这样材料的吸波性能将得不到磁性吸波填料低维度纳 米分散下的性能提高，相反的会增加高分子材料基体的脆性影响其机械力学性能。
【发明内容】
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提出一种利用纳米氧化铁参杂的微波吸收复合环氧 树脂制备方法，通过对铁氧体纳米吸波材料的表面化学改性，使铁氧体与环氧树脂的高分 子主链以共价化学键的形式结合，大大增加了铁氧体与环氧树脂之间的界面相容性，也可 以进一步提高环氧树脂的机械力学性能。固化后的环氧树脂材料，是一种质轻，力学性能 好，可靠性高，易于成型的吸波材料。
[0009] 本发明的技术方案如下：
[0010] -种纳米氧化铁参杂的微波吸收复合环氧树脂的制备方法，所述复合材料包括环 氧树脂、固化剂、纳米磁性氧化铁；
[0011] 进一步地:所述纳米磁性氧化铁需要经过表面改性剂进行表面改性，其制备步骤 如下：
[0012] 步骤1:将纳米磁性氧化铁加入到离子水中，用超声波分散仪使其充分分散，加入 表面改性剂，持续搅拌该混合物并将其pH值调节到酸性(pH7以下）。把该混合物以超声分散 仪加热分散后将混合物静置，去除液相物质。固相物质经过无水乙醇充分冲洗后置于干燥 环境干燥，备用。
[0013] 步骤1中：进一步地，所述纳米磁性氧化铁粒径为5纳米到50纳米;更优选地，所述 纳米磁性氧化铁粒径为5纳米到20纳米
[0014] 步骤1中：进一步地，所述表面改性剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷或N-氨乙基-3- 氨丙基三乙氧基硅烷。
[0015]步骤1中：进一步地，所述表面改性剂用量为纳米氧化铁质量的30%到75%。
[0016]步骤1中：进一步地，所述去离子水用量为纳米氧化铁质量的1000%到3000%。 [0017]步骤1中：进一步地，所述调节混合物pH值手段为滴加0.1摩尔/升的盐酸水溶液。 [0018] 步骤1中：进一步地，应将所述混合物pH值调节到pH3到pH5。
[0019] 步骤1中：进一步地，所述混合物在以超声分散仪加温分散的加热温度为55°C到75 °C，分散时间为40分钟到120分钟。
[0020] 进一步地，所述环氧树脂为双酸A型环氧树脂;更优选地，为E-54、E-44SE_51。
[0021] 进一步地，所述固化剂为多元胺类固化剂;更优选地为4,4'_二氨基二苯基甲烷、 乙二胺或二氨基二苯基砜。
[0022] 进一步地，所述纳米氧化铁参杂的微波吸收复合环氧树脂的制备步骤如下：
[0023] 步骤2:将环氧树脂加热至粘度变小，加入上述表面改性后的纳米磁性氧化铁，把 该混合物在以超声分散仪加温分散;将固化剂加入混合物中，再将混合物加热搅拌，倒模固 化。
[0024] 步骤2中：进一步地，所述表面改性后的纳米磁性氧化铁质量为环氧树脂质量的 30 % 到85 %。
[0025]步骤2中：进一步地，所述环氧树脂加热温度为40°C到75°C，更优选地，加热方法采 用水浴加热。
[0026]步骤2中：进一步地，所述混合物在以超声分散仪加温分散的加热温度为40°C到75 °C，分散时间为30分钟到60分钟。
[0027]步骤2中：进一步地，所述固化剂质量为环氧树脂质量的50%到100%。
[0028]步骤2中：进一步地，所述混合物加入固化剂后加热搅拌，其加热温度为30°C到65 °C，更优选地，加热方法采用水浴加热，加热时间为3分钟到15分钟。
[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0030] 1)本发明提出的电磁波吸收环氧树脂采用纳米氧化铁吸波材料分散填充于环氧 树脂材料内部，可以避免纳米氧化铁吸波材料被氧化、腐蚀或磨损，使其吸波功能失效；
[0031] 2)本发明对纳米氧化铁吸波材料进行表面化学改性，使铁氧体与环氧树脂的高分 子主链以共价化学键的形式结合，大大增加了铁氧体与环氧树脂之间的界面相容性，使纳 米氧化铁可以更均匀分散于环氧树脂基体中，并可以提高该复合材料的机械性能；
[0032]3)本发明提出的电磁波吸收环氧树脂合成方法操作较简便，易于成型；而成型后 的材料质量比传统金属或氧化物涂覆的吸波材料轻，力学性能好，可靠性高。
【附图说明】
[0033]图1为本发明实施例1步骤1制备的表面改性磁性氧化铁形貌的扫描电子显微镜图 片。
【具体实施方式】[0034]实施例1
[0035] 步骤1:取粒径为20纳米到50纳米的纳米磁性氧化铁加入到离子水中，配制出纳米 氧化铁质量分数为10%的混合物，用超声波分散仪使其充分分散，加入3-氨基丙基三乙氧 基硅烷，其质量为上述混合物质量的6%，持续搅拌该混合物并滴加浓度为0.1摩尔/升盐酸 水溶液，将该混合物的pH值调节到pH4。把该混合物以超声分散仪以70°C加热，分散60分钟 后，将混合物静置并去除液相物质。固相物质经过4次无水乙醇充分冲洗后，置于干燥环境 干燥，备用。图1为实施例1步骤1制备的表面改性磁性氧化铁扫描电子显微镜图。
[0036]步骤2:将环氧树脂E-51放入烧瓶中，60°C水浴加热搅拌，待环氧树脂E-51粘度降 低后将步骤1制备的表面改性纳米磁性氧化铁加入烧瓶中，该表面改性纳米氧化铁质量为 E-51环氧树脂质量的93 %，将该烧瓶放入超声分散仪以65°C加热，分散45分钟。将固化剂4， 4'_二氨基二苯基甲烷加入烧瓶中，该固化剂质量为环氧树脂质量的80%，将混合物充分搅 拌并以50°C加热10分钟。将混合物倒入模具在80°C下真空固化。固化后脱模，制得复合材 料。
[0037]实施例2
[0038]步骤1:表面改性纳米磁性氧化铁制备方法与实施例1中步骤1相同。
[0039]步骤2:将环氧树脂E-51放入烧瓶中，60°C水浴加热搅拌，待环氧树脂E-51粘度降 低后将与环氧树脂等质量的步骤1制备的表面改性纳米磁性氧化铁加入烧