吸波材料及制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于材料科学领域，涉及一种PANI/CoFe204/BaQ.4SrQ.6Ti03复合粉体及制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科技进步的发展，吸波材料的研究取得了重要的进展，不管是国防的还是民用的都对吸波材料做了大量的且富有成果的研究。目前控制电磁干扰和消散静电电荷，屏蔽雷达辐射的最有效手段是使用磁或电介质填充物或者导电高聚物。铁磁传导聚合物和铁电传导聚合物复合材料受到相当大的关注，特别是在研究不同类型的铁磁和铁电复合材料的填料。主要的挑战在于设计结构，结构设计对磁性和介电性能有很大影响。由于磁化和电极化之间的交互材料作为微波吸收剂具有高的磁和电损失，目前在这个领域很多人有兴趣研究磁电基微波吸收材料并且拓宽其吸收带宽。BaT i 03是一种典型的钙钛矿电体材料，具有优良的介电极化效应，因此能够吸收一定波段的电磁波，可用做吸波材料。Jing等研究了片状钛酸钡的吸波性能。研究表明，当退火温度为10 0 0 °C时，12 G Η z处的反射损耗为-19.6dB，-10dB以下的吸收频带宽度为0.86取。然而单一的8&1103由于吸收频带窄、吸收强度弱，难以满足当前对吸波材料的要求，可通过稀土掺杂、形貌调控、以及与其它类型吸收剂的复合提高其吸波性能。本征态聚苯胺电导率很低，只有10—1()S.cm—S显示其电绝缘性，不具有微波吸收特性，但是经过质子酸掺杂后可以变成导体。Faez等研究了NBR(丁晴橡胶)/EPDM(三元乙丙橡胶)/PANI共混复合物在8?12GHz的吸波性能，表明导电聚合物含量和涂层厚度对吸波性能有很大影响。随着聚苯胺含量增大吸波效果增强，含量为30 %时在11?12GHz的吸收率达20dB;且随着厚度的增大，吸收峰向低频移动。
[0003]BaQ.4SrQ.6Ti03和CoFe204具有许多电磁性能，复磁导率和复介电常数在高频具有非常重要的特性，它们单独使用时吸波性能不是很好，因为它们自身的磁损耗和电损耗没有达到匹配。在它们中加入聚苯胺(PANI)可以提高BaQ.4SrQ.6Ti03和CoFesCk的电损耗。研究发现，磁性材料中结构的混乱大大影响了磁振荡的松弛和晶体几何结构，如裂纹，缺陷和表面粗糙度，磁性粒子嵌入绝缘绑定的复合材料以填充剂基体界面的形式使其更加混乱，这使得磁弛豫行为更加复杂，在内部磁性范围通过退磁区域减少交换和偶极相互作用使材料发生变化。虽然近年来发表了一些有关这类复合材料的文献，但是二元复合居多，三元复合在较低的红外发射领域，微波吸收这方面还没有很多的报道。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种PANI/CoFe204/BaQ.4SrQ.6Ti03复合粉体及制备方法，该复合粉体在组分PANI/0.9CoFe204/0.lBa0.4Sr0.6Ti03时，3mm厚的复合材料的最大吸收可达到-30.2dB，-10dB以下的吸收频带宽度为3.4GHz(4.3?7.7GHz)。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0006]一种 PANI/CoFe204/BaQ.4Sr().6Ti03 吸波材料，反应合成表达式为 PANI/xCoFe204/a-x)Ba0.4Sr0.6Ti03，其中 x为 Ο.1_0.9ο
[0007]反应合成表达式为PANI/xCoFe204/( l-x)BaQ.4Sr0.6Ti03，其中x为0.4-0.9。
[0008]反应合成表达式为PANI/xCoFe204/( l-x)BaQ.4Sr0.6Ti03，其中x为0.7-0.9。
[0009]一种PANI/CoFe204/Ba0.4Sr().6Ti03吸波材料的制备方法，包括以下步骤:
[0010]1)将BaQ.4Sr0.6Ti03粉体与CoFe204粉体加入到盐酸中，混合均匀后加入苯胺，在冰浴下搅拌30-60min，自然降温至零下，滴加过硫酸铵溶液，滴毕后在冰水浴中搅拌8-10h，得到混合溶液;其中，Ba0.4SrQ.6Ti03粉体与CoFe204粉体的质量比为(l_x):x，x为0.1?0.9，苯胺与BaQ.4Sr0.6Ti03粉体与CoFe204粉体的总质量的比为(1?1.5): 1;过硫酸铵溶液中的过硫酸铵与苯胺的摩尔比为(1?1.5):1；
[0011]2)将混合溶液抽滤，用超纯水反复洗涤直到滤液呈无色，得到黑色产物，将黑色产物干燥后得到 PANI/xCoFe204/(l-x)BaQ.4Sr().6Ti03 吸波材料。
[0012]所述Ba0.4Sr0.6Ti03粉体通过以下方法制得:按化学通式Ba0.4Sr0.6Ti03将分析纯的BaC03、SrC03和Ti02球磨4-6h后在1200°C预烧4h，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛得到预烧后的BaQ.4Sr0.6Ti03粉体，然后在1300-1350°C煅烧2h得到BaQ.4Sr0.6Ti03粉体。
[0013]所述盐酸浓度为1?2mol/L;BaQ.4Sr().6Ti03粉体与CoFe204粉体的总质量与盐酸的比例为2g:50mL。
[0014]混合均匀是在超声下进行的。
[0015]滴加速度为3s到5s—滴。
[0016]过硫酸铵溶液通过将过硫酸铵溶于盐酸中制得，浓度为0.21mol/Lo
[0017]所述干燥是在真空干燥箱中，于60°C条件下干燥18_24h。
[0018]与现有技术相比，本发明具有的有益效果:本发明以BaQ.4Sr0.6Ti03粉体与CoFe204粉体为原料，采用原位复合的方法，通过过硫酸铵诱发苯胺形成长分子链的时候和CoFe204,Ba0.4Sr0.6Ti03粉体发生复合，制备PANI/xCoFe204/ (l-x)Ba0.4Sr0.6Ti03 吸波材料，本发明通过将PANI与其它类型的吸收剂进行复合，构筑了兼具介电损耗和磁损耗的聚苯胺基三维结构，其吸波性能研究表明，满足新型吸波材料“薄、宽、轻、强”的要求。
[0019]该复合材料具有优良的吸波性能，最大反射损耗达-30.3dB，并且制备工艺简单。在组分？六町/0.9(:(^6204/0.183().43161^03时，3111111厚的复合材料的最大吸收可达到-30.2dB，-10dB以下的吸收频带宽度为3.4GHz (4.3?7.7GHz)。在组分ΡΑΝΙ/0.7CoFe204/0.3BaQ.4SrQ.6Ti03时3mm厚的复合材料的最大吸收可达到-30.3dB，-10dB以下的吸收频带宽度为2.3GHz (5.1?7.4GHz )，本发明通过原位聚合制备三元复合材料PANI/CoFe204/Ba0.4Sr0.6Ti03，改善吸波材料的吸波性能，减少材料匹配厚度，使复合吸波材料得到最大限度的优化组合，从而满足多频段、多机制吸收，满足现代社会对吸波材料的综合性能要求。
【附图说明】
[0020]图1为盐酸浓度为2mol/mL，苯胺和过硫酸铵摩尔比为1:1，冰浴条件下搅拌所得粉体PANI的XRD图。
[0021]图2为固相法制备的纯相BaQ.4Sr0.6Ti03的XRD图。
[0022]图3为当PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的质量比=1:1时，CoFe204的质量百分比为90%，BaQ.4Sr0.6Ti03的质量百分比为10%时复合粉体的反射损耗图。
[0023]图4为当PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的质量比=1:1时，CoFe204的质量百分比为70%，BaQ.4Sr0.6Ti03的质量百分比为30%时复合粉体的反射损耗图。
[0024]图5为当PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的质量比=1:1时，CoFe204的质量百分比为50%，BaQ.4Sr0.6Ti03的质量百分比为50%时复合粉体的反射损耗图。
[0025]图6为当PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的质量比=1:1时，CoFe204的质量百分比为30%，BaQ.4Sr0.6Ti03的质量百分比为70%时复合粉体的反射损耗图。
[0026]图7为当PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的质量比=1:1时，CoFe204的质量百分比为10%，BaQ.4Sr0.6Ti03的质量百分比为90%时复合粉体的反射损耗图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0028]本发明将苯胺和过硫酸铵按照摩尔比1:1，加入到50mL2mol/L的盐酸中，然后在冰浴条件下搅拌8-10h，得到PANI，其中，苯胺为lg;对PANI进行了XRD测试，参见图1，从图1可以看出，合成的PANI衍射角大约在22，27度左右，与标准PANI的峰相一致，说明本发明实施例1 -7中的PANI与标准PANI的峰相一致。
[0029]实施例1
[0030]1)按化学通式BaQ.4Sr0.6Ti03将分析纯的BaC03、SrC03和Ti02球磨4h后在1200°C预烧4h，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛得到预烧后的Ba0.4SrQ.6Ti03粉体，然后在1300°C煅烧2h得到Ba0.4Sr0.6T13粉体。
[0031]2)将Ba0.4SrQ.6Ti03粉体与CoFe204粉体加入到2mol/L的盐酸中，在超声下混合均匀后加入苯胺，在冰浴下搅拌30min，自然降温至零下，滴加过硫酸铵溶液，滴毕后在冰水浴中搅拌10h，得到混合溶液;其中，Ba0.4Sr0.6Ti03粉体与CoFe204粉体的质量比为α_χ): χ，χ为质量百分数，并且x为0.9，苯胺与Ba0.4SrQ.6Ti03粉体与CoFe204粉体的总质量的比为1:1;过硫酸铵溶液中的过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1: 1;过硫酸铵溶液通过将过硫酸铵溶于盐酸中制得，浓度为0.2111101/1^&().43竹.61^03粉体与(:(^204粉体的总质量与盐酸的比例为28:50mLo
[0032]3)将混合溶液抽滤，用超纯水反复洗涤直到滤液呈无色，得到黑色产物，将黑色产物在真空干燥箱中，于60°C条件下干燥18h，得到PANI/xCoFe204/(l-x)BaQ.4Sr().6Ti03吸波材料。
[0033]参见图2，图2为固相法制备的纯相BaQ.4Sr0.6Ti03的XRD图，从图2可以看出制备的Ba0.4SrQ.6Ti03粉体物相比较纯。
[0034]从图3可以看出，3mm厚的复合材料的最大吸收可达到-30.2dB，-10dB以下的吸收频带宽度为3.4GHz (4.3?7.7GHz)。
[0035]实施例2
[0036]1)按化学通式BaQ.4Sr0.6Ti03将分析纯的BaC03、SrC03和Ti02球磨5h后在1200°C预烧4h，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛得到预烧后的Ba0.4SrQ.6Ti03粉体，然后在1350°C煅烧2h得到Ba0.4Sr0.6Ti03粉体。
[0037]2)将BaQ.4Sr0.6Ti03粉体与CoFe204粉体加入到2mol/L的盐酸中，在超声下混合均匀后加入苯胺，在冰浴下搅拌30min，自然降温至零下，滴加过硫酸铵溶液，滴毕后在冰水浴中搅拌8h，得到混合溶液;其中，Ba0.4Sr0.6Ti03粉体与CoFe204粉体的质量比为(1-χ):χ，x为质量百分数，并且χ为0.7，苯胺与Ba0.4SrQ.6Ti03粉体与CoFe204粉体的总质量的比为1:1;过硫酸铵溶液中的过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1: 1;过硫酸铵溶液通过将过硫酸铵溶于盐酸中制得，浓度为0.2111101/1^&().43竹.61^03粉体与(:(^204粉体的总质量与盐酸的比例为28:50mLo
[0038]3)将混合溶液抽滤，用超纯水反复洗涤直到滤液呈无色，得到黑色产物，将黑色产物在真空干燥箱中，于60°C条件下干燥20h，得到PANI/xCoFe204/(l-x)BaQ.4Sr().6Ti03吸波材料。
[0039]参见图4，从图4可以看出，3mm厚的复合材料的最大吸收可达到-30.3dB，-10dB以下的吸收频带宽度为2