磁性低红外辐射复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能材料技术领域，特别是一种磁性低红外辐射复合材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 低红外辐射涂层具备低热辐射和热屏蔽功能，在热控、节能、隐身伪装等诸多国民 经济领域均具有广阔应用前景。低红外辐射涂层通常由红外反射颜料、着色颜料和粘合剂 组成，其中红外反射颜料是主体功能介质，承载涂层的高红外反射（低红外辐射）功能；金 属颜料是目前应用最为成熟普遍的红外反射颜料，其中片状铝粉又因价廉易得而成为低红 外辐射涂层的首选颜料。铝粉颜料虽然具有优异的热红外反射特性，但其高反射特性同时 又涵盖了从可见光到微波的主要电磁频段，这导致其在低红外辐射涂层中的应用存在如下 问题：
[0003] 首先，可见光波段的高反射会带来涂层高亮度和高反光问题，无论是节能、热控等 领域，还是隐身等应用背景，都应当尽量避免；前者会引起视觉美观上的不足和一定程度的 光污染，后者则直接导致可见光隐身性能的恶化。其次，微波频段的高反射则会限制该类颜 料的应用。诸多应用场合均需要低红外辐射涂层能够对微波具有较好的透过特性，以免干 扰涂层内部的其它材料或器件的微波工作特性；铝粉具有高介电常数，且无磁性，因此从阻 抗匹配的角度，非常不利于微波透过。通常，降低介电常数并适度提升其微波磁参数，有利 于增加该类颜料及涂层的微波透过特性。
[0004] 根据朗伯定律：
[0005] 1 = 1," (1)
[0006] 其中a为均匀介质的吸收系数a= 4Jrk/A，k为消光系数。公式（1)表明辐射 光穿过厚度为d的介质时，其辐射强度I会呈指数衰减，辐射的波长越短，介质对其的吸收 系数越高。
[0007] 材料的包覆处理是一类重要的材料改性方法，核壳结构复合材料将一定厚度的壳 层均匀包覆于核层材料的表面，有可能同时兼顾两种材料的性能。本发明将氧化物包覆在 金属铝粉表面，在有效降低了铝粉可见光亮度的同时，显著提升材料的微波传输特性。国内 外也有研宄人员采用包覆的方法开展了相关研宄工作。中国发明专利CN100569870C利用 直接在水溶液中空气氧化的办法制备了Al/Fe304复合材料，得到了一种棕褐色颜料；但该 方法需要在水相中反应，且需要较高的温度（65-98°C)，由于铝粉反应活性较高，直接在水 溶液中高温反应通常需要对铝粉进行防腐蚀处理。同时由于溶液中存在均相成核与异相成 核的竞争过程，根据成核理论，当反应温度过高，成核推动力大于均相成核势皇
【主权项】
1. 一种磁性低红外辐射复合材料，其特征在于：所述材料由片状铝粉和附着在铝粉表 面的纳米级四氧化三铁小颗粒构成，其中四氧化三铁与铝粉的摩尔比为丨I: 1-0.1: 1，所 述纳米级四氧化三铁小颗粒的晶粒尺寸为10-40纳米。
2. 如权利要求1所述的磁性低红外辐射复合材料，其特征在于：片状铝粉的粒径为 20_50um。
3. 如权利要求1或2所述的磁性低红外辐射复合材料的制备方法，其特征在于包括如 下步骤： ⑴称取铝粉，加入表面活性剂，放入无水乙醇中超声10_30min形成含铝粉的乙醇液； (2) 以FeCl2 · 4H20为溶质、无水乙醇为溶剂配制成氯化亚铁溶液，溶液中FeCl2 · 4H20 的浓度为〇. 04-0. 3mol/L，其中FeCl2 · 4H20与所述铝粉的摩尔比为0. 05 :1-0. 3 :1 ; (3) 将碳酸钠放入去离子水中配制成碳酸钠溶液，碳酸钠和所述FeCl2 · 4H20溶质的摩 尔比为1:1-2:1 ; (4) 将所述含铝粉的乙醇液移入三口烧瓶中，采用机械搅拌，分别将上述氯化亚铁溶 液和碳酸钠溶液放入滴液漏斗和医用滴液瓶中，控制氯化亚铁溶液的滴加速度为25ml/ h-50ml/h，碳酸钠溶液的滴加速度为10-20ml/h，反应温度为20-60°C，滴加完全直至反应 完成得到前驱体； (5) 将上述前驱体清洗后在40-80°C条件下烘干2-6h，然后在250-350°C条件下煅烧 3_6h制得粉末； (6) 将上述粉末放入反应釜中，在200-250°C、溶剂为乙二胺的条件下进行溶剂热反应 得到样品； (7) 将上述样品研磨，过筛得到目标产物。
4. 如权利要求3所述的磁性低红外辐射复合材料的制备方法，其特征在于：所述铝粉 为漂浮型片状铝粉。
5. 如权利要求3所述的磁性低红外辐射复合材料的制备方法，其特征在于：所述表面 活性剂选自SDBS、SDS、PEG400其中的一种。
6. 如权利要求3所述的磁性低红外福射复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤 (2) 中FeCl2 · 4H20与所述铝粉的摩尔比优选为0. 15:1。
7. 如权利要求3所述的磁性低红外福射复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤 (3) 进一步为：将碳酸钠放入45-90mL的去离子水中配制成澄清透明的溶液，碳酸钠的浓度 为0. 17mol/L-2mol/L，碳酸钠和所述FeCl2 · 4H20溶质的摩尔比为1:1-2:1。
8. 如权利要求3所述的磁性低红外辐射复合材料的制备方法，其特征在于：所述步 骤（6)进一步为：将l-4g上述粉末，放入IOOmL容量的反应釜中进行溶剂热反应，溶剂为 60-80mL乙二胺，反应温度为250°C，反应时间为24小时，通过相变反应得到Fe 3O4包覆铝 粉的磁性复合材料样品。
【专利摘要】本发明提供一种磁性低红外辐射复合材料及其制备方法，材料由片状铝粉和附着在铝粉表面的纳米级四氧化三铁小颗粒构成，其中四氧化三铁与铝粉的摩尔比为1/60:1～0.1:1，纳米级四氧化三铁小颗粒的晶粒尺寸为10-40纳米；制备方法包括以下步骤：(1)按配方配制含铝粉的乙醇液、氯化亚铁溶液和碳酸钠溶液；(2)将三种溶液混合反应得到前驱体；(3)将前驱体清洗后烘干并煅烧后制得磁性低红外辐射复合材料粉末；本发明将纳米级四氧化三铁颗粒包覆在铝粉表面，一方面赋予该材料磁特性、低光谱反射率和低反光特性，另一方面保持铝粉的高红外反射特性。
【IPC分类】C09C1-64, C09C3-04, C09C3-06
【公开号】CN104629498
【申请号】CN201510058208
【发明人】翁小龙, 艾现成, 邓龙江
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月4日