专利名称：一种钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料的制备方法
技术领域：
本发明属于电磁波吸收材料制备领域，特别涉及一种钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料的制备方法。
背景技术：
聚3-甲基噻吩具有独特的掺杂现象、质轻、合成工艺简单、物理化学性能优良以及环境稳定性好等特性，已成为发展最快的导电聚合物之一，在电磁屏蔽、隐身技术、光电子器件、金属防腐、传感器、电容器等领域有着广阔的应用前景。本发明通过对聚3-甲基噻吩基质中加入钡铁氧体、碳纳米管使该复合材料具有 优良的磁性能和导电性能，制备出综合性能优越的电磁波吸收材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料的制备方法，克服单一导电聚合物、铁氧体吸波材料存在的缺陷，用以满足现代军事隐身及民用防护领域所提出的“厚度薄、质量轻、频带宽、吸收强”的综合性能要求。本发明是这样来实现的，具体制备方法如下
(I)钡铁氧体的制备按照元素计量比BaFe12O19称取0. 60g Ba (NO3) 2、11. 15gFe (NO3) 3 *9H20完全溶于去离子水中，将与金属阳离子摩尔比为I: I. 5的3. 83g柠檬酸加入上述溶液，再用氨水调节溶液的PH值为7，在60°C下恒温搅拌形成湿凝胶。湿凝胶在80°C下真空干燥12h，自蔓延燃烧后进行研磨，将研磨得到的粉体置于管式炉中950°C煅烧3h，冷却，再研磨得到钡铁氧体。(2)钡铁氧体/碳纳米管中间复合粉体的制备将4. Og十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入80mL去离子水中，磁力搅拌30min后，加入2. Og管径20 30nm多壁碳纳米管，增力搅拌30min，加入X g (X=O. 80 4. 0)钡铁氧体，超声处理Ih后抽滤，80°C真空干燥滤饼12h，再研磨得到中间复合粉体。(3)钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料的制备称取中间复合粉体Y g (Y=0. 10 0. 30)、30mL氯仿加入到三口瓶中，超声分散30min，不断搅拌下加入2. OmL3-甲基噻吩单体，搅拌30min后加入13. 20g无水三氯化铁，40°C下聚合12h，抽滤，再用无水乙醇、去离子水洗至滤液无色，80°C真空干燥滤饼12h，得到钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料。用H-600透射电子显微镜对钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料的颗粒形态及尺寸进行观测，操作电压为75kV。以钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合物(X=4. 0，Y=O. 10)为例，复合物粒径为60 80nm。用四探针电导仪对钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料的电导率进行测定。以钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合物(X=O. 80，Y=O. 30)为例，复合物电导率为I. 5845S/cm。用振动样品磁强计(VSM)对钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料进行磁性能测试。以钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合物(X=4.0，Y=0. 10)为例，测试结果为:矫顽力为3246. 230e,饱和磁化强度为32. 5emu 剩余磁化强度为30. 2emu采用安捷伦8722ES矢量网络分析仪测试钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料在2 18GHz的反射率。以钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合物(X=4. 0，Y=O. 10)为例，测试结果为8. 2GHz处出现最大吸收峰，峰值为_36dB，反射率损失值低于-IOdB的吸收频带宽达16. 8GHz。本发明的优点本发明从复合材料的角度出发，将无机磁性粒子与导电聚合物复合在一起，制备出无机/有机杂化功能材料。钡体氧体与碳纳米管制成的磁性复合粉体与传统磁性粉体相比，具有高的磁饱和强度的同时，又具有低的矫顽力，阻抗匹配特性好，在与导电性良好的3-甲基噻吩单体采用原位聚合法制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基 噻吩复合吸波材料，增强了复合材料的介电损耗。因此，该复合材料兼具良好的电性能和磁性能，在电磁屏蔽、微波吸收领域具有重要的应用价值。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例I
(I)按照元素计量比 BaFe12O19 称取 0.60g Ba(NO3)2Ul. 15g Fe (NO3) 3 9H20 完全溶于去离子水中，将与金属阳离子摩尔比为I: I. 5的3. 83g柠檬酸加入上述溶液，再用氨水调节溶液的PH值为7，60°C恒温搅拌形成湿凝胶，80°C下真空干燥12h，自蔓延燃烧后，研磨，将粉体置于管式炉中950°C煅烧3h，冷却，研磨得到钡铁氧体。(2)将4. Og十二烧基苯磺酸钠(SDBS)加入80mL去离子水中，磁力搅拌30min后，加入2. Og管径20 30nm多壁碳纳米管,增力搅拌30min,加入4. Og钡铁氧体,超声分散lh，抽滤，80°C真空干燥滤饼12h，研磨得到中间复合粉体。(3)称取该中间复合粉体0. 10g、30mL氯仿加入到三口瓶中，超声分散30min，不断搅拌下加入2. OmL 3-甲基噻吩单体，搅拌30min后加入13. 20g无水三氯化铁，40°C下聚合12h，抽滤，用无水乙醇、去离子水洗至滤液无色，80°C真空干燥滤饼12h，得到钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料(X=4. 0，Y=O. 10)。所制备的该复合吸波收材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达16. 8GHz，最小反射率损失值可达-36dB。实施例2
钡铁氧体的制备同实施例I中步骤(I)。称取钡铁氧体4. 0g，制备方法同实施例I中步骤(2)，制备出中间复合粉体。称取中间复合粉体0.20g，制备方法同实施例I中步骤(3)，制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料(X=4. 0，Y=O. 20)。所制备的复合吸波材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达15. 2GHz，最小反射率损失值可达-40dB。实施例3
钡铁氧体的制备同实施例I中步骤(I)。称取钡铁氧体4. 0g，制备方法同实施例I中步骤(2)，制备出中间复合粉体。称取中间复合粉体0.30g，制备方法同实施例I中步骤(3)，制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料(X=4. O，Y=O. 30)。所制备的复合吸波材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达14. 6GHz，最小反射率损失值可达-43dB。实施例4
钡铁氧体的制备同实施例I中步骤(I)。称取钡铁氧体I. 3g，制备方法同实施例I中步骤(2)，制备出中间复合粉体。称取中间复合粉体0. 10g，制备方法同实施例I中步骤(3)，制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料(X=L 3，Y=O. 10)。所制备的复合材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达13. 8GHz，最小反射率损失值可达-38dB。实施例5
钡铁氧体的制备同实施例I中步骤(I)。称取钡铁氧体I. 3g，制备方法同实施例I中步 骤(2)，制备出中间复合粉体。称取中间复合粉体0.20g，制备方法同实施例I中步骤(3)，制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料(X=L 3，Y=O. 20)。所制备的复合吸波材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达12. 1GHz，最小反射率损失值可达-42dB。实施例6
钡铁氧体的制备同实施例I中步骤(I)。称取钡铁氧体I. 3g，制备方法同实施例I中步骤(2)，制备出中间复合粉体。称取中间复合粉体0.30g，制备方法同实施例I中步骤(3)，制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料(X=L 3，Y=O. 30)。所制备的复合吸波材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达11. 5GHz，最小反射率损失值可达-45dB。实施例7
钡铁氧体的制备同实施例I中步骤(I)。称取钡铁氧体0. Sg，制备方法同实施例I中步骤(2)，制备出中间复合粉体。称取中间复合粉体0. 10g，制备方法同实施例I中步骤(3)，制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料(X=O. 80，Y=O. 10)。所制备的复合材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达10. 9GHz，最小反射率损失值可达-34dB。实施例8
钡铁氧体的制备同实施例I中步骤(I)。称取钡铁氧体0. Sg，制备方法同实施例I中步骤(2)，制备出中间复合粉体。称取中间复合粉体0.20g，制备方法同实施例I中步骤(3)，制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料(X=O. 80，Y=O. 20)。所制备的复合材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达10. 1GHz，最小反射率损失值可达-37dB。实施例9
钡铁氧体的制备同实施例I中步骤(I)。称取钡铁氧体0.8g，制备方法同实施例I中步骤(2)，制备出中间复合粉体。称取中间复合粉体0. 30g，制备方法同实施例I中步骤3)，制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料(X=O. 80，Y=O. 30)。所制备的复合吸波材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达9. 7GHz，最小反射率损失值可达-40dB。
权利要求
1.一种钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料的制备方法，其特征在于该复合吸波材料的制备包含以下步骤 (1)钡铁氧体的制备按照元素计量比BaFe12O19称取0.60g Ba (NO3) 2、11. 15gFe (NO3) 3 *9H20完全溶于去离子水中，将与金属阳离子摩尔比为I: I. 5的3. 83g柠檬酸加入上述溶液，再用氨水调节溶液的PH值为7，在60°C下恒温搅拌形成湿凝胶；湿凝胶在80°C下真空干燥12h，自蔓延燃烧后进行研磨，将研磨得到的粉体置于管式炉中950°C煅烧3h，冷却，再研磨得到钡铁氧体； (2)钡铁氧体/碳纳米管中间复合粉体的制备将4.Og十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加A 8OmL去离子水中，磁力搅拌30min后,加入2. Og管径20 30nm多壁碳纳米管,增力搅拌30min，加入X g(X=0. 80 4. 0)钡铁氧体，超声处理Ih后抽滤，80°C真空干燥滤饼12h，再研磨得到中间复合粉体； (3)钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料的制备称取中间复合粉体Yg (Y=0. 10 0. 30)、30mL氯仿加入到三口瓶中，超声分散30min，不断搅拌下加入2. OmL3-甲基噻吩单体，搅拌30min后加入13. 20g无水三氯化铁，40°C下聚合12h，抽滤，再用无水乙醇、去离子水洗至滤液无色，80°C真空干燥滤饼12h，得到钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合材料。
2.根据权利要求I一种钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料的制备方法，所述的步骤(2)中碳纳米管与钡铁氧体质量比为I 5:2，步骤(3)中间复合粉体与3-甲基噻吩单体质量比为0. 05 0. 15。
3.根据权利要求I一种钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料的制备方法，所述的该复合吸波材料在2 18GHz内反射率损失值低于-IOdB的频带宽度达9. 7 ·16. 8GHz，最小反射率损失值可达-34 -45dB。
全文摘要
本发明提供一种钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料的制备方法。本发明先以Ba(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O为原料采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备出钡铁氧体，然后以该钡铁氧体、管径20～30nm多壁碳纳米管、3-甲基噻吩单体为原料采用原位聚合法制备出钡铁氧体/碳纳米管/聚3-甲基噻吩复合吸波材料。该复合材料属于无机/有机杂化功能材料，不同于单一导电聚合物也不同于单一无机磁性材料的独特功能性质,两者的有效结合并加以调控可克服各自固有的缺陷从而满足作为现代军事隐身及民用防护领域所提出的“厚度薄、质量轻、频带宽、吸收强”的综合性能要求。
文档编号C08G61/12GK102964571SQ20121044961
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者谢宇, 赵杰, 凌云 申请人:南昌航空大学