专利名称：一种同轴电缆结构MWCNT/Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>/ZnO/PANI微波吸收剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种微波吸收剂的制备方法。
背景技术：
由于近年来科学技术的飞速发展，高科技电子产品在改善人类生活的同时，伴随其产生的电磁辐射也对人类身体健康带来严重危害，所以吸波材料在电视广播、电子器件及微波辐射防护等民用方面的研究也日益受到重视。此外，随着现代探测和制导技术的发展，武器生存能力面临严峻考验，为适应现代战争的需要，降低武器装备被发现概率的吸波技术迅速成为世界各国的研究热点。目前的微波吸收材料按损耗机理，可分为电损耗型和磁损耗型。对于电损耗型吸波材料，电磁能主要衰减在材料的电阻和介电极化弛豫损耗上，这种吸波材料包括高分子导电聚合物、石墨、碳化硅等。磁损耗型吸波材料包括铁氧体、羰基铁、多晶铁纤维等，其吸波机理主要为磁滞损耗和铁磁共振损耗。但是现有的吸波材料只限于二元和三元，而且和基体结合力不够好，吸波效果难以达到应用条件。
发明内容
本发明是要解决现有方法制备的吸波材料由于只限于二元和三元，与基体结合力不够好，而导致吸波效果不好的问题，提供了一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法。本发明一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，按以下步骤进行:一、分别对多壁碳纳米管、乙酰`丙酮铁以及三甘醇进行超声分散，然后混合；然后在氮气作为保护气氛条件下加热至沸腾，反应20 60min后，进行磁分离，收集固相物，再干燥，得到MWCNiyFe3O4纳米材料；其中多壁碳纳米管与乙酰丙酮铁的质量比为1: (2 8),多壁碳纳米管与三甘醇质量体积比为Img: (0.1mL ImL);二、分别对步骤二得到的MWCNT/Fe304纳米材料、醋酸锌和三甘醇进行超声分散，然后混合，然后在氮气作为保护气氛条件下加热至沸腾，反应20 60min后，进行磁分离，收集固相物，再干燥，得到MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体；其中MWCNT/Fe304纳米材料与醋酸锌的质量比为1: (2 8)，MWCNiyFe3O4纳米材料与三甘醇的质量体积比为Img: (0.1mL ImT,)；三、将MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体溶于超纯水中，然后超声分散10 20min，再在搅拌的条件下加入苯胺，然后搅拌8 20min，得到复合物水溶液；其中MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体与苯胺的质量体积比为Img: (0.0OOlmL 0.002mL);四、称取过硫酸铵溶于超纯水中，得到过硫酸铵水溶液，然后在滴加速率为
0.05-0.5mL/s的条件下，将过硫酸铵水溶液滴加到复合物水溶液中，再在O 25°C的条件下恒温反应2 10h，然后进行磁分离，收集固相物，再进行干燥，得到同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂，即完成同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法；其中MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体与过硫酸铵质量比为1: (0.5 2);过硫酸铵与超纯水的质量体积比为(0.0lg 0.04g): 1mLo本发明包含以下有益效果:当吸波材料以介电材料和磁性材料在纳米尺度结合时，可大大提高材料的微波吸收性能；此外，多界面体系中，因为界面极化作用的加强也会大大提高材料的吸波性能，本发明为四元偶合体系，组分越多界面极化越强，可增强微波吸收效果；粉体吸波材料与粘结剂分散性界面结合力不好，在同轴电缆结构的最外层是一层聚合物，可以使界面结合更好。本发明制备的同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂，采用多壁碳纳米管作为最里层组分，具有良好的力学性能，可保证材料的力学性能；然后磁性材料Fe3O4原位组装在碳纳米管表面，形成介电和磁性的耦合；次外层进行ZnO包壳处理，使半导体ZnO壳层可优化界面结构增强吸收；最外层为介电损耗吸波材料聚苯胺(PANI)，其为导电聚合物并且可以使界面的结合更好，因为粉体吸波材料要分散在环氧树脂中使用，聚苯胺作为最外层可以与环氧树脂很好的结合，解决以往的粉体吸波材料与粘结剂分散性界面结合力不好的问题。四种物质各自发挥作用又耦合在一起，增强电磁波吸收。
图1为本试验制备的同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的TEM图；图2为本试验制备的同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的EDS能谱图。
具体实施例方式具体实施方式
一:本实施方式一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，按以下步骤进行:一、分别对多壁碳纳米管、乙酰丙酮铁以及三甘醇进行超声分散，然后混合；然后在氮气作为保护气氛条件下加热至沸腾，反应20 60min后，进行磁分离，收集固相物，再干燥，得到MWCNiyFe3O4纳米材料；其中多壁碳纳米管与乙酰丙酮铁的质量比为1: (2 8)，多壁碳纳米管与三甘醇质量体积比为Img: (0.1mL ImL)；二、分别对步骤二得到的MWCNT/Fe304纳米材料、醋酸锌和三甘醇进行超声分散，然后混合，然后在氮气作为保护气氛条件下加热至沸腾，反应20 60min后，进行磁分离，收集固相物，再干燥，得到MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体；其中MWCNT/Fe304纳米材料与醋酸锌的质量比为1: (2 8)，MWCNiyFe3O4纳米材料与三甘醇的质量体积比为Img: (0.1mL ImT,)；三、将MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体溶于超纯水中，然后超声分散10 20min，再在搅拌的条件下加入苯胺，然后搅拌8 20min，得到复合物水溶液；其中MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体与苯胺的质量体积比为Img: (0.0OOlmL 0.002mL);四、称取过硫酸铵溶于超纯水中，得到过硫酸铵水溶液，然后在滴加速率为
0.05-0.5mL/s的条件下，将过硫酸铵水溶液滴加到复合物水溶液中，再在O 25°C的条件下恒温反应2 10h，然后进行磁分离，收集固相物，再进行干燥，得到同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂，即完成同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法；其中MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体与过硫酸铵质量比为1: (0.5 2);过硫酸铵与超纯水的质量体积比为(0.0lg 0.04g): ImLo当吸波材料以介电材料和磁性材料在纳米尺度结合时，可大大提高材料的微波吸收性能；此外，多界面体系中，因为界面极化作用的加强也会大大提高材料的吸波性能，本实施方式为四元偶合体系，组分越多界面极化越强，可增强微波吸收效果；粉体吸波材料与粘结剂分散性界面结合力不好，在同轴电缆结构的最外层是一层聚合物，可以使界面结合更好。本实施方式制备的同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂，采用多壁碳纳米管作为最里层组分，具有良好的力学性能，可保证材料的力学性能；然后磁性材料Fe3O4原位组装在碳纳米管表面，形成介电和磁性的耦合；次外层进行ZnO包壳处理，使半导体ZnO壳层可优化界面结构增强吸收；最外层为介电损耗吸波材料聚苯胺(PANI)，其为导电聚合物并且可以使界面的结合更好，因为粉体吸波材料要分散在环氧树脂中使用，聚苯胺作为最外层可以与环氧树脂很好的结合，解决以往的粉体吸波材料与粘结剂分散性界面结合力不好的问题。四种物质各自发挥作用又偶合在一起，增强电磁吸收。
具体实施方式
二:本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中的多壁碳纳米管直径为30 60nm，长度为5 25 μ m。其他步骤和参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三:本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤一得到的MWCNiyFe3O4纳米材料中Fe3O4层的厚度为2 8nm。其他步骤和参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四:本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤一和步骤二中加热的速率为4°C /min。其他步骤和参数与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五:本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤二得到的MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体中ZnO层厚度为I 7nm。其他步骤和参数与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六:本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤四得到的同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂中PANI层厚度为5 30nm。其他步骤和参数与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七:本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是步骤一、二和四中的磁分离为使用超顺磁铁吸附，然后水洗2 3次、再无水乙醇洗2 3次。其他步骤和参数与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八:本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是步骤一、二和四中的干燥为在30°C 40°C的条件下干燥。其他步骤和参数与具体实施方式
一至七之一相同。通过以下试验验证本发明的有益效果:试验1:本发明一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，按以下步骤进行:一、分别对IOOmg多壁碳纳米管、400mg乙酰丙酮铁以及25mL三甘醇进行超声分散IOmin,然后混合；然后通入N2作为保护气氛，5min后按照速率为4°C /min进行加热至沸腾，反应40min后，进行磁分离，收集固相物，再在30°C 40°C的条件下干燥，得到MWCNT/Fe304纳米材料；二、分别对IOOmg步骤二得到的MWCNT/Fe304纳米材料、400mg醋酸锌和25mL三甘醇进行超声分散lOmin，然后混合，再通N2作为保护气氛，5min后按照速率为4°C /min进行加热至沸腾，反应40min后，进行磁分离，收集固相物，再在30°C 40°C的条件下干燥，得到MWCNT/Fe304/Zn0 复合粉体；三、将50mgMWCNT/Fe304/Zn0复合粉体溶于25mL超纯水，然后超声分散15min，再在搅拌的条件下加入0.04mL苯胺,然后搅拌IOmin,得到复合物水溶液；四、称取0.092g过硫酸铵溶于5mL超纯水中，得到过硫酸铵水溶液，然后在滴加速率为0.05-0.5mL/s的条件下滴加到复合物水溶液中，再在4°C的条件下恒温反应6h，然后进行磁分离，收集固相物，再在30°C 40°C的条件下干燥，得到同轴电缆结构MWCNT/Fe304/ZnO/PANI微波吸收剂，即完成同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法。图1为本试验制备的同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的TEM图，从图中可以看出PANI包覆效果良好，无粒子脱落现象。图2为本试验制备的 同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的EDS能谱图，图2纵坐标光电子数为单位能量内每秒计数，从图中可以看出，样品中氮的含量高达28.28%，且体系中只有聚苯胺含有氮元素，这进一步证明了通过此种方法，可以实现聚苯胺对复合物的包覆。本试验制备的同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂，采用多壁碳纳米管作为最里层组分，具有良好的力学性能，可保证材料的力学性能；然后磁性材料Fe3O4原位组装在碳纳米管表面，形成介电和磁性的耦合；次外层进行ZnO包壳处理，使半导体ZnO壳层可优化界面结构增强吸收；最外层为介电损耗吸波材料聚苯胺(PANI)，其为导电聚合物并且可以使界面的结合更好，因为粉体吸波材料要分散在环氧树脂中使用，聚苯胺作为最外层可以与环氧树脂很好的结合，解决以往的粉体吸波材料与粘结剂分散性界面结合力不好的问题。四种物质各自发挥作用又偶合在一起，增强电磁吸收。
权利要求
1.一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，其特征在于同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法按以下步骤进行:一、分别对多壁碳纳米管、乙酰丙酮铁以及三甘醇进行超声分散，然后混合；然后在氮气作为保护气氛条件下加热至沸腾，反应20 60min后，进行磁分离，收集固相物，再干燥，得到MWCNT/Fe304纳米材料；其中多壁碳纳米管与乙酰丙酮铁的质量比为1: (2 8)，多壁碳纳米管与三甘醇质量体积比为Img: (0.1mL ImL)； 二、分别对步骤二得到的MWCNiyFe3O4纳米材料、醋酸锌和三甘醇进行超声分散，然后混合，然后在氮气作为保护气氛条件下加热至沸腾，反应20 60min后，进行磁分离，收集固相物，再干燥，得到MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体；其中MWCNT/Fe304纳米材料与醋酸锌的质量比为1: (2 8)，MWCNT/Fe304纳米材料与三甘醇的质量体积比为Img: (0.1mL ImT,)； 三、将MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体溶于超纯水中，然后超声分散10 20min，再在搅拌的条件下加入苯胺，然后搅拌8 20min，得到复合物水溶液；其中MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体与苯胺的质量体积比为Img: (0.0OOlmL 0.002mL); 四、称取过硫酸铵溶于超纯水中，得到过硫酸铵水溶液，然后在滴加速率为0.05-0.5mL/s的条件下，将过硫酸铵水溶液滴加到复合物水溶液中，再在O 25°C的条件下恒温反应2 10h，然后进行磁分离，收集固相物，再进行干燥，得到同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂，即完成同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法；其中MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体与过硫酸铵质量比为1: (0.5 2);过硫酸铵与超纯水的质量体积比为(0.0lg 0.04g): ImLo
2.根据权利要求1所述的一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，其特征在于步骤一中的多壁碳纳米管直径为30 60nm，长度为5 25 μ m。
3.根据权利要求1所述的一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，其特征在于步骤一得到的MWCNiyFe3O4纳米材料中Fe3O4层的厚度为2 8nm。
4.根据权利要求1所述的一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，其特征在于步骤一和步骤二中加热的速率为4°C /min。
5.根据权利要求1所述的一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，其特征在于步骤二得到的MWCNT/Fe304/Zn0复合粉体中ZnO层厚度为I 7nm。
6.根据权利要求1所述的一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，其特征在于步骤四得到的同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂中PANI层厚度为5 30nm。
7.根据权利要求1所述的一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，其特征在于步骤一、二和四中的磁分离为使用超顺磁铁吸附，然后水洗2 3次、再无水乙醇洗2 3次。
8.根据权利要求1所述的一种同轴电缆结构MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收剂的制备方法，其特征在于步骤一、 二和四中的干燥为在30°C 40°C的条件下干燥。
全文摘要
一种同轴电缆结构MWCNT/Fe3O4/ZnO/PANI微波吸收剂的制备方法，它涉及一种微波吸收剂的制备方法。本发明是要解决现有方法制备的吸波材料由于只限于二元和三元，与基体结合力不够好，而导致吸波效果不好的问题，制备方法为一、制备MWCNT/Fe3O4纳米材料；二、制备MWCNT/Fe3O4/ZnO复合粉体；三、制备复合物水溶液；四、制备过硫酸铵水溶液，然后滴加到复合物水溶液中，再在0～25℃的条件下恒温反应，然后进行磁分离，收集固相物，再干燥，得到同轴电缆结构MWCNT/Fe3O4/ZnO/PANI微波吸收剂，即完成本发明的制备方法。本发明应用于微波吸收材料领域。
文档编号C08K3/22GK103113580SQ20131007837
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者王志江, 刘晨宇, 徐用军, 姜兆华 申请人:哈尔滨工业大学