一种以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法与流程

本发明属于电磁波吸收材料合成领域，具体是一种以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法。

背景技术：
所谓吸波材料，指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。理想的吸波材料应当具有吸收频带宽、质量轻、厚度薄、物理机械性能好、使用简单等特点，其化学成分及结构应能使电磁波在其内的波长不因入射波的频率变化而改变。席夫碱类化合物作为一种新型的吸波材料有着广阔的应用前景，但是目前吸波效果较好的席夫碱材料仅有视黄基类席夫碱及其复合物，而视黄基类席夫碱制备困难、原料昂贵，大大限制了它在实际中的应用。为使席夫碱吸波材料有更广泛的应用，通过合成价格相对便宜而性能与视黄基席夫碱类似甚至更好的长链共轭小分子席夫碱，提高其吸波性能。共轭席夫碱通过与金属离子配位获得更优异的磁性能，使其在吸波领域有广阔的应用前景。公开号为CN1320602A名称为视黄基席夫碱铁复合物微波吸收剂及制备方法的中国专利，公开了视黄基席夫碱铁复合物的制备方法，发现其吸波频带宽，可兼容吸收雷达/红外之波，其质量仅为氧化铁的1/10，但是此吸波剂的缺点为：制备比较复杂，并且产率不高，成本较高。公开号为CN102295775A名称为碳纳米管/聚席夫碱聚合物及其制备方法和应用的中国专利文件，公开了碳纳米管与聚席夫碱的复合材料的制备方法和光致变色、酸致变色、电致变色方面的应用，此专利为碳纳米管与聚席夫碱进行简单的掺杂结构简单，并且未涉及到吸波性能的研究。公开号为CN102532889A名称为一种碳纳米管掺杂聚席夫碱/铁氧体复合隐身材料的中国专利文件，公开了碳纳米管掺杂聚席夫碱/铁氧体薄膜吸波材料，其特点是利用碳纳米管、席夫碱、纳米Fe3O4共混在一起，之间并无化学键的作用，使其结构简单，并且铁氧体存在密度大、高温性差的缺点。

技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法。该方法制备得到的席夫碱铁复合物的微观形貌为三维立体网络结构，增大了介电损耗能力和磁损耗能力，使其具有吸波性能强，吸收频带宽等优点。本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)席夫碱复合物的制备：将芳香二胺和芳香单醛或脂肪二醛两种醛中的一种溶于有机溶剂中，在磁力搅拌下加热至40℃-150℃，冷凝回流，反应2-4h，得到初级席夫碱；将氧化石墨烯和羧基碳纳米管溶于有机溶剂中，超声分散后加入到初级席夫碱中，继续反应2-4h，得到席夫碱复合物；所述氧化石墨烯和羧基碳纳米管的总质量是芳香二胺的1％-10％；其中氧化石墨烯:羧基碳纳米管的质量比＝1:10-200；(2)席夫碱铁复合物的制备：将步骤(1)得到的席夫碱复合物、FeCl3和氨基碳纳米管加入到有机溶剂中，反应4-10h，旋蒸除去有机溶剂，所得产物在真空烘箱中干燥10-12h，即得到席夫碱铁复合物；所述FeCl3与席夫碱复合物的摩尔比为1-9:1；氨基碳纳米管的质量是芳香二胺质量的2％-8％；(3)薄膜吸波材料的制备：将步骤(2)得到的席夫碱铁复合物放入球磨机中，在30r/min-180r/min的速度下混合均匀；然后将混合均匀的席夫碱铁复合物、碳纳米管和分散剂溶于有机溶剂中，超声分散0.5-4h，得到席夫碱铁复合物溶液；质量比为席夫碱铁复合物:碳纳米管:分散剂＝15-80:2-40:1-20；而后将聚乙烯醇加入到去离子水中，加热搅拌使其完全溶解，加热温度为80℃-160℃，得到质量百分浓度为8％-22％聚乙烯醇溶液；将席夫碱铁复合物溶液加入到聚乙烯醇溶液中，搅拌2-4h，再超声2-18h，得到薄膜吸波材料铸膜液；最后将薄膜吸波材料铸膜液倒在玻璃板上刮膜，然后自然晾干12-24h，得到以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料；所述有机溶剂为甲醇、冰醋酸、无水乙醇、丙酮、苯、甲苯、二氯甲烷、石油醚、二甲基亚砜、正己烷或四氢呋喃中的至少一种；所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、偶氮二异丁晴、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸、甘油、聚乙二醇、端羟基聚二甲基硅氧烷或三羟甲基丙烷中的至少一种。与现有技术相比，本发明有益效果在于：本发明采用的席夫碱铁复合物、碳纳米管、石墨烯都具有密度小，吸波效果好，耐候性强、耐高温等优点；所采用的聚乙烯醇不仅有良好的成膜性和粘合力，并且聚乙烯醇是维尼纶合成纤维的原料，为隐身薄膜转化成吸波纤维提供了良好基础。本发明合成的席夫碱铁复合物的微观形貌为三维立体网络结构，增大了介电损耗能力和磁损耗能力，使其具有吸波性能强，吸收频带宽等优点；并且制得的薄膜吸波材料吸波范围可调节、质量轻、厚度薄、物理机械性能好、成本低廉、制备简单，其中质量轻、厚度薄、吸波频带宽、吸波范围可调节是其最突出的优点。本发明制备的薄膜吸波材料吸波效果好，实现当薄膜厚度为2mm时，2-18GHz范围内有-20dB以上的反射率；薄膜厚度为0.2mm时，2-18GHz范围内有-10dB以上的反射率，吸收频带宽，并且吸收峰位置可调。附图说明图1为本发明以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法实施例1的反射率测试结果图；图2为本发明以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法实施例2的反射率测试结果图；图3为本发明以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法实施例3的反射率测试结果图；图4为本发明以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法实施例4的反射率测试结果图；图5为本发明以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法实施例5的反射率测试结果图；图6为本发明以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法实施例6的反射率测试结果图。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)席夫碱复合物的制备：将芳香二胺和芳香单醛或脂肪二醛两种醛中的一种溶于有机溶剂中，在磁力搅拌下加热至40℃-150℃，冷凝回流，反应2-4h，得到初级席夫碱；将氧化石墨烯和羧基碳纳米管溶于有机溶剂中，超声分散后加入到初级席夫碱中，继续反应2-4h，得到席夫碱复合物；所述芳香二胺与脂肪二醛的摩尔比是1.1:1；所述芳香二胺与芳香单醛的摩尔比是1.1:2；所述氧化石墨烯和羧基碳纳米管的总质量是芳香二胺的1％-10％；其中氧化石墨烯:羧基碳纳米管的质量比＝1:10-200；(2)席夫碱铁复合物的制备：将步骤(1)得到的席夫碱复合物、FeCl3和氨基碳纳米管加入到有机溶剂中，反应4-10h，旋蒸除去有机溶剂，所得产物在真空烘箱中干燥10-12h，即得到席夫碱铁复合物；所述FeCl3与席夫碱复合物的摩尔比为1-9:1；氨基碳纳米管的质量是芳香二胺质量的2％-8％；(3)薄膜吸波材料的制备：将步骤(2)得到的席夫碱铁复合物放入球磨机中，在30r/min-180r/min的速度下混合均匀；然后将混合均匀的席夫碱铁复合物、碳纳米管和分散剂溶于有机溶剂中，超声分散0.5-4h，得到席夫碱铁复合物溶液；质量比为席夫碱铁复合物:碳纳米管:分散剂＝15-80:2-40:1-20；而后将聚乙烯醇加入到去离子水中，加热搅拌使其完全溶解，加热温度为80℃-160℃，得到质量百分浓度为8％-22％聚乙烯醇溶液；将席夫碱铁复合物溶液加入到聚乙烯醇溶液中，搅拌2-4h，再超声2-18h，得到薄膜吸波材料铸膜液；最后将薄膜吸波材料铸膜液倒在玻璃板上刮膜，然后自然晾干12-24h，得到以席夫碱铁复合物为主要原料的薄膜吸波材料；所述有机溶剂为甲醇、冰醋酸、无水乙醇、丙酮、苯、甲苯、二氯甲烷、石油醚、二甲基亚砜、正己烷或四氢呋喃中的至少一种；所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、偶氮二异丁晴、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸、甘油、聚乙二醇、端羟基聚二甲基硅氧烷或三羟甲基丙烷中的至少一种。所述步骤(1)中的羧基碳纳米管为羧基多壁碳纳米管；所述步骤(2)中的氨基碳纳米管为氨基多壁碳纳米管。所述聚乙烯醇的型号1799。所述步骤(3)中的碳纳米管为多壁碳纳米管，具体为羧基多壁碳纳米管、氨基多壁碳纳米管、羟基多壁碳纳米管或镀镍多壁碳纳米管中的至少一种。所述初级席夫碱为脂肪族席夫碱或芳香族小分子席夫碱；所述脂肪族席夫碱是由脂肪二醛与芳香二胺经缩合反应而得。结构式为其中n为1-100的自然数。其中R1为戊二醛、乙二醛、丙酮醛或十二醛；R2为对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、联苯胺或3,3’—二甲基联苯胺。所述芳香族小分子席夫碱是由芳香单醛和芳香二胺反应而得。结构式如下:其中R2为对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、联苯胺或3,3’—二甲基联苯胺。R3为苯甲醛、肉桂醛或茉莉...