一种Z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料及其制备方法以及环氧树脂复合吸波材料

本发明涉及吸波材料，尤其涉及一种z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料及其制备方法以及环氧树脂复合吸波材料。

背景技术：

1、随着科学技术的快速发展，电气设备的使用在人类的生活生产中越来越广泛，但与此同时，所产生的电磁辐射对人体的健康、生活环境等方面造成了极大的危害。一方面，它可能加热人体细胞或干扰人体的固有电磁场，从而对人体健康产生不利影响，另一方面，高强度的电磁辐射可能会干扰数字设备的正常运行，从而影响通讯质量。因此，开发一种新型的电磁波吸收材料、有效地消除或衰减电磁辐射和电磁干扰已然成为了当前急需解决的关键问题。

2、目前，常见的吸波材料主要有金属磁性材料、铁氧体、导电碳材料、导电高分子材料等，它们都可通过电介质损耗、磁损耗和电阻损耗来吸收或衰减电磁波能量，将电磁能转化为热能。z型六角铁氧体作为一种使用较广泛的吸波材料，具有高频、高磁导率、高电阻率和较好的阻抗匹配性能，主要是通过磁损耗机制来衰减电磁波能量，但z型六角铁氧体密度较大，分散性差，使其适用范围受到限制。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料及其制备方法以及环氧树脂复合吸波材料。本发明将高密度的z型六角铁氧体与低密度的聚苯胺复合制备吸波材料，所得z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料具有双重损耗机制，吸收强、频带宽。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料，包括z型六角铁氧体吸波材料和包覆在所述z型六角铁氧体吸波材料表面的聚苯胺；所述z型六角铁氧体吸波材料的化学式为ba3co2fe24o41；以所述z型六角铁氧体和聚苯胺中苯胺单元的总摩尔量为100％计，所述z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料中z型六角铁氧体的摩尔分数为28～85％。

4、本发明还提供了上述方案所述z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

5、将可溶性铁盐、可溶性钴盐、可溶性钡盐和水混合，得到金属盐溶液；

6、向所述金属盐溶液中加入碱性溶液进行沉淀反应，得到前驱体；

7、将所述前驱体煅烧后，得到z型六角铁氧体吸波材料；

8、将所述z型六角铁氧体吸波材料、苯胺单体和质子酸混合，向所得混合溶液中加入氧化剂，使苯胺单体发生聚合反应，得到所述z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料。

9、优选的，所述金属盐溶液中铁离子的浓度为0.24～0.6mol/l，钴离子和铁离子的摩尔比为(0.02～0.2):1，钡离子和铁离子的摩尔比为(0.03～0.3):1；

10、所述可溶性铁盐为硝酸铁和/或氯化铁；所述可溶性钴盐为硝酸钴和/或氯化钴；所述可溶性钡盐为硝酸钡和/或氯化钡。

11、优选的，所述沉淀反应的温度为60～80℃，时间为1～3h；所述碱性溶液为碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液；所述碱性溶液中碳酸钠和氢氧化钠的总浓度为1.8～2.05mol/l；

12、所述金属盐溶液中铁离子、钴离子和钡离子的总浓度、碳酸钠和氢氧化钠的摩尔比为(1～3):(3～5):2。

13、优选的，所述煅烧的温度为1050～1350℃，时间为2～5h。

14、优选的，所述质子酸为磷酸、盐酸和硫酸中的一种或多种；所述质子酸的浓度为1.0～1.8mol/l；所述z型六角铁氧体吸波材料与苯胺单体的摩尔比为(0.3～6):1；

15、所述氧化剂为过氧化氢、重铬酸钾、过硫酸铵和过碳酸钠中的一种或多种；所述氧化剂与苯胺单体的摩尔比为0.45～1.25:1；所述聚合反应的时间为6～10h，温度为0～5℃。

16、本发明还提供了一种z型六角铁氧体/聚苯胺/环氧树脂复合吸波材料，制备原料包括环氧树脂、环氧固化剂以及z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料；所述z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料为上述方案所述的z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料或上述方案所述制备方法制备的z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料。

17、优选的，所述环氧树脂的质量为所述z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料质量的10～30％；所述环氧固化剂的质量为所述z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料质量的5～10％。

18、优选的，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、双酚f型环氧树脂和脂环族类环氧树脂中的至少一种，所述环氧固化剂为邻苯二甲酸酐类固化剂、脂肪族多元胺类固化剂和聚酰胺类固化剂中的至少一种。

19、本发明还提供了上述方案所述z型六角铁氧体/聚苯胺/环氧树脂复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

20、将环氧树脂、z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料和环氧固化剂混合后依次进行压制成型和烘烤，冷却后得到所述z型六角铁氧体/聚苯胺/环氧树脂复合吸波材料。

21、本发明提供了一种z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料，包括z型六角铁氧体吸波材料和包覆在所述z型六角铁氧体吸波材料表面的聚苯胺；所述z型六角铁氧体吸波材料的化学式为ba3co2fe24o41；以所述z型六角铁氧体和聚苯胺中苯胺单元的总摩尔量为100％计，所述z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料中z型六角铁氧体的摩尔分数为25～85％。聚苯胺是一种导电聚合物，主要是通过电损耗机制来衰减电磁波能量，且具有密度小、电导率可控、结构多样化、原料易得、成本低等特点。本发明将高密度的z型六角铁氧体与低密度的聚苯胺复合制备的吸波材料，一方面，可以调整复合材料的密度，改善吸波材料的阻抗匹配；另一方面，聚苯胺(pani)属于电损耗型吸波材料，而z型六角铁氧体属于磁损耗型吸波材料，二者复合具有协同作用，使得复合材料具有多重损耗机制，且聚苯胺(pani)的π电子与z型六角铁氧体中金属离子的空轨道之间存在相互作用，聚苯胺(pani)中部分原子的非定域反键轨道与z型六角铁氧体中金属离子的d电子相互作用，使得复合吸波材料表面的电荷转移增强，此外，聚苯胺(pani)与z型六角铁氧体之间产生的界面极化极大地提高了材料的极化作用，进而提高复合材料的吸波性能，以达到吸收强、频带宽的目的。综上所述，本发明提供的z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料有着广阔的应用前景和巨大的应用价值。

22、本发明还提供了上述方案所述z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料的制备方法，本发明采用共沉淀法制备z型六角铁氧体，所得z型六角铁氧体具有纯度高、活性高的特点，且更适用于工业化应用；本发明采用化学氧化原位聚合法在z型六角铁氧体表面包覆聚苯胺，一方面制备成本低，适合大批量生产，另一方面，采用该方法制得的聚苯胺相比于其他方法而言，环境稳定性更好，导电性更高。

23、实施例结果表明，本发明制备的z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料(x＝0.6时)的最小反射损耗为-48.41db，最大吸波频率为14.88ghz，反射损耗值低于-10db(＞90％的电磁波吸收率)的最大频宽为10.96ghz。

24、本发明还提供了一种z型六角铁氧体/聚苯胺/环氧树脂复合吸波材料，将上述方案所述的z型六角铁氧体/聚苯胺复合吸波材料和环氧树脂复合，所得复合吸波材料的吸波性能好，反射损耗小，吸收强，频带宽。