專利名稱：一種同軸電纜結構MWCNT/Fe₃O₄/ZnO/PANI微波吸收劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微波吸收劑的制備方法。
背景技術：
由于近年來科學技術的飛速發(fā)展，高科技電子產(chǎn)品在改善人類生活的同時，伴隨其產(chǎn)生的電磁輻射也對人類身體健康帶來嚴重危害，所以吸波材料在電視廣播、電子器件及微波輻射防護等民用方面的研究也日益受到重視。此外，隨著現(xiàn)代探測和制導技術的發(fā)展，武器生存能力面臨嚴峻考驗，為適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，降低武器裝備被發(fā)現(xiàn)概率的吸波技術迅速成為世界各國的研究熱點。目前的微波吸收材料按損耗機理，可分為電損耗型和磁損耗型。對于電損耗型吸波材料，電磁能主要衰減在材料的電阻和介電極化弛豫損耗上，這種吸波材料包括高分子導電聚合物、石墨、碳化硅等。磁損耗型吸波材料包括鐵氧體、羰基鐵、多晶鐵纖維等，其吸波機理主要為磁滯損耗和鐵磁共振損耗。但是現(xiàn)有的吸波材料只限于二元和三元，而且和基體結合力不夠好，吸波效果難以達到應用條件。

發(fā)明內容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法制備的吸波材料由于只限于二元和三元，與基體結合力不夠好，而導致吸波效果不好的問題，提供了一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法。本發(fā)明一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，按以下步驟進行:一、分別對多壁碳納米管、乙酰`丙酮鐵以及三甘醇進行超聲分散，然后混合；然后在氮氣作為保護氣氛條件下加熱至沸騰，反應20 60min后，進行磁分離，收集固相物，再干燥，得到MWCNiyFe3O4納米材料；其中多壁碳納米管與乙酰丙酮鐵的質量比為1: (2 8),多壁碳納米管與三甘醇質量體積比為Img: (0.1mL ImL);二、分別對步驟二得到的MWCNT/Fe304納米材料、醋酸鋅和三甘醇進行超聲分散，然后混合，然后在氮氣作為保護氣氛條件下加熱至沸騰，反應20 60min后，進行磁分離，收集固相物，再干燥，得到MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體；其中MWCNT/Fe304納米材料與醋酸鋅的質量比為1: (2 8)，MWCNiyFe3O4納米材料與三甘醇的質量體積比為Img: (0.1mL ImT,)；三、將MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體溶于超純水中，然后超聲分散10 20min，再在攪拌的條件下加入苯胺，然后攪拌8 20min，得到復合物水溶液；其中MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體與苯胺的質量體積比為Img: (0.0OOlmL 0.002mL);四、稱取過硫酸銨溶于超純水中，得到過硫酸銨水溶液，然后在滴加速率為
0.05-0.5mL/s的條件下，將過硫酸銨水溶液滴加到復合物水溶液中，再在O 25°C的條件下恒溫反應2 10h，然后進行磁分離，收集固相物，再進行干燥，得到同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑，即完成同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法；其中MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體與過硫酸銨質量比為1: (0.5 2);過硫酸銨與超純水的質量體積比為(0.0lg 0.04g): 1mLo本發(fā)明包含以下有益效果:當吸波材料以介電材料和磁性材料在納米尺度結合時，可大大提高材料的微波吸收性能；此外，多界面體系中，因為界面極化作用的加強也會大大提高材料的吸波性能，本發(fā)明為四元偶合體系，組分越多界面極化越強，可增強微波吸收效果；粉體吸波材料與粘結劑分散性界面結合力不好，在同軸電纜結構的最外層是一層聚合物，可以使界面結合更好。本發(fā)明制備的同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑，采用多壁碳納米管作為最里層組分，具有良好的力學性能，可保證材料的力學性能；然后磁性材料Fe3O4原位組裝在碳納米管表面，形成介電和磁性的耦合；次外層進行ZnO包殼處理，使半導體ZnO殼層可優(yōu)化界面結構增強吸收；最外層為介電損耗吸波材料聚苯胺(PANI)，其為導電聚合物并且可以使界面的結合更好，因為粉體吸波材料要分散在環(huán)氧樹脂中使用，聚苯胺作為最外層可以與環(huán)氧樹脂很好的結合，解決以往的粉體吸波材料與粘結劑分散性界面結合力不好的問題。四種物質各自發(fā)揮作用又耦合在一起，增強電磁波吸收。


圖1為本試驗制備的同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的TEM圖；圖2為本試驗制備的同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的EDS能譜圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:本實施方式一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，按以下步驟進行:一、分別對多壁碳納米管、乙酰丙酮鐵以及三甘醇進行超聲分散，然后混合；然后在氮氣作為保護氣氛條件下加熱至沸騰，反應20 60min后，進行磁分離，收集固相物，再干燥，得到MWCNiyFe3O4納米材料；其中多壁碳納米管與乙酰丙酮鐵的質量比為1: (2 8)，多壁碳納米管與三甘醇質量體積比為Img: (0.1mL ImL)；二、分別對步驟二得到的MWCNT/Fe304納米材料、醋酸鋅和三甘醇進行超聲分散，然后混合，然后在氮氣作為保護氣氛條件下加熱至沸騰，反應20 60min后，進行磁分離，收集固相物，再干燥，得到MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體；其中MWCNT/Fe304納米材料與醋酸鋅的質量比為1: (2 8)，MWCNiyFe3O4納米材料與三甘醇的質量體積比為Img: (0.1mL ImT,)；三、將MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體溶于超純水中，然后超聲分散10 20min，再在攪拌的條件下加入苯胺，然后攪拌8 20min，得到復合物水溶液；其中MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體與苯胺的質量體積比為Img: (0.0OOlmL 0.002mL);四、稱取過硫酸銨溶于超純水中，得到過硫酸銨水溶液，然后在滴加速率為
0.05-0.5mL/s的條件下，將過硫酸銨水溶液滴加到復合物水溶液中，再在O 25°C的條件下恒溫反應2 10h，然后進行磁分離，收集固相物，再進行干燥，得到同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑，即完成同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法；其中MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體與過硫酸銨質量比為1: (0.5 2);過硫酸銨與超純水的質量體積比為(0.0lg 0.04g): ImLo當吸波材料以介電材料和磁性材料在納米尺度結合時，可大大提高材料的微波吸收性能；此外，多界面體系中，因為界面極化作用的加強也會大大提高材料的吸波性能，本實施方式為四元偶合體系，組分越多界面極化越強，可增強微波吸收效果；粉體吸波材料與粘結劑分散性界面結合力不好，在同軸電纜結構的最外層是一層聚合物，可以使界面結合更好。本實施方式制備的同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑，采用多壁碳納米管作為最里層組分，具有良好的力學性能，可保證材料的力學性能；然后磁性材料Fe3O4原位組裝在碳納米管表面，形成介電和磁性的耦合；次外層進行ZnO包殼處理，使半導體ZnO殼層可優(yōu)化界面結構增強吸收；最外層為介電損耗吸波材料聚苯胺(PANI)，其為導電聚合物并且可以使界面的結合更好，因為粉體吸波材料要分散在環(huán)氧樹脂中使用，聚苯胺作為最外層可以與環(huán)氧樹脂很好的結合，解決以往的粉體吸波材料與粘結劑分散性界面結合力不好的問題。四種物質各自發(fā)揮作用又偶合在一起，增強電磁吸收。
具體實施方式
二:本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中的多壁碳納米管直徑為30 60nm，長度為5 25 μ m。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一得到的MWCNiyFe3O4納米材料中Fe3O4層的厚度為2 8nm。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一或二相同。

具體實施方式
四:本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟一和步驟二中加熱的速率為4°C /min。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五:本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟二得到的MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體中ZnO層厚度為I 7nm。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六:本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟四得到的同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑中PANI層厚度為5 30nm。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七:本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟一、二和四中的磁分離為使用超順磁鐵吸附，然后水洗2 3次、再無水乙醇洗2 3次。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八:本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟一、二和四中的干燥為在30°C 40°C的條件下干燥。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至七之一相同。通過以下試驗驗證本發(fā)明的有益效果:試驗1:本發(fā)明一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，按以下步驟進行:一、分別對IOOmg多壁碳納米管、400mg乙酰丙酮鐵以及25mL三甘醇進行超聲分散IOmin,然后混合；然后通入N2作為保護氣氛，5min后按照速率為4°C /min進行加熱至沸騰，反應40min后，進行磁分離，收集固相物，再在30°C 40°C的條件下干燥，得到MWCNT/Fe304納米材料；二、分別對IOOmg步驟二得到的MWCNT/Fe304納米材料、400mg醋酸鋅和25mL三甘醇進行超聲分散lOmin，然后混合，再通N2作為保護氣氛，5min后按照速率為4°C /min進行加熱至沸騰，反應40min后，進行磁分離，收集固相物，再在30°C 40°C的條件下干燥，得到MWCNT/Fe304/Zn0 復合粉體；三、將50mgMWCNT/Fe304/Zn0復合粉體溶于25mL超純水，然后超聲分散15min，再在攪拌的條件下加入0.04mL苯胺,然后攪拌IOmin,得到復合物水溶液；四、稱取0.092g過硫酸銨溶于5mL超純水中，得到過硫酸銨水溶液，然后在滴加速率為0.05-0.5mL/s的條件下滴加到復合物水溶液中，再在4°C的條件下恒溫反應6h，然后進行磁分離，收集固相物，再在30°C 40°C的條件下干燥，得到同軸電纜結構MWCNT/Fe304/ZnO/PANI微波吸收劑，即完成同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法。圖1為本試驗制備的同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的TEM圖，從圖中可以看出PANI包覆效果良好，無粒子脫落現(xiàn)象。圖2為本試驗制備的 同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的EDS能譜圖，圖2縱坐標光電子數(shù)為單位能量內每秒計數(shù)，從圖中可以看出，樣品中氮的含量高達28.28%，且體系中只有聚苯胺含有氮元素，這進一步證明了通過此種方法，可以實現(xiàn)聚苯胺對復合物的包覆。本試驗制備的同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑，采用多壁碳納米管作為最里層組分，具有良好的力學性能，可保證材料的力學性能；然后磁性材料Fe3O4原位組裝在碳納米管表面，形成介電和磁性的耦合；次外層進行ZnO包殼處理，使半導體ZnO殼層可優(yōu)化界面結構增強吸收；最外層為介電損耗吸波材料聚苯胺(PANI)，其為導電聚合物并且可以使界面的結合更好，因為粉體吸波材料要分散在環(huán)氧樹脂中使用，聚苯胺作為最外層可以與環(huán)氧樹脂很好的結合，解決以往的粉體吸波材料與粘結劑分散性界面結合力不好的問題。四種物質各自發(fā)揮作用又偶合在一起，增強電磁吸收。
權利要求
1.一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，其特征在于同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法按以下步驟進行:一、分別對多壁碳納米管、乙酰丙酮鐵以及三甘醇進行超聲分散，然后混合；然后在氮氣作為保護氣氛條件下加熱至沸騰，反應20 60min后，進行磁分離，收集固相物，再干燥，得到MWCNT/Fe304納米材料；其中多壁碳納米管與乙酰丙酮鐵的質量比為1: (2 8)，多壁碳納米管與三甘醇質量體積比為Img: (0.1mL ImL)； 二、分別對步驟二得到的MWCNiyFe3O4納米材料、醋酸鋅和三甘醇進行超聲分散，然后混合，然后在氮氣作為保護氣氛條件下加熱至沸騰，反應20 60min后，進行磁分離，收集固相物，再干燥，得到MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體；其中MWCNT/Fe304納米材料與醋酸鋅的質量比為1: (2 8)，MWCNT/Fe304納米材料與三甘醇的質量體積比為Img: (0.1mL ImT,)； 三、將MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體溶于超純水中，然后超聲分散10 20min，再在攪拌的條件下加入苯胺，然后攪拌8 20min，得到復合物水溶液；其中MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體與苯胺的質量體積比為Img: (0.0OOlmL 0.002mL); 四、稱取過硫酸銨溶于超純水中，得到過硫酸銨水溶液，然后在滴加速率為0.05-0.5mL/s的條件下，將過硫酸銨水溶液滴加到復合物水溶液中，再在O 25°C的條件下恒溫反應2 10h，然后進行磁分離，收集固相物，再進行干燥，得到同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑，即完成同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法；其中MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體與過硫酸銨質量比為1: (0.5 2);過硫酸銨與超純水的質量體積比為(0.0lg 0.04g): ImLo
2.根據(jù)權利要求1所述的一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，其特征在于步驟一中的多壁碳納米管直徑為30 60nm，長度為5 25 μ m。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，其特征在于步驟一得到的MWCNiyFe3O4納米材料中Fe3O4層的厚度為2 8nm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，其特征在于步驟一和步驟二中加熱的速率為4°C /min。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，其特征在于步驟二得到的MWCNT/Fe304/Zn0復合粉體中ZnO層厚度為I 7nm。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，其特征在于步驟四得到的同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑中PANI層厚度為5 30nm。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，其特征在于步驟一、二和四中的磁分離為使用超順磁鐵吸附，然后水洗2 3次、再無水乙醇洗2 3次。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種同軸電纜結構MWCNT/Fe304/Zn0/PANI微波吸收劑的制備方法，其特征在于步驟一、 二和四中的干燥為在30°C 40°C的條件下干燥。
全文摘要
一種同軸電纜結構MWCNT/Fe3O4/ZnO/PANI微波吸收劑的制備方法，它涉及一種微波吸收劑的制備方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法制備的吸波材料由于只限于二元和三元，與基體結合力不夠好，而導致吸波效果不好的問題，制備方法為一、制備MWCNT/Fe3O4納米材料；二、制備MWCNT/Fe3O4/ZnO復合粉體；三、制備復合物水溶液；四、制備過硫酸銨水溶液，然后滴加到復合物水溶液中，再在0～25℃的條件下恒溫反應，然后進行磁分離，收集固相物，再干燥，得到同軸電纜結構MWCNT/Fe3O4/ZnO/PANI微波吸收劑，即完成本發(fā)明的制備方法。本發(fā)明應用于微波吸收材料領域。
文檔編號C08K3/22GK103113580SQ20131007837
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權日2013年3月12日
發(fā)明者王志江, 劉晨宇, 徐用軍, 姜兆華 申請人:哈爾濱工業(yè)大學