一種二茂鐵基手性聚席夫堿鹽/石墨烯復(fù)合吸波材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種二茂鐵基手性聚席夫堿鹽/石墨烯復(fù)合吸波材料，涉及一種電磁波復(fù)合吸波材料及其制備方法，特別是提供一種雷達隱身復(fù)合材料，屬于吸波材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]吸波材料是指能吸收投射到它表面的電磁波能量，并通過材料的介質(zhì)損耗使電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能或其它形式的能量的一類材料，吸波材料一般要求高吸收、頻帶寬、質(zhì)量輕以及在所使用的環(huán)境下結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定等特點，常用的吸波材料主要有:鐵氧體，金屬微粉，半導體材料，導電高聚物，碳黑，多晶鐵纖維等，目前，國內(nèi)外傳統(tǒng)的隱身涂料仍以強吸收為主要目標，存在大量突出問題有待解決:較窄的吸收頻寬無法對抗寬頻段雷達波的綜合偵察，吸波效率低；吸波材料密度大和厚度大會大幅增加系統(tǒng)重量，影響系統(tǒng)的機動性；涂層與基體的結(jié)合強度不足，易脫落。
[0003]公公開號為CN101550003 A，名為納米石墨烯基復(fù)合吸波材料及其制備方法，公開了一種納米石墨烯基復(fù)合吸波材料，復(fù)合材料包括石墨烯和納米微粒沉積材料。其特點在于用金屬或金屬氧化物納米微粒沉積在石墨烯的表面和層間，通過金屬鹽與石墨烯采用電沉積方式獲得。該材料在低頻段具有較強的電磁波吸收，在6.7GHz處可達到最大損耗-32dB，但其高于-5dB的吸收頻帶不足2GHz，頻帶較窄，同時采用電沉積法制備，電解液對環(huán)境會造成一定的污染。公開號為CN103725080 A，名為涂層型二茂鐵高分子磁體-半導體配合物復(fù)合吸波材料及制備方法的中國專利文件，公開了一種納米級粉狀體二茂鐵高分子磁體-半導體配合物與電損耗材料添加劑制成復(fù)合吸波材料的制備方法。該復(fù)合吸波材料可方便的噴涂于任何形狀的金屬基材表面，生成堅韌彈性的吸波涂層，在2-12GHZ，最大衰減可達到-14dB，其吸收頻帶最寬可達到7.5 GHz，主要缺點是吸收強度不高。專利號為103483517 A，名為一種手性聚席夫堿鹽/鐵氧體吸波材料及其制備方法。公開了一種手性聚席夫堿鹽/鐵氧體吸波材料及其制備方法，該材料以一種手性聚席夫堿Ag鹽作為導電材料，鐵氧體作為磁損耗材料進行電磁匹配。厚度為1.5mm時，在8-18GHz,但其低于_5dB的吸收頻帶為6.08 GHz，z最大衰減可達到-17.2dB，主要缺點是吸收強度不高以及鐵氧體作為吸波材料具有質(zhì)量大，密度大的缺點。
[0004]手性般吸波材料與一般吸波材料相比，具有三個顯著特點:一是電磁場的交叉極化；二是調(diào)整手性參數(shù)比調(diào)整介電參數(shù)和磁導率容易，可以在較寬的頻帶上滿足無反射要求；三是手性材料的頻率敏感性比介電常數(shù)和磁導率小，容易實現(xiàn)寬頻吸收。二茂鐵具有芳香性、高穩(wěn)定性及良好的溶解性，使得它更易與其他有機官能團進行化學組合，制備出具有電、光、磁等特性的功能材料。將二茂鐵基引入手性聚席夫堿中形成電損耗材料，進而與石墨烯等導電材料復(fù)合，在提高吸波性能、擴展吸波頻帶方面具有很大潛能。
[0005]本發(fā)明中的二茂鐵基手性聚席夫堿鹽/石墨烯復(fù)合吸波材料在厚度為2.0mm,頻率為12.1GHz處可達到最大吸收-22.95dB，且反射損耗達到_5dB以下的頻帶寬為9.1GHz(8.9-18)。該吸波材料在厚度為2.5mm，在2-18GHZ，可達到最大衰減-20.6dB。低于_5dB的吸收頻帶為8.4(6.9-15.3) GHz。手性聚Schiff堿為低密度的有機材料，石墨烯也具有密度小的優(yōu)點，將兩者結(jié)合解決了普通吸波材料密度大，厚度大，吸收強度不高的問題，同時低于_5dB的吸收頻帶得到較大的擴展，最高可達到9.1 GHz，與現(xiàn)有吸波材料相比，性能優(yōu)異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有電磁波吸收材料存在的不足，提供一種二茂鐵基手性席夫堿鹽/石墨烯復(fù)合吸波材料及其制備方法，本發(fā)明的制備產(chǎn)物二茂鐵基手性聚席夫堿鹽/石墨烯復(fù)合吸波材料具有吸波性能強、密度小、厚度小，性能穩(wěn)定、制備簡單的優(yōu)點。
[0007]本發(fā)明一種二茂鐵基手性聚席夫堿鹽/石墨烯復(fù)合吸波材料中，所述的二茂鐵基手性聚席夫堿鹽與整個復(fù)合材料的質(zhì)量比為的1:4~5，石墨烯與整個復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:10~20，石蠟基體與整個復(fù)合材料的質(zhì)量比為7:10。制備步驟為:
(I)二茂鐵甲醛與無水乙醇按照lg/5ml的比例，將二茂鐵甲醛加入無水乙醇中攪拌溶解，回流條件下升溫至50°C，得到二茂鐵甲醛溶液。
[0008](2)手性(R)-1, 2-丙二胺與無水乙醇按照lg/10ml的比例，將手性(R)-1, 2-丙二胺無水乙醇溶液緩慢滴入二茂鐵甲醛溶液中，30min之內(nèi)滴完后在50°C下氮氣保護攪拌回流反應(yīng)5小時，得到溶液A。
[0009](3)將溶液A進行過濾，所得濾餅在40°C下真空干燥12h，得到二茂鐵基手性雙席夫堿。
[0010](4) 二茂鐵基手性雙席夫堿與三氯甲烷按照lg/5ml的比例，將二茂鐵基手性雙席夫堿溶于三氯甲烷中，冷凝回流條件下升溫至60°C ;分別將濃度為lg/2ml的對苯二甲酰氯的三氯甲烷溶液和濃度為lg/10ml三氯化鋁的硝基苯溶液緩慢加入二茂鐵基手性雙席夫堿溶液中，升溫至80°C，氮氣保護攪拌回流反應(yīng)24小時，得到溶液B。
[0011 ] (5)硫酸亞鐵與蒸餾水按照lg/lml的比例配置成水溶液，在溶液B中加入硫酸亞鐵水溶液，氮氣保護攪拌回流反應(yīng)24小時，隨后將所得溶液減壓抽濾，所得濾餅依次用三氯甲烷、無水乙醇洗滌2-3次后，真空干燥12小時，得到二茂鐵基手性聚席夫堿鹽。
[0012](6)將二茂鐵基手性席夫堿鹽放入無水乙醇中進行超聲分散，得到二茂鐵基手性聚席夫堿鹽無水乙醇懸浮液；將石墨烯放入無水乙醇中進行超聲分散，得到石墨烯無水乙醇分散液；將二茂鐵基手性聚席夫堿鹽懸浮液加入石墨烯無水乙醇分散液中進行超聲分散，得到共混物；將共混物進行過濾，得到的濾餅于40°C下干燥12h后，放入球磨機中以150r/min的轉(zhuǎn)速球磨20分鐘，得到的二茂鐵基手性聚席夫堿鹽/石墨稀復(fù)合吸波介質(zhì)再與石蠟基體充分混合，制得二茂鐵基手性聚席夫堿鹽/石墨烯復(fù)合吸波材料。
[0013]所述的二茂鐵甲醛與手性(R)-1，2-丙二胺的摩爾比為2:1。
[0014]所述的二茂鐵基手性雙席夫堿與對苯二甲酰氯、三氯化鋁和硫酸亞鐵的摩爾比為:1: 1:5:1。硫酸亞鐵水溶液與溶液B的體積比為1:50。
[0015]所述的二茂鐵基手性聚席夫堿鹽為(R)-l，2-丙二胺縮二茂鐵甲醛聚席夫堿鐵土卜
ΠΤΤ.0
[0016]所述的石墨稀電導率為lO-lOOS/cm。
[0017]所述的二茂鐵基手性聚席夫堿鹽與石墨烯質(zhì)量比例為2?5:1。
[0018]所述的二茂鐵基手性聚席夫堿鹽/石墨烯復(fù)合吸波介質(zhì)與石蠟基體的質(zhì)量比為3:7。
[0019]
本發(fā)明優(yōu)點
本發(fā)明具有吸波性能強、吸波頻帶寬、密度小、厚度小、性能穩(wěn)定、制備簡單的優(yōu)點。手性材料的螺旋結(jié)構(gòu)能引起電磁波的交叉極化，通過調(diào)節(jié)手性參數(shù)易實現(xiàn)寬頻吸收。二茂鐵基聚席夫堿鹽屬于有機磁體，比重小，易熱壓成型，對電磁波具有磁損耗。石墨烯同樣具有比重小的優(yōu)點，性能穩(wěn)定，對電磁波具有電損耗。該復(fù)合吸波材料可以通過比例的條件實現(xiàn)電磁阻抗匹配，通過二茂鐵基手性聚席夫堿鹽與石墨烯的協(xié)同增效作用可以獲得了優(yōu)異的吸波效果。
【具體實施方式】
[0020]實施例1
(1)將0.04mol 二茂鐵甲醛加入43ml無水乙醇中攪拌溶解，回流條件下升溫至50°C，
得到二茂鐵甲醛溶液。
[0021](2)將0.02mol手性(R)-1, 2-丙二胺溶于15ml無水乙醇中；將手性(R)-1, 2-丙二胺溶液緩慢滴入二茂鐵甲醛溶液中，30min之內(nèi)滴完后在50°C下氮氣保護攪拌回流反應(yīng)5小時，得到溶液A。
[0022](3)將溶液A進行過濾，所得濾餅在40°C下真空干燥12h，得到二茂鐵基手性(R) -1, 2-丙二胺雙席夫堿。
[0023](4)將0.0lmol 二茂鐵基手性(R) _1，2-丙二胺雙席夫堿溶于14mL三氯甲烷中，冷凝回流條件下升溫至60°C，將0.0lmol對苯二甲酰氯、0.05mol三氯化鋁分別溶于30mL三氯甲烷、30mL硝基苯中，緩慢加入二茂鐵基手性(R)-1，2-丙二胺雙席夫堿的三氯甲烷溶液中，升高溫度至80°C，氮氣保護攪拌回流反應(yīng)24小時，得到溶液B。
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