磁性低紅外輻射復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種磁性低紅外輻射復(fù)合材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 低紅外輻射涂層具備低熱輻射和熱屏蔽功能，在熱控、節(jié)能、隱身偽裝等諸多國(guó)民 經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域均具有廣闊應(yīng)用前景。低紅外輻射涂層通常由紅外反射顏料、著色顏料和粘合劑 組成，其中紅外反射顏料是主體功能介質(zhì)，承載涂層的高紅外反射（低紅外輻射）功能；金 屬顏料是目前應(yīng)用最為成熟普遍的紅外反射顏料，其中片狀鋁粉又因價(jià)廉易得而成為低紅 外輻射涂層的首選顏料。鋁粉顏料雖然具有優(yōu)異的熱紅外反射特性，但其高反射特性同時(shí) 又涵蓋了從可見(jiàn)光到微波的主要電磁頻段，這導(dǎo)致其在低紅外輻射涂層中的應(yīng)用存在如下 問(wèn)題：
[0003] 首先，可見(jiàn)光波段的高反射會(huì)帶來(lái)涂層高亮度和高反光問(wèn)題，無(wú)論是節(jié)能、熱控等 領(lǐng)域，還是隱身等應(yīng)用背景，都應(yīng)當(dāng)盡量避免；前者會(huì)引起視覺(jué)美觀上的不足和一定程度的 光污染，后者則直接導(dǎo)致可見(jiàn)光隱身性能的惡化。其次，微波頻段的高反射則會(huì)限制該類顏 料的應(yīng)用。諸多應(yīng)用場(chǎng)合均需要低紅外輻射涂層能夠?qū)ξ⒉ň哂休^好的透過(guò)特性，以免干 擾涂層內(nèi)部的其它材料或器件的微波工作特性；鋁粉具有高介電常數(shù)，且無(wú)磁性，因此從阻 抗匹配的角度，非常不利于微波透過(guò)。通常，降低介電常數(shù)并適度提升其微波磁參數(shù)，有利 于增加該類顏料及涂層的微波透過(guò)特性。
[0004] 根據(jù)朗伯定律：
[0005] 1 = 1," (1)
[0006] 其中a為均勻介質(zhì)的吸收系數(shù)a= 4Jrk/A，k為消光系數(shù)。公式（1)表明輻射 光穿過(guò)厚度為d的介質(zhì)時(shí)，其輻射強(qiáng)度I會(huì)呈指數(shù)衰減，輻射的波長(zhǎng)越短，介質(zhì)對(duì)其的吸收 系數(shù)越高。
[0007] 材料的包覆處理是一類重要的材料改性方法，核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料將一定厚度的殼 層均勻包覆于核層材料的表面，有可能同時(shí)兼顧兩種材料的性能。本發(fā)明將氧化物包覆在 金屬鋁粉表面，在有效降低了鋁粉可見(jiàn)光亮度的同時(shí)，顯著提升材料的微波傳輸特性。國(guó)內(nèi) 外也有研宄人員采用包覆的方法開(kāi)展了相關(guān)研宄工作。中國(guó)發(fā)明專利CN100569870C利用 直接在水溶液中空氣氧化的辦法制備了Al/Fe304復(fù)合材料，得到了一種棕褐色顏料；但該 方法需要在水相中反應(yīng)，且需要較高的溫度（65-98°C)，由于鋁粉反應(yīng)活性較高，直接在水 溶液中高溫反應(yīng)通常需要對(duì)鋁粉進(jìn)行防腐蝕處理。同時(shí)由于溶液中存在均相成核與異相成 核的競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程，根據(jù)成核理論，當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高，成核推動(dòng)力大于均相成核勢(shì)皇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種磁性低紅外輻射復(fù)合材料，其特征在于：所述材料由片狀鋁粉和附著在鋁粉表 面的納米級(jí)四氧化三鐵小顆粒構(gòu)成，其中四氧化三鐵與鋁粉的摩爾比為丨I: 1-0.1: 1，所 述納米級(jí)四氧化三鐵小顆粒的晶粒尺寸為10-40納米。
2. 如權(quán)利要求1所述的磁性低紅外輻射復(fù)合材料，其特征在于：片狀鋁粉的粒徑為 20_50um。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的磁性低紅外輻射復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如 下步驟： ⑴稱取鋁粉，加入表面活性劑，放入無(wú)水乙醇中超聲10_30min形成含鋁粉的乙醇液； (2) 以FeCl2 · 4H20為溶質(zhì)、無(wú)水乙醇為溶劑配制成氯化亞鐵溶液，溶液中FeCl2 · 4H20 的濃度為〇. 04-0. 3mol/L，其中FeCl2 · 4H20與所述鋁粉的摩爾比為0. 05 :1-0. 3 :1 ; (3) 將碳酸鈉放入去離子水中配制成碳酸鈉溶液，碳酸鈉和所述FeCl2 · 4H20溶質(zhì)的摩 爾比為1:1-2:1 ; (4) 將所述含鋁粉的乙醇液移入三口燒瓶中，采用機(jī)械攪拌，分別將上述氯化亞鐵溶 液和碳酸鈉溶液放入滴液漏斗和醫(yī)用滴液瓶中，控制氯化亞鐵溶液的滴加速度為25ml/ h-50ml/h，碳酸鈉溶液的滴加速度為10-20ml/h，反應(yīng)溫度為20-60°C，滴加完全直至反應(yīng) 完成得到前驅(qū)體； (5) 將上述前驅(qū)體清洗后在40-80°C條件下烘干2-6h，然后在250-350°C條件下煅燒 3_6h制得粉末； (6) 將上述粉末放入反應(yīng)釜中，在200-250°C、溶劑為乙二胺的條件下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng) 得到樣品； (7) 將上述樣品研磨，過(guò)篩得到目標(biāo)產(chǎn)物。
4. 如權(quán)利要求3所述的磁性低紅外輻射復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述鋁粉 為漂浮型片狀鋁粉。
5. 如權(quán)利要求3所述的磁性低紅外輻射復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述表面 活性劑選自SDBS、SDS、PEG400其中的一種。
6. 如權(quán)利要求3所述的磁性低紅外福射復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟 (2) 中FeCl2 · 4H20與所述鋁粉的摩爾比優(yōu)選為0. 15:1。
7. 如權(quán)利要求3所述的磁性低紅外福射復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟 (3) 進(jìn)一步為：將碳酸鈉放入45-90mL的去離子水中配制成澄清透明的溶液，碳酸鈉的濃度 為0. 17mol/L-2mol/L，碳酸鈉和所述FeCl2 · 4H20溶質(zhì)的摩爾比為1:1-2:1。
8. 如權(quán)利要求3所述的磁性低紅外輻射復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步 驟（6)進(jìn)一步為：將l-4g上述粉末，放入IOOmL容量的反應(yīng)釜中進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，溶劑為 60-80mL乙二胺，反應(yīng)溫度為250°C，反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)，通過(guò)相變反應(yīng)得到Fe 3O4包覆鋁 粉的磁性復(fù)合材料樣品。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磁性低紅外輻射復(fù)合材料及其制備方法，材料由片狀鋁粉和附著在鋁粉表面的納米級(jí)四氧化三鐵小顆粒構(gòu)成，其中四氧化三鐵與鋁粉的摩爾比為1/60:1～0.1:1，納米級(jí)四氧化三鐵小顆粒的晶粒尺寸為10-40納米；制備方法包括以下步驟：(1)按配方配制含鋁粉的乙醇液、氯化亞鐵溶液和碳酸鈉溶液；(2)將三種溶液混合反應(yīng)得到前驅(qū)體；(3)將前驅(qū)體清洗后烘干并煅燒后制得磁性低紅外輻射復(fù)合材料粉末；本發(fā)明將納米級(jí)四氧化三鐵顆粒包覆在鋁粉表面，一方面賦予該材料磁特性、低光譜反射率和低反光特性，另一方面保持鋁粉的高紅外反射特性。
【IPC分類】C09C1-64, C09C3-04, C09C3-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104629498
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510058208
【發(fā)明人】翁小龍, 艾現(xiàn)成, 鄧龍江
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日