專利名稱：一種鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于電磁波吸收材料制備領域，特別涉及一種鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料的制備方法。
背景技術：
聚3-甲基噻吩具有獨特的摻雜現象、質輕、合成工藝簡單、物理化學性能優良以及環境穩定性好等特性，已成為發展最快的導電聚合物之一，在電磁屏蔽、隱身技術、光電子器件、金屬防腐、傳感器、電容器等領域有著廣闊的應用前景。本發明通過對聚3-甲基噻吩基質中加入鋇鐵氧體、碳納米管使該復合材料具有 優良的磁性能和導電性能，制備出綜合性能優越的電磁波吸收材料。
發明內容
本發明的目的是提供一種鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料的制備方法，克服單一導電聚合物、鐵氧體吸波材料存在的缺陷，用以滿足現代軍事隱身及民用防護領域所提出的“厚度薄、質量輕、頻帶寬、吸收強”的綜合性能要求。本發明是這樣來實現的，具體制備方法如下
(I)鋇鐵氧體的制備按照元素計量比BaFe12O19稱取0. 60g Ba (NO3) 2、11. 15gFe (NO3) 3 *9H20完全溶于去離子水中，將與金屬陽離子摩爾比為I: I. 5的3. 83g檸檬酸加入上述溶液，再用氨水調節溶液的PH值為7，在60°C下恒溫攪拌形成濕凝膠。濕凝膠在80°C下真空干燥12h，自蔓延燃燒后進行研磨，將研磨得到的粉體置于管式爐中950°C煅燒3h，冷卻，再研磨得到鋇鐵氧體。(2)鋇鐵氧體/碳納米管中間復合粉體的制備將4. Og十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)加入80mL去離子水中，磁力攪拌30min后，加入2. Og管徑20 30nm多壁碳納米管，增力攪拌30min，加入X g (X=O. 80 4. 0)鋇鐵氧體，超聲處理Ih后抽濾，80°C真空干燥濾餅12h，再研磨得到中間復合粉體。(3)鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料的制備稱取中間復合粉體Y g (Y=0. 10 0. 30)、30mL氯仿加入到三口瓶中，超聲分散30min，不斷攪拌下加入2. OmL3-甲基噻吩單體，攪拌30min后加入13. 20g無水三氯化鐵，40°C下聚合12h，抽濾，再用無水乙醇、去離子水洗至濾液無色，80°C真空干燥濾餅12h，得到鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料。用H-600透射電子顯微鏡對鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料的顆粒形態及尺寸進行觀測，操作電壓為75kV。以鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合物(X=4. 0，Y=O. 10)為例，復合物粒徑為60 80nm。用四探針電導儀對鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料的電導率進行測定。以鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合物(X=O. 80，Y=O. 30)為例，復合物電導率為I. 5845S/cm。用振動樣品磁強計(VSM)對鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料進行磁性能測試。以鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合物(X=4.0，Y=0. 10)為例，測試結果為:矯頑力為3246. 230e,飽和磁化強度為32. 5emu 剩余磁化強度為30. 2emu采用安捷倫8722ES矢量網絡分析儀測試鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料在2 18GHz的反射率。以鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合物(X=4. 0，Y=O. 10)為例，測試結果為8. 2GHz處出現最大吸收峰，峰值為_36dB，反射率損失值低于-IOdB的吸收頻帶寬達16. 8GHz。本發明的優點本發明從復合材料的角度出發，將無機磁性粒子與導電聚合物復合在一起，制備出無機/有機雜化功能材料。鋇體氧體與碳納米管制成的磁性復合粉體與傳統磁性粉體相比，具有高的磁飽和強度的同時，又具有低的矯頑力，阻抗匹配特性好，在與導電性良好的3-甲基噻吩單體采用原位聚合法制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基 噻吩復合吸波材料，增強了復合材料的介電損耗。因此，該復合材料兼具良好的電性能和磁性能，在電磁屏蔽、微波吸收領域具有重要的應用價值。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步說明。實施例I
(I)按照元素計量比 BaFe12O19 稱取 0.60g Ba(NO3)2Ul. 15g Fe (NO3) 3 9H20 完全溶于去離子水中，將與金屬陽離子摩爾比為I: I. 5的3. 83g檸檬酸加入上述溶液，再用氨水調節溶液的PH值為7，60°C恒溫攪拌形成濕凝膠，80°C下真空干燥12h，自蔓延燃燒后，研磨，將粉體置于管式爐中950°C煅燒3h，冷卻，研磨得到鋇鐵氧體。(2)將4. Og十二燒基苯磺酸鈉(SDBS)加入80mL去離子水中，磁力攪拌30min后，加入2. Og管徑20 30nm多壁碳納米管,增力攪拌30min,加入4. Og鋇鐵氧體,超聲分散lh，抽濾，80°C真空干燥濾餅12h，研磨得到中間復合粉體。(3)稱取該中間復合粉體0. 10g、30mL氯仿加入到三口瓶中，超聲分散30min，不斷攪拌下加入2. OmL 3-甲基噻吩單體，攪拌30min后加入13. 20g無水三氯化鐵，40°C下聚合12h，抽濾，用無水乙醇、去離子水洗至濾液無色，80°C真空干燥濾餅12h，得到鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料(X=4. 0，Y=O. 10)。所制備的該復合吸波收材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達16. 8GHz，最小反射率損失值可達-36dB。實施例2
鋇鐵氧體的制備同實施例I中步驟(I)。稱取鋇鐵氧體4. 0g，制備方法同實施例I中步驟(2)，制備出中間復合粉體。稱取中間復合粉體0.20g，制備方法同實施例I中步驟(3)，制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料(X=4. 0，Y=O. 20)。所制備的復合吸波材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達15. 2GHz，最小反射率損失值可達-40dB。實施例3
鋇鐵氧體的制備同實施例I中步驟(I)。稱取鋇鐵氧體4. 0g，制備方法同實施例I中步驟(2)，制備出中間復合粉體。稱取中間復合粉體0.30g，制備方法同實施例I中步驟(3)，制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料(X=4. O，Y=O. 30)。所制備的復合吸波材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達14. 6GHz，最小反射率損失值可達-43dB。實施例4
鋇鐵氧體的制備同實施例I中步驟(I)。稱取鋇鐵氧體I. 3g，制備方法同實施例I中步驟(2)，制備出中間復合粉體。稱取中間復合粉體0. 10g，制備方法同實施例I中步驟(3)，制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料(X=L 3，Y=O. 10)。所制備的復合材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達13. 8GHz，最小反射率損失值可達-38dB。實施例5
鋇鐵氧體的制備同實施例I中步驟(I)。稱取鋇鐵氧體I. 3g，制備方法同實施例I中步 驟(2)，制備出中間復合粉體。稱取中間復合粉體0.20g，制備方法同實施例I中步驟(3)，制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料(X=L 3，Y=O. 20)。所制備的復合吸波材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達12. 1GHz，最小反射率損失值可達-42dB。實施例6
鋇鐵氧體的制備同實施例I中步驟(I)。稱取鋇鐵氧體I. 3g，制備方法同實施例I中步驟(2)，制備出中間復合粉體。稱取中間復合粉體0.30g，制備方法同實施例I中步驟(3)，制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料(X=L 3，Y=O. 30)。所制備的復合吸波材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達11. 5GHz，最小反射率損失值可達-45dB。實施例7
鋇鐵氧體的制備同實施例I中步驟(I)。稱取鋇鐵氧體0. Sg，制備方法同實施例I中步驟(2)，制備出中間復合粉體。稱取中間復合粉體0. 10g，制備方法同實施例I中步驟(3)，制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料(X=O. 80，Y=O. 10)。所制備的復合材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達10. 9GHz，最小反射率損失值可達-34dB。實施例8
鋇鐵氧體的制備同實施例I中步驟(I)。稱取鋇鐵氧體0. Sg，制備方法同實施例I中步驟(2)，制備出中間復合粉體。稱取中間復合粉體0.20g，制備方法同實施例I中步驟(3)，制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料(X=O. 80，Y=O. 20)。所制備的復合材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達10. 1GHz，最小反射率損失值可達-37dB。實施例9
鋇鐵氧體的制備同實施例I中步驟(I)。稱取鋇鐵氧體0.8g，制備方法同實施例I中步驟(2)，制備出中間復合粉體。稱取中間復合粉體0. 30g，制備方法同實施例I中步驟3)，制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料(X=O. 80，Y=O. 30)。所制備的復合吸波材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達9. 7GHz，最小反射率損失值可達-40dB。
權利要求
1.一種鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料的制備方法，其特征在于該復合吸波材料的制備包含以下步驟 (1)鋇鐵氧體的制備按照元素計量比BaFe12O19稱取0.60g Ba (NO3) 2、11. 15gFe (NO3) 3 *9H20完全溶于去離子水中，將與金屬陽離子摩爾比為I: I. 5的3. 83g檸檬酸加入上述溶液，再用氨水調節溶液的PH值為7，在60°C下恒溫攪拌形成濕凝膠；濕凝膠在80°C下真空干燥12h，自蔓延燃燒后進行研磨，將研磨得到的粉體置于管式爐中950°C煅燒3h，冷卻，再研磨得到鋇鐵氧體； (2)鋇鐵氧體/碳納米管中間復合粉體的制備將4.Og十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)加A 8OmL去離子水中，磁力攪拌30min后,加入2. Og管徑20 30nm多壁碳納米管,增力攪拌30min，加入X g(X=0. 80 4. 0)鋇鐵氧體，超聲處理Ih后抽濾，80°C真空干燥濾餅12h，再研磨得到中間復合粉體； (3)鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料的制備稱取中間復合粉體Yg (Y=0. 10 0. 30)、30mL氯仿加入到三口瓶中，超聲分散30min，不斷攪拌下加入2. OmL3-甲基噻吩單體，攪拌30min后加入13. 20g無水三氯化鐵，40°C下聚合12h，抽濾，再用無水乙醇、去離子水洗至濾液無色，80°C真空干燥濾餅12h，得到鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合材料。
2.根據權利要求I一種鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料的制備方法，所述的步驟(2)中碳納米管與鋇鐵氧體質量比為I 5:2，步驟(3)中間復合粉體與3-甲基噻吩單體質量比為0. 05 0. 15。
3.根據權利要求I一種鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料的制備方法，所述的該復合吸波材料在2 18GHz內反射率損失值低于-IOdB的頻帶寬度達9. 7 ·16. 8GHz，最小反射率損失值可達-34 -45dB。
全文摘要
本發明提供一種鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料的制備方法。本發明先以Ba(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O為原料采用溶膠-凝膠自蔓延燃燒法制備出鋇鐵氧體，然后以該鋇鐵氧體、管徑20～30nm多壁碳納米管、3-甲基噻吩單體為原料采用原位聚合法制備出鋇鐵氧體/碳納米管/聚3-甲基噻吩復合吸波材料。該復合材料屬于無機/有機雜化功能材料，不同于單一導電聚合物也不同于單一無機磁性材料的獨特功能性質,兩者的有效結合并加以調控可克服各自固有的缺陷從而滿足作為現代軍事隱身及民用防護領域所提出的“厚度薄、質量輕、頻帶寬、吸收強”的綜合性能要求。
文檔編號C08G61/12GK102964571SQ20121044961
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者謝宇, 趙杰, 凌云 申請人:南昌航空大學