吸波材料及制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于材料科學領域，涉及一種PANI/CoFe204/BaQ.4SrQ.6Ti03復合粉體及制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技進步的發展，吸波材料的研究取得了重要的進展，不管是國防的還是民用的都對吸波材料做了大量的且富有成果的研究。目前控制電磁干擾和消散靜電電荷，屏蔽雷達輻射的最有效手段是使用磁或電介質填充物或者導電高聚物。鐵磁傳導聚合物和鐵電傳導聚合物復合材料受到相當大的關注，特別是在研究不同類型的鐵磁和鐵電復合材料的填料。主要的挑戰在于設計結構，結構設計對磁性和介電性能有很大影響。由于磁化和電極化之間的交互材料作為微波吸收劑具有高的磁和電損失，目前在這個領域很多人有興趣研究磁電基微波吸收材料并且拓寬其吸收帶寬。BaT i 03是一種典型的鈣鈦礦電體材料，具有優良的介電極化效應，因此能夠吸收一定波段的電磁波，可用做吸波材料。Jing等研究了片狀鈦酸鋇的吸波性能。研究表明，當退火溫度為10 0 0 °C時，12 G Η z處的反射損耗為-19.6dB，-10dB以下的吸收頻帶寬度為0.86取。然而單一的8&1103由于吸收頻帶窄、吸收強度弱，難以滿足當前對吸波材料的要求，可通過稀土摻雜、形貌調控、以及與其它類型吸收劑的復合提高其吸波性能。本征態聚苯胺電導率很低，只有10—1()S.cm—S顯示其電絕緣性，不具有微波吸收特性，但是經過質子酸摻雜后可以變成導體。Faez等研究了NBR(丁晴橡膠)/EPDM(三元乙丙橡膠)/PANI共混復合物在8?12GHz的吸波性能，表明導電聚合物含量和涂層厚度對吸波性能有很大影響。隨著聚苯胺含量增大吸波效果增強，含量為30 %時在11?12GHz的吸收率達20dB;且隨著厚度的增大，吸收峰向低頻移動。
[0003]BaQ.4SrQ.6Ti03和CoFe204具有許多電磁性能，復磁導率和復介電常數在高頻具有非常重要的特性，它們單獨使用時吸波性能不是很好，因為它們自身的磁損耗和電損耗沒有達到匹配。在它們中加入聚苯胺(PANI)可以提高BaQ.4SrQ.6Ti03和CoFesCk的電損耗。研究發現，磁性材料中結構的混亂大大影響了磁振蕩的松弛和晶體幾何結構，如裂紋，缺陷和表面粗糙度，磁性粒子嵌入絕緣綁定的復合材料以填充劑基體界面的形式使其更加混亂，這使得磁弛豫行為更加復雜，在內部磁性范圍通過退磁區域減少交換和偶極相互作用使材料發生變化。雖然近年來發表了一些有關這類復合材料的文獻，但是二元復合居多，三元復合在較低的紅外發射領域，微波吸收這方面還沒有很多的報道。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中的問題，本發明的目的在于提供一種PANI/CoFe204/BaQ.4SrQ.6Ti03復合粉體及制備方法，該復合粉體在組分PANI/0.9CoFe204/0.lBa0.4Sr0.6Ti03時，3mm厚的復合材料的最大吸收可達到-30.2dB，-10dB以下的吸收頻帶寬度為3.4GHz(4.3?7.7GHz)。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案:
[0006]一種 PANI/CoFe204/BaQ.4Sr().6Ti03 吸波材料，反應合成表達式為 PANI/xCoFe204/a-x)Ba0.4Sr0.6Ti03，其中 x為 Ο.1_0.9ο
[0007]反應合成表達式為PANI/xCoFe204/( l-x)BaQ.4Sr0.6Ti03，其中x為0.4-0.9。
[0008]反應合成表達式為PANI/xCoFe204/( l-x)BaQ.4Sr0.6Ti03，其中x為0.7-0.9。
[0009]一種PANI/CoFe204/Ba0.4Sr().6Ti03吸波材料的制備方法，包括以下步驟:
[0010]1)將BaQ.4Sr0.6Ti03粉體與CoFe204粉體加入到鹽酸中，混合均勻后加入苯胺，在冰浴下攪拌30-60min，自然降溫至零下，滴加過硫酸銨溶液，滴畢后在冰水浴中攪拌8-10h，得到混合溶液;其中，Ba0.4SrQ.6Ti03粉體與CoFe204粉體的質量比為(l_x):x，x為0.1?0.9，苯胺與BaQ.4Sr0.6Ti03粉體與CoFe204粉體的總質量的比為(1?1.5): 1;過硫酸銨溶液中的過硫酸銨與苯胺的摩爾比為(1?1.5):1；
[0011]2)將混合溶液抽濾，用超純水反復洗滌直到濾液呈無色，得到黑色產物，將黑色產物干燥后得到 PANI/xCoFe204/(l-x)BaQ.4Sr().6Ti03 吸波材料。
[0012]所述Ba0.4Sr0.6Ti03粉體通過以下方法制得:按化學通式Ba0.4Sr0.6Ti03將分析純的BaC03、SrC03和Ti02球磨4-6h后在1200°C預燒4h，得到塊狀固體，然后將塊狀固體粉碎后過120目篩得到預燒后的BaQ.4Sr0.6Ti03粉體，然后在1300-1350°C煅燒2h得到BaQ.4Sr0.6Ti03粉體。
[0013]所述鹽酸濃度為1?2mol/L;BaQ.4Sr().6Ti03粉體與CoFe204粉體的總質量與鹽酸的比例為2g:50mL。
[0014]混合均勻是在超聲下進行的。
[0015]滴加速度為3s到5s—滴。
[0016]過硫酸銨溶液通過將過硫酸銨溶于鹽酸中制得，濃度為0.21mol/Lo
[0017]所述干燥是在真空干燥箱中，于60°C條件下干燥18_24h。
[0018]與現有技術相比，本發明具有的有益效果:本發明以BaQ.4Sr0.6Ti03粉體與CoFe204粉體為原料，采用原位復合的方法，通過過硫酸銨誘發苯胺形成長分子鏈的時候和CoFe204,Ba0.4Sr0.6Ti03粉體發生復合，制備PANI/xCoFe204/ (l-x)Ba0.4Sr0.6Ti03 吸波材料，本發明通過將PANI與其它類型的吸收劑進行復合，構筑了兼具介電損耗和磁損耗的聚苯胺基三維結構，其吸波性能研究表明，滿足新型吸波材料“薄、寬、輕、強”的要求。
[0019]該復合材料具有優良的吸波性能，最大反射損耗達-30.3dB，并且制備工藝簡單。在組分？六町/0.9(:(^6204/0.183().43161^03時，3111111厚的復合材料的最大吸收可達到-30.2dB，-10dB以下的吸收頻帶寬度為3.4GHz (4.3?7.7GHz)。在組分ΡΑΝΙ/0.7CoFe204/0.3BaQ.4SrQ.6Ti03時3mm厚的復合材料的最大吸收可達到-30.3dB，-10dB以下的吸收頻帶寬度為2.3GHz (5.1?7.4GHz )，本發明通過原位聚合制備三元復合材料PANI/CoFe204/Ba0.4Sr0.6Ti03，改善吸波材料的吸波性能，減少材料匹配厚度，使復合吸波材料得到最大限度的優化組合，從而滿足多頻段、多機制吸收，滿足現代社會對吸波材料的綜合性能要求。
【附圖說明】
[0020]圖1為鹽酸濃度為2mol/mL，苯胺和過硫酸銨摩爾比為1:1，冰浴條件下攪拌所得粉體PANI的XRD圖。
[0021]圖2為固相法制備的純相BaQ.4Sr0.6Ti03的XRD圖。
[0022]圖3為當PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的質量比=1:1時，CoFe204的質量百分比為90%，BaQ.4Sr0.6Ti03的質量百分比為10%時復合粉體的反射損耗圖。
[0023]圖4為當PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的質量比=1:1時，CoFe204的質量百分比為70%，BaQ.4Sr0.6Ti03的質量百分比為30%時復合粉體的反射損耗圖。
[0024]圖5為當PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的質量比=1:1時，CoFe204的質量百分比為50%，BaQ.4Sr0.6Ti03的質量百分比為50%時復合粉體的反射損耗圖。
[0025]圖6為當PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的質量比=1:1時，CoFe204的質量百分比為30%，BaQ.4Sr0.6Ti03的質量百分比為70%時復合粉體的反射損耗圖。
[0026]圖7為當PANI: (CoFe204+Ba0.4Sr().6Ti03)的質量比=1:1時，CoFe204的質量百分比為10%，BaQ.4Sr0.6Ti03的質量百分比為90%時復合粉體的反射損耗圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
[0028]本發明將苯胺和過硫酸銨按照摩爾比1:1，加入到50mL2mol/L的鹽酸中，然后在冰浴條件下攪拌8-10h，得到PANI，其中，苯胺為lg;對PANI進行了XRD測試，參見圖1，從圖1可以看出，合成的PANI衍射角大約在22，27度左右，與標準PANI的峰相一致，說明本發明實施例1 -7中的PANI與標準PANI的峰相一致。
[0029]實施例1
[0030]1)按化學通式BaQ.4Sr0.6Ti03將分析純的BaC03、SrC03和Ti02球磨4h后在1200°C預燒4h，得到塊狀固體，然后將塊狀固體粉碎后過120目篩得到預燒后的Ba0.4SrQ.6Ti03粉體，然后在1300°C煅燒2h得到Ba0.4Sr0.6T13粉體。
[0031]2)將Ba0.4SrQ.6Ti03粉體與CoFe204粉體加入到2mol/L的鹽酸中，在超聲下混合均勻后加入苯胺，在冰浴下攪拌30min，自然降溫至零下，滴加過硫酸銨溶液，滴畢后在冰水浴中攪拌10h，得到混合溶液;其中，Ba0.4Sr0.6Ti03粉體與CoFe204粉體的質量比為α_χ): χ，χ為質量百分數，并且x為0.9，苯胺與Ba0.4SrQ.6Ti03粉體與CoFe204粉體的總質量的比為1:1;過硫酸銨溶液中的過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1: 1;過硫酸銨溶液通過將過硫酸銨溶于鹽酸中制得，濃度為0.2111101/1^&().43竹.61^03粉體與(:(^204粉體的總質量與鹽酸的比例為28:50mLo
[0032]3)將混合溶液抽濾，用超純水反復洗滌直到濾液呈無色，得到黑色產物，將黑色產物在真空干燥箱中，于60°C條件下干燥18h，得到PANI/xCoFe204/(l-x)BaQ.4Sr().6Ti03吸波材料。
[0033]參見圖2，圖2為固相法制備的純相BaQ.4Sr0.6Ti03的XRD圖，從圖2可以看出制備的Ba0.4SrQ.6Ti03粉體物相比較純。
[0034]從圖3可以看出，3mm厚的復合材料的最大吸收可達到-30.2dB，-10dB以下的吸收頻帶寬度為3.4GHz (4.3?7.7GHz)。
[0035]實施例2
[0036]1)按化學通式BaQ.4Sr0.6Ti03將分析純的BaC03、SrC03和Ti02球磨5h后在1200°C預燒4h，得到塊狀固體，然后將塊狀固體粉碎后過120目篩得到預燒后的Ba0.4SrQ.6Ti03粉體，然后在1350°C煅燒2h得到Ba0.4Sr0.6Ti03粉體。
[0037]2)將BaQ.4Sr0.6Ti03粉體與CoFe204粉體加入到2mol/L的鹽酸中，在超聲下混合均勻后加入苯胺，在冰浴下攪拌30min，自然降溫至零下，滴加過硫酸銨溶液，滴畢后在冰水浴中攪拌8h，得到混合溶液;其中，Ba0.4Sr0.6Ti03粉體與CoFe204粉體的質量比為(1-χ):χ，x為質量百分數，并且χ為0.7，苯胺與Ba0.4SrQ.6Ti03粉體與CoFe204粉體的總質量的比為1:1;過硫酸銨溶液中的過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1: 1;過硫酸銨溶液通過將過硫酸銨溶于鹽酸中制得，濃度為0.2111101/1^&().43竹.61^03粉體與(:(^204粉體的總質量與鹽酸的比例為28:50mLo
[0038]3)將混合溶液抽濾，用超純水反復洗滌直到濾液呈無色，得到黑色產物，將黑色產物在真空干燥箱中，于60°C條件下干燥20h，得到PANI/xCoFe204/(l-x)BaQ.4Sr().6Ti03吸波材料。
[0039]參見圖4，從圖4可以看出，3mm厚的復合材料的最大吸收可達到-30.3dB，-10dB以下的吸收頻帶寬度為2