CN103224595B - 一种聚合物基纳米吸波材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚合物基纳米吸波材料，其组分由重量百分比2-6％Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯纳米复合材料，1-3％纳米氧化氧化镁，1-4％纳米氧化钛和余量的不饱和聚酯组成。本发明的吸波材料对1-12GHz的电磁波具有较强的吸收特性。可以应用于不同电磁场的环境下，防止电磁电磁辐射对人体的危害以及对电子设备的影响。

Description

一种聚合物基纳米吸波材料
技术领域
本发明涉及一种聚合物基纳米吸波材料，尤其涉及一种不饱和聚酯基石墨烯核壳结构纳米复合材料，该材料应用于电磁防护与电磁兼容领域。
背景技术
电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。电磁场以电磁波的形式传递能量，利用电磁波吸收材料使电磁波能转化为热能或其他形式的能，是清除电磁污染的有效手段。另外电磁波吸收材料在军事技术，诸如电子对抗技术及隐身技术方面也有着广泛的用途。因此，研究和开发新型电磁防护材料非常必要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种聚合物基磁性纳米复合吸波材料，该材料对1-12GHz频段内的电磁波具有较强的电磁损耗特性。
本发明涉及的一种聚合物基纳米吸波材料，其组分由重量百分比2-6％Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯纳米复合粉体，1-3％纳米氧化氧化镁，1-4％纳米氧化钛和余量的不饱和聚酯组成。
其中：组分优选由重量百分比为2-6％Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯纳米复合粉体，1-3％纳米氧化氧化镁，1-4％纳米氧化钛和余量的不饱和聚酯组成。
其中：4-6％Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯复合材料，2-3％纳米氧化氧化镁，2-4％纳米氧化钛和余量的不饱和聚酯组成。
上述的石墨烯含2-6个石墨层，石墨片尺寸为100nm-3μm；其余纳米粉体平均颗粒尺寸为60-100nm。
上述的Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯复合粉体由以下步骤实现。将1g石墨烯加入800ml混酸溶液中(浓H2SO4∶浓HNO3＝3∶1，体积比)，超声分散6h，然后在磁力搅拌下进行氧化。通过0.22微米的聚碳酸酯滤纸真空抽滤混合物，去离子水洗涤至pH值为7。处理后的石墨烯60℃真空干燥24h。然后研磨、过筛。然后配置一定浓度的柠檬酸溶液，按形成化学计量比Li0.15Zn0.7Fe2.15O4分别称取适量分析纯LiNO3，Zn(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O溶于配制好的柠檬酸溶液中，柠檬酸与金属阳离子的摩尔比为1∶1，搅拌并辅助超声振荡使金属硝酸盐完全溶解。调节溶液的pH值为7，滴加过程中利用电磁搅拌器连续搅拌。之后将上述溶液置于水浴锅中水浴加热3h，水浴温度80℃，形成湿凝胶。将混酸处理后的石墨烯加入形成的溶胶中电磁搅拌3h，之后通过0.22微米的聚碳酸酯滤纸进行真空抽滤，形成被湿凝胶包覆的石墨烯。然后将其移入干燥箱中，120℃干燥1-2天后，在管式炉中450℃烧结并保温30分钟，氮气气氛。最终制得Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯复合粉体。
上述的不饱和聚酯聚酯是指线型不饱和聚酯与乙烯类单体的混溶组成物，也叫做不饱和聚酯树脂，简称聚酯树脂，分子量较低，一般优选2000-3000。
其中：市售通用型不饱和聚酯的名称及其性能指标如下表：
在上述不饱和聚酯中，本发明优选191#不饱和聚酯。
在上述的电磁波吸波材料中，所述组分中还可加入分散剂、固化剂(也称引发剂)、促进剂。
市售常用引发剂种类及其各种类的性能和用量如下表：
市售常用促进剂的种类及性能和用量如下表：
其中：上述分散剂优选PAA(PolyacrylicAcid，聚丙烯酸)，固化剂(即引发剂)优选过氧化甲乙酮，促进剂优选钴盐，进一步优选萘酸钴、硝酸钴。
本发明所述的一种聚合物基纳米吸波材料的制备方法，由下述步骤实现：
首先，按质量百分比含量为称取2-6％Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯纳米复合粉体，1-3％纳米氧化氧化镁，1-4％纳米氧化钛放入不锈钢球磨罐中，加入玛瑙磨球，其中球料比为5～7∶1，在行星球磨机中球磨2-4小时，转速为200±50转/分，得到混合均匀的复合粉体。然后以重量比为1∶40～80混合比例将分散剂与刚才得到的混合粉体混合，并加入其3-5倍体积量的丙酮中，在室温下用超声搅拌器搅拌混和粉料溶液至其分散均匀，将粉料混合溶液与所述量的不饱和聚酯充分混合，得到粉体与聚酯的粘稠溶液；在粉料/聚酯的粘稠液中添加所述量的固化剂和促进剂，并注入模具中固化，得到吸波材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但本发明保护内容不仅限于所述实施例。
实施例1：
首先，按质量百分比含量为称取3％Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯纳米复合粉体，1％纳米氧化氧化镁，1％纳米氧化钛放入不锈钢球磨罐中，加入玛瑙磨球，其中球料比为5∶1，在行星球磨机中球磨2小时，转速为200±50转/分，得到混合均匀的复合粉体。然后以重量比为1∶50混合比例将分散剂与刚才得到的混合粉体混合，并加入其3倍体积量的丙酮中，在室温下用超声搅拌器搅拌混和粉料溶液至其分散均匀，将粉料混合溶液与所述量的不饱和聚酯充分混合，得到粉体与聚酯的粘稠溶液；在粉料/聚酯的粘稠液中添加所述量的固化剂和促进剂，并注入模具中固化，得到吸波材料。
实施例2：
首先，按质量百分比含量为称取∶4％Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯纳米复合粉体，2％纳米氧化氧化镁，2％纳米氧化钛放入不锈钢球磨罐中，加入玛瑙磨球，其中球料比为6∶1，在行星球磨机中球磨3小时，转速为200±50转/分，得到混合均匀的复合粉体。然后以重量比为1∶60混合比例将分散剂与刚才得到的混合粉体混合，并加入其3倍体积量的丙酮中，在室温下用超声搅拌器搅拌混和粉料溶液至其分散均匀，将粉料混合溶液与所述量的不饱和聚酯充分混合，得到粉体与聚酯的粘稠溶液；在粉料/聚酯的粘稠液中添加所述量的固化剂和促进剂，并注入模具中固化，得到吸波材料。
实施例3：
首先，按质量百分比含量为称取6％Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯纳米复合粉体，3％纳米氧化氧化镁，4％纳米氧化钛放入不锈钢球磨罐中，加入玛瑙磨球，其中球料比为7∶1，在行星球磨机中球磨4小时，转速为200±50转/分，得到混合均匀的复合粉体。然后以重量比为1∶80混合比例将分散剂与刚才得到的混合粉体混合，并加入其5倍体积量的丙酮中，在室温下用超声搅拌器搅拌混和粉料溶液至其分散均匀，将粉料混合溶液与所述量的不饱和聚酯充分混合，得到粉体与聚酯的粘稠溶液；在粉料/聚酯的粘稠液中添加所述量的固化剂和促进剂，并注入模具中固化，得到吸波材料。

Claims (1)

1.一种聚合物基纳米吸波材料，其特征在于含有纳米铁氧体Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯核壳结构，其余纳米粉体平均颗粒尺寸为60-100nm；该材料对1-12GHz频段内的电磁波具有电磁损耗特性；其组分由重量百分比2-6％Li0.15Zn0.7Fe2.15O4包覆石墨烯纳米复合材料，1-3％纳米氧化镁，1-4％纳米氧化钛和余量的不饱和聚酯组成。
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