CN109321203B - 一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法，它涉及一种制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法。本发明要解决现有方法制备吸波材料纯度低，制备工艺复杂，成本高，吸波性能不佳的问题。方法：一、还原镍溶液的制备；二、聚吡咯/镍复合吸波材料的制备。本发明用于利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料。

Description

一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法
技术领域
本发明涉及一种制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法。
背景技术
利用导电聚合物和磁性金属复合，综合磁损耗与电损耗两种损耗机制可改善单一组分吸波材料电磁参数难以满足阻抗匹配条件等技术瓶颈，进一步改善复合材料的吸波性能。但是由于采用化学还原方法制备磁性金属需要控制温度和压力，不利于大规模生产，而且需引入还原剂，使体系中混入杂质，最终得到的产物纯度低，影响产物的吸波性能，在2GHz～18GHz范围内仅为-10dB～-40dB(厚度为2mm～5mm)，因此选择一种清洁而又适合大规模生产的方法制备导电聚合物和磁性金属复合物具有重大的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明要解决现有方法制备吸波材料纯度低，制备工艺复杂，成本高，吸波性能不佳的问题，而提供一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法。
一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法是按以下步骤进行的：
一、还原镍溶液的制备：
将镍盐溶解于去离子水中，得到含有镍盐的水溶液，向含有镍盐的水溶液中加入异丙醇作为自由基清除剂，然后在γ射线照射下进行还原反应，γ射线剂量为5KGy/h～20KGy/h，照射时间为4h～8h，得到镍的悬浮溶液；
所述的含有镍盐的水溶液的浓度为0.01mol/L～0.08mol/L；所述的含有镍盐的水溶液与异丙醇的体积比为1:(0.05～0.3)；
二、聚吡咯/镍复合吸波材料的制备：
向镍的悬浮溶液中加入吡咯，然后超声分散，得到分散后的溶液，在温度为0℃～5℃的冰水浴条件下，以每5s～10s滴加1滴的速度，向分散后的溶液中逐渐滴加氧化剂，反应时间为6h～10h，经过洗涤，干燥后，即得到聚吡咯/镍复合吸波材料；
所述的吡咯与步骤一中所述的镍盐的摩尔比为1:(0.5～3)；所述的氧化剂与吡咯的摩尔比为(0.5～2):1。
本发明的有益效果是：
γ射线辐射法是一种具有独特技术特色的手段。具有制备工艺相对简单、条件容易控制、节省资源、生产过程没有污染、容易实现工业化生产等优势。本发明采用γ射线辐射法制备了一种聚吡咯/镍复合吸波材料，先采用γ射线辐射法对反应溶液进行辐照，还原出金属镍，随后使吡咯在镍的悬浮液里均匀的氧化聚合，得聚吡咯/镍复合吸波材料。
1、本发明实施过程简单，成本低，反应条件温和，适合规模化生产。
2、本发明实施过程中不含有有机溶剂，清洁环保。
3、本发明不含有表面活性剂和还原剂，产物纯度较化学法高，赋予材料优异的吸波性能，厚度为5mm时可达到-48dB(7GHz)。
附图说明
图1为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料的XRD图；
图2为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料的TEM图；
图3为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料在不同厚度下的吸波性能对比图，1为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料厚度为2mm时的吸波性能，2为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料厚度为3mm时的吸波性能，3为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料厚度为4mm时的吸波性能，4为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料厚度为5mm时的吸波性能。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法是按以下步骤进行的：
一、还原镍溶液的制备：
将镍盐溶解于去离子水中，得到含有镍盐的水溶液，向含有镍盐的水溶液中加入异丙醇作为自由基清除剂，然后在γ射线照射下进行还原反应，γ射线剂量为5KGy/h～20KGy/h，照射时间为4h～8h，得到镍的悬浮溶液；
所述的含有镍盐的水溶液的浓度为0.01mol/L～0.08mol/L；所述的含有镍盐的水溶液与异丙醇的体积比为1:(0.05～0.3)；
二、聚吡咯/镍复合吸波材料的制备：
向镍的悬浮溶液中加入吡咯，然后超声分散，得到分散后的溶液，在温度为0℃～5℃的冰水浴条件下，以每5s～10s滴加1滴的速度，向分散后的溶液中逐渐滴加氧化剂，反应时间为6h～10h，经过洗涤，干燥后，即得到聚吡咯/镍复合吸波材料；
所述的吡咯与步骤一中所述的镍盐的摩尔比为1:(0.5～3)；所述的氧化剂与吡咯的摩尔比为(0.5～2):1。
本实施方式的有益效果是：γ射线辐射法是一种具有独特技术特色的手段。具有制备工艺相对简单、条件容易控制、节省资源、生产过程没有污染、容易实现工业化生产等优势。本实施方式采用γ射线辐射法制备了一种聚吡咯/镍复合吸波材料，先采用γ射线辐射法对反应溶液进行辐照，还原出金属镍，随后使吡咯在镍的悬浮液里均匀的氧化聚合，得聚吡咯/镍复合吸波材料。
1、本实施方式实施过程简单，成本低，反应条件温和，适合规模化生产。
2、本实施方式实施过程中不含有有机溶剂，清洁环保。
3、本实施方式不含有表面活性剂和还原剂，产物纯度较化学法高，赋予材料优异的吸波性能，厚度为5mm时可达到-48dB(7GHz)。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的镍盐为六水合乙酸镍或氯化镍。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤二中所述的氧化剂为过硫酸铵或氯化铁。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的含有镍盐的水溶液与异丙醇的体积比为1:(0.1～0.3)。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中所述的含有镍盐的水溶液与异丙醇的体积比为1:(0.2～0.3)。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中将镍盐溶解于去离子水中，得到含有镍盐的水溶液，向含有镍盐的水溶液中加入异丙醇作为自由基清除剂，然后在γ射线照射下进行还原反应，γ射线剂量为10KGy/h～20KGy/h，照射时间为5h～7h，得到镍的悬浮溶液。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤一中将镍盐溶解于去离子水中，得到含有镍盐的水溶液，向含有镍盐的水溶液中加入异丙醇作为自由基清除剂，然后在γ射线照射下进行还原反应，γ射线剂量为15KGy/h～20KGy/h，照射时间为6h～7h，得到镍的悬浮溶液。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤二中所述的吡咯与步骤一中所述的镍盐的摩尔比为1:(1～2)。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤二中所述的氧化剂与吡咯的摩尔比为(1～2):1。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤二中向镍的悬浮溶液中加入吡咯，然后超声分散，得到分散后的溶液，在温度为0℃～5℃的冰水浴条件下，以每5s～10s滴加1滴的速度，向分散后的溶液中逐渐滴加氧化剂，反应时间为7h～9h，经过洗涤，干燥后，即得到聚吡咯/镍复合吸波材料。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法是按以下步骤进行的：
一、还原镍溶液的制备：
将镍盐溶解于去离子水中，得到含有镍盐的水溶液，向含有镍盐的水溶液中加入异丙醇作为自由基清除剂，然后在γ射线照射下进行还原反应，γ射线剂量为20KGy/h，照射时间为5h，得到镍的悬浮溶液；
所述的含有镍盐的水溶液的浓度为0.08mol/L；所述的含有镍盐的水溶液与异丙醇的体积比为1:0.1；
二、聚吡咯/镍复合吸波材料的制备：
向镍的悬浮溶液中加入吡咯，然后超声分散，得到分散后的溶液，在温度为5℃的冰水浴条件下，以每5s～10s滴加1滴的速度，向分散后的溶液中逐渐滴加氧化剂，反应时间为9h，经过洗涤，干燥后，即得到聚吡咯/镍复合吸波材料；
所述的吡咯与步骤一中所述的镍盐的摩尔比为1:1，所述的氧化剂与吡咯的摩尔比为1:1；
步骤一中所述的镍盐为六水合乙酸镍；
步骤二中所述的氧化剂为过硫酸铵。
图1为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料的XRD图；由图可知，非晶态的聚吡咯由于其内部结构相当于晶体晶粒的极限细化，导致衍射峰的极大的宽化，所以2θ＝24.9°附近呈现波包轮廓，复合材料中在2θ＝44.5°、51.7°和76.3°处分别为面心立方结构Ni的(111)、(200)和(220)晶面，XRD图中并没有杂质峰的出现。
图2为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料的TEM图；由图可知，体系中聚吡咯与辐照还原镍纳米粒子比例适当，聚吡咯相互重叠的阴影区很少，Ni纳米粒子在聚吡咯内部均匀分散，粒子尺寸在12nm左右，为纳米级。
图3为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料在不同厚度下的吸波性能对比图，1为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料厚度为2mm时的吸波性能，2为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料厚度为3mm时的吸波性能，3为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料厚度为4mm时的吸波性能，4为实施例一制备的聚吡咯/镍复合吸波材料厚度为5mm时的吸波性能；由图可知，随着样品厚度的增加，最大吸波频率向低频方向移动，当样品厚度在5mm时，在5.6GHz～9.4GHz范围内反射损耗值在-10dB以下，有效吸波宽度达到了3.8GHz，并且在7GHz处存在最大的反射损耗，其值为-48dB，复合材料具有较佳的吸波性能。

Claims (6)

1.一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法，其特征在于一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法是按以下步骤进行的：
一、还原镍溶液的制备：
将镍盐溶解于去离子水中，得到含有镍盐的水溶液，向含有镍盐的水溶液中加入异丙醇作为自由基清除剂，然后在γ射线照射下进行还原反应，γ射线剂量为20KGy/h，照射时间为5h，得到镍的悬浮溶液；
所述的含有镍盐的水溶液的浓度为0.08mol/L；所述的含有镍盐的水溶液与异丙醇的体积比为1:0.1；
二、聚吡咯/镍复合吸波材料的制备：
向镍的悬浮溶液中加入吡咯，然后超声分散，得到分散后的溶液，在温度为0℃～5℃的冰水浴条件下，以每5s～10s滴加1滴的速度，向分散后的溶液中逐渐滴加氧化剂，反应时间为6h～10h，经过洗涤，干燥后，即得到聚吡咯/镍复合吸波材料；
所述的吡咯与步骤一中所述的镍盐的摩尔比为1:(0.5～3)；所述的氧化剂与吡咯的摩尔比为(0.5～2):1。
2.根据权利要求1所述的一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法，其特征在于步骤一中所述的镍盐为六水合乙酸镍或氯化镍。
3.根据权利要求1所述的一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法，其特征在于步骤二中所述的氧化剂为过硫酸铵或氯化铁。
4.根据权利要求1所述的一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法，其特征在于步骤二中所述的吡咯与步骤一中所述的镍盐的摩尔比为1:(1～2)。
5.根据权利要求1所述的一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法，其特征在于步骤二中所述的氧化剂与吡咯的摩尔比为(1～2):1。
6.根据权利要求1所述的一种利用γ射线制备聚吡咯/镍复合吸波材料的方法，其特征在于步骤二中向镍的悬浮溶液中加入吡咯，然后超声分散，得到分散后的溶液，在温度为0℃～5℃的冰水浴条件下，以每5s～10s滴加1滴的速度，向分散后的溶液中逐渐滴加氧化剂，反应时间为7h～9h，经过洗涤，干燥后，即得到聚吡咯/镍复合吸波材料。
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