CN111548601A - 一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法 - Google Patents

一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法 Download PDF

Info

Publication number
CN111548601A
CN111548601A CN202010394141.1A CN202010394141A CN111548601A CN 111548601 A CN111548601 A CN 111548601A CN 202010394141 A CN202010394141 A CN 202010394141A CN 111548601 A CN111548601 A CN 111548601A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cobalt
nickel alloy
epoxy resin
carbon nanofiber
absorbing material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202010394141.1A
Other languages
English (en)
Inventor
郑逢平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202010394141.1A priority Critical patent/CN111548601A/zh
Publication of CN111548601A publication Critical patent/CN111548601A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/02—Polyamines
    • C08G73/026—Wholly aromatic polyamines
    • C08G73/0266—Polyanilines or derivatives thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/08—Addition of substances to the spinning solution or to the melt for forming hollow filaments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F9/22—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/32—Apparatus therefor
    • D01F9/328—Apparatus therefor for manufacturing filaments from polyaddition, polycondensation, or polymerisation products
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • H05K9/009—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding comprising electro-conductive fibres, e.g. metal fibres, carbon fibres, metallised textile fibres, electro-conductive mesh, woven, non-woven mat, fleece, cross-linked
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Abstract

本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域，且公开了一种钴镍合金‑碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，包括以下配方原料及组分：钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维、苯胺、过硫酸铵、环氧树脂。该一种钴镍合金‑碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维具有丰富的孔隙结构，吸收的电磁波在孔隙结构中不断进行反射和损耗，磁性能优异的钴镍合金均匀分散在碳纳米纤维中，表现出良好的介电损耗、磁损耗性能和阻抗匹配性能，聚苯胺包覆钴镍合金‑碳纳米纤维有利于提高碳纳米纤维与环氧树脂的相容性和分散性，使环氧树脂材料可以通过介电损耗和磁损耗，对电磁波进行高效的吸收和衰减。

Description

一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域，具体为一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法。
背景技术
无线电波、微波、红外线、可见光和紫外线等是具有电磁辐射特性的电磁波，电磁辐射是传递能量的一种方式，可分为游离辐射、有热效应的非游离辐射、无热效应的非游离辐射和基地台电磁波绝非游离辐射波，电磁辐射主要是热效应、非热效应和积累效应等方式危害人体，长期接触电磁波和电磁辐射造成人体免疫力下降和新陈代谢紊乱等问题，并且电磁波会影响手机和电脑的网络信号、精密医疗设备的正常运行，因此开发出具有优异的电磁屏蔽和吸波性能的材料成为研究热点。
环氧树脂是分子中含有两个以上环氧基团的热固性树脂，产品种类丰富，用途广泛，主要有通用胶、导电胶、点焊胶、特种胶和土木建筑胶等，在土木建筑、电子电器、航天航空等方面具有广泛的应用，但是传统的环氧树脂不具有电磁屏蔽和吸波性能，限制了环氧树脂的实际使用和应用范围。
目前的电磁屏蔽和吸波材料主要有碳系吸波材料、铁系吸波材料和陶瓷系吸波材料，可以通过电阻型损耗、电介质损耗和磁损耗对电磁波进行有效的衰减和消耗，其中碳纳米纤维具有良好的介电性能，以及密度低和质地轻，是一种极具发展潜力的介电损耗型电磁屏蔽材料，但是传统的碳纳米纤维介电常数高但是磁导率很低，不具有磁损耗性能，阻抗匹配性能较差，导致电磁屏蔽和吸波性能较差，铁、钴、镍等纳米粒子以及其纳米合金具有良好的磁性能，饱和磁化强度较高，可以将纳米合金与碳纳米纤维复合，改善碳纳米纤维材料的磁损耗性能和阻抗匹配性能。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法，解决了传统的环氧树脂不具有电磁屏蔽和吸波性能的问题，同时解决了碳纳米纤维的磁损耗性能和阻抗匹配性能较差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，包括以下原料及组分：钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维、苯胺、过硫酸铵、环氧树脂，其中钴镍合金掺杂碳纳米纤维、苯胺和过硫酸铵的质量比为1-6:1:2.2-2.8。
优选的，所述钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入甲醇溶剂和硝酸锌，搅拌均匀后，加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，其中硝酸锌和2-甲基咪唑的物质的量比为1:6-8，匀速搅拌反应4-8h，离心分离除去溶剂，使用甲醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米ZIF-8。
(2)向反应瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶剂和纳米ZIF-8，超声分散均匀后加入聚丙烯腈，匀速搅拌10-15h，再加入氯化钴和醋酸镍，匀速搅拌2-4h形成静电纺丝液，注入微型注射器中进行静电纺丝过程，纺丝电压为15-20kV，纺丝流速为0.4-0.8mL/h，制备得到纳米纤维前驱体。
(3)将纳米纤维前驱体置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2-10℃/min，升温至250-300℃，保温处理1-2h，再升温至820-860℃，保温煅烧3-5h，煅烧产物即为钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维。
优选的，所述纳米ZIF-8、聚丙烯腈、氯化钴和醋酸镍的质量比为0.1-0.3:1.5-2.5:1:0.5-1.2。
优选的，所述气氛电阻炉包括进气灌、进气灌固定连接进气通道、进气通道固定连接有煅烧室、煅烧室设置有煅烧炉、煅烧室固定连接出气管道、出气管道固定连接有气体收集灌。
优选的，所述钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为0.5-1mol/L的盐酸溶液，加入钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维，超声分散均匀后加入苯胺，在0-5℃下缓慢滴加引发剂过硫酸铵，匀速搅拌反应5-10h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料。
(2)向反应瓶中加入丙酮溶剂、环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料，混合均匀后加入环氧树脂固化剂，并倒入成膜模具中进行热固化处理，制备得到钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料。
优选的，所述环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料的质量比为100:5-20。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，以含氮元素的纳米ZIF-8作为致孔剂，通过静电纺丝法和高温热还原，制备得到钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维，碳纳米纤维具有丰富的孔隙结构，可以使吸收的电磁波在孔隙结构中不断反射和损耗，并且磁性能优异的钴镍合金均匀分散在碳纳米纤维中，使钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维表现出良好的介电损耗和磁损耗性能，同时纳米ZIF-8在高温煅烧过程中，在碳纳米纤维中形成大量的石墨氮结构，可以增强碳纳米纤维的导电性，从而增强了钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维的电磁性能和阻抗匹配性能。
该一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，通过原位聚合法，在钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维的外层生长纳米聚苯胺，有利于提高碳纳米纤维与环氧树脂的相容性和分散性，使环氧树脂可以通过介电损耗和磁损耗，对电磁波进行高效的吸收和衰减。
附图说明
图1是气氛电阻炉剖视图示意图。
1、进气灌；2、进气通道；3、煅烧室；4、煅烧炉；5、出气管道；6、气体收集灌。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，包括以下原料及组分：钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维、苯胺、过硫酸铵、环氧树脂，其中钴镍合金掺杂碳纳米纤维、苯胺和过硫酸铵的质量比为1-6:1:2.2-2.8。
钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入甲醇溶剂和硝酸锌，搅拌均匀后，加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，其中硝酸锌和2-甲基咪唑的物质的量比为1:6-8，匀速搅拌反应4-8h，离心分离除去溶剂，使用甲醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米ZIF-8。
(2)向反应瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶剂和纳米ZIF-8，超声分散均匀后加入聚丙烯腈，匀速搅拌10-15h，再加入氯化钴和醋酸镍，四者质量比为0.1-0.3:1.5-2.5:1:0.5-1.2，匀速搅拌2-4h形成静电纺丝液，注入微型注射器中进行静电纺丝过程，纺丝电压为15-20kV，纺丝流速为0.4-0.8mL/h，制备得到纳米纤维前驱体。
(3)将纳米纤维前驱体置于气氛电阻炉中并通入氮气，气氛电阻炉包括进气灌、进气灌固定连接进气通道、进气通道固定连接有煅烧室、煅烧室设置有煅烧炉、煅烧室固定连接出气管道、出气管道固定连接有气体收集灌，升温速率为2-10℃/min，升温至250-300℃，保温处理1-2h，再升温至820-860℃，保温煅烧3-5h，煅烧产物即为钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维。
钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为0.5-1mol/L的盐酸溶液，加入钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维，超声分散均匀后加入苯胺，在0-5℃下缓慢滴加引发剂过硫酸铵，匀速搅拌反应5-10h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料。
(2)向反应瓶中加入丙酮溶剂、环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料，两者质量比为100:5-20，混合均匀后加入环氧树脂固化剂，并倒入成膜模具中进行热固化处理，制备得到钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料。
实施例1
(1)制备纳米ZIF-8组分1：向反应瓶中加入甲醇溶剂和硝酸锌，搅拌均匀后，加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，其中硝酸锌和2-甲基咪唑的物质的量比为1:6，匀速搅拌反应4h，离心分离除去溶剂，使用甲醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米ZIF-8组分1。
(2)制备纳米纤维前驱体组分1：向反应瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶剂和纳米ZIF-8组分1，超声分散均匀后加入聚丙烯腈，匀速搅拌10h，再加入氯化钴和醋酸镍，四者质量比为0.1:1.5:1:0.5，匀速搅拌2h形成静电纺丝液，注入微型注射器中进行静电纺丝过程，纺丝电压为15kV，纺丝流速为0.4mL/h，制备得到纳米纤维前驱体组分1。
(3)制备钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分1：将纳米纤维前驱体组分1置于气氛电阻炉中并通入氮气，气氛电阻炉包括进气灌、进气灌固定连接进气通道、进气通道固定连接有煅烧室、煅烧室设置有煅烧炉、煅烧室固定连接出气管道、出气管道固定连接有气体收集灌，升温速率为2℃/min，升温至250℃，保温处理1h，再升温至820℃，保温煅烧3h，煅烧产物即为钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分1。
(4)制备聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料1：向反应瓶中加入物质的量浓度为0.5mol/L的盐酸溶液，加入钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分1，超声分散均匀后加入苯胺，在0℃下缓慢滴加引发剂过硫酸铵，匀速搅拌反应5h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料1。
(5)制备钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料1：向反应瓶中加入丙酮溶剂、环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料1，两者质量比为100:5，混合均匀后加入环氧树脂固化剂，并倒入成膜模具中进行热固化处理，制备得到钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料1。
实施例2
(1)制备纳米ZIF-8组分2：向反应瓶中加入甲醇溶剂和硝酸锌，搅拌均匀后，加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，其中硝酸锌和2-甲基咪唑的物质的量比为1:6.5，匀速搅拌反应8h，离心分离除去溶剂，使用甲醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米ZIF-8组分2。
(2)制备纳米纤维前驱体组分2：向反应瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶剂和纳米ZIF-8组分2，超声分散均匀后加入聚丙烯腈，匀速搅拌15h，再加入氯化钴和醋酸镍，四者质量比为0.15:2:1:0.7，匀速搅拌3h形成静电纺丝液，注入微型注射器中进行静电纺丝过程，纺丝电压为15kV，纺丝流速为0.8mL/h，制备得到纳米纤维前驱体组分2。
(3)制备钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分2：将纳米纤维前驱体组分2置于气氛电阻炉中并通入氮气，气氛电阻炉包括进气灌、进气灌固定连接进气通道、进气通道固定连接有煅烧室、煅烧室设置有煅烧炉、煅烧室固定连接出气管道、出气管道固定连接有气体收集灌，升温速率为2℃/min，升温至300℃，保温处理2h，再升温至860℃，保温煅烧5h，煅烧产物即为钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分2。
(4)制备聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料2：向反应瓶中加入物质的量浓度为1mol/L的盐酸溶液，加入钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分2，超声分散均匀后加入苯胺，在0℃下缓慢滴加引发剂过硫酸铵，匀速搅拌反应10h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料2。
(5)制备钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料2：向反应瓶中加入丙酮溶剂、环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料2，两者质量比为100:10，混合均匀后加入环氧树脂固化剂，并倒入成膜模具中进行热固化处理，制备得到钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料2。
实施例3
(1)制备纳米ZIF-8组分3：向反应瓶中加入甲醇溶剂和硝酸锌，搅拌均匀后，加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，其中硝酸锌和2-甲基咪唑的物质的量比为1:7，匀速搅拌反应6h，离心分离除去溶剂，使用甲醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米ZIF-8组分3。
(2)制备纳米纤维前驱体组分3：向反应瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶剂和纳米ZIF-8组分3，超声分散均匀后加入聚丙烯腈，匀速搅拌12h，再加入氯化钴和醋酸镍，四者质量比为0.2:2:1:1，匀速搅拌3h形成静电纺丝液，注入微型注射器中进行静电纺丝过程，纺丝电压为18kV，纺丝流速为0.6mL/h，制备得到纳米纤维前驱体组分3。
(3)制备钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分3：将纳米纤维前驱体组分3置于气氛电阻炉中并通入氮气，气氛电阻炉包括进气灌、进气灌固定连接进气通道、进气通道固定连接有煅烧室、煅烧室设置有煅烧炉、煅烧室固定连接出气管道、出气管道固定连接有气体收集灌，升温速率为5℃/min，升温至280℃，保温处理1.5h，再升温至840℃，保温煅烧4h，煅烧产物即为钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分3。
(4)制备聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料3：向反应瓶中加入物质的量浓度为0.8mol/L的盐酸溶液，加入钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分3，超声分散均匀后加入苯胺，在2℃下缓慢滴加引发剂过硫酸铵，匀速搅拌反应8h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料3。
(5)制备钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料3：向反应瓶中加入丙酮溶剂、环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料3，两者质量比为100:12，混合均匀后加入环氧树脂固化剂，并倒入成膜模具中进行热固化处理，制备得到钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料3。
实施例4
(1)制备纳米ZIF-8组分4：向反应瓶中加入甲醇溶剂和硝酸锌，搅拌均匀后，加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，其中硝酸锌和2-甲基咪唑的物质的量比为1:7.5，匀速搅拌反应6h，离心分离除去溶剂，使用甲醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米ZIF-8组分4。
(2)制备纳米纤维前驱体组分4：向反应瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶剂和纳米ZIF-8组分4，超声分散均匀后加入聚丙烯腈，匀速搅拌12h，再加入氯化钴和醋酸镍，四者质量比为0.25:2:1:1.1，匀速搅拌4h形成静电纺丝液，注入微型注射器中进行静电纺丝过程，纺丝电压为18kV，纺丝流速为0.6mL/h，制备得到纳米纤维前驱体组分4。
(3)制备钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分4：将纳米纤维前驱体组分4置于气氛电阻炉中并通入氮气，气氛电阻炉包括进气灌、进气灌固定连接进气通道、进气通道固定连接有煅烧室、煅烧室设置有煅烧炉、煅烧室固定连接出气管道、出气管道固定连接有气体收集灌，升温速率为8℃/min，升温至300℃，保温处理1h，再升温至820℃，保温煅烧5h，煅烧产物即为钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分4。
(4)制备聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料4：向反应瓶中加入物质的量浓度为1mol/L的盐酸溶液，加入钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分4，超声分散均匀后加入苯胺，在0℃下缓慢滴加引发剂过硫酸铵，匀速搅拌反应10h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料4。
(5)制备钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料4：向反应瓶中加入丙酮溶剂、环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料4，两者质量比为100:18，混合均匀后加入环氧树脂固化剂，并倒入成膜模具中进行热固化处理，制备得到钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料4。
实施例5
(1)制备纳米ZIF-8组分5：向反应瓶中加入甲醇溶剂和硝酸锌，搅拌均匀后，加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，其中硝酸锌和2-甲基咪唑的物质的量比为1:8，匀速搅拌反应8h，离心分离除去溶剂，使用甲醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米ZIF-8组分5。
(2)制备纳米纤维前驱体组分5：向反应瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶剂和纳米ZIF-8组分5，超声分散均匀后加入聚丙烯腈，匀速搅拌15h，再加入氯化钴和醋酸镍，四者质量比为0.3:2.5:1:1.2，匀速搅拌4h形成静电纺丝液，注入微型注射器中进行静电纺丝过程，纺丝电压为20kV，纺丝流速为0.8mL/h，制备得到纳米纤维前驱体组分5。
(3)制备钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分5：将纳米纤维前驱体组分5置于气氛电阻炉中并通入氮气，气氛电阻炉包括进气灌、进气灌固定连接进气通道、进气通道固定连接有煅烧室、煅烧室设置有煅烧炉、煅烧室固定连接出气管道、出气管道固定连接有气体收集灌，升温速率为10℃/min，升温至300℃，保温处理2h，再升温至860℃，保温煅烧5h，煅烧产物即为钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分5。
(4)制备聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料5：向反应瓶中加入物质的量浓度为1mol/L的盐酸溶液，加入钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维组分5，超声分散均匀后加入苯胺，在5℃下缓慢滴加引发剂过硫酸铵，匀速搅拌反应10h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料5。
(5)制备钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料5：向反应瓶中加入丙酮溶剂、环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料5，两者质量比为100:20，混合均匀后加入环氧树脂固化剂，并倒入成膜模具中进行热固化处理，制备得到钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料5。
使用TTR500型矢量网络分析仪对实施例中的钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料1-5进行吸波性能测试。
Figure BDA0002486747480000101
综上所述，该一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，以含氮元素的纳米ZIF-8作为致孔剂，通过静电纺丝法和高温热还原，制备得到钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维，碳纳米纤维具有丰富的孔隙结构，可以使吸收的电磁波在孔隙结构中不断反射和损耗，并且磁性能优异的钴镍合金均匀分散在碳纳米纤维中，使钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维表现出良好的介电损耗和磁损耗性能，同时纳米ZIF-8在高温煅烧过程中，在碳纳米纤维中形成大量的石墨氮结构，可以增强碳纳米纤维的导电性，从而增强了钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维的电磁性能和阻抗匹配性能。
通过原位聚合法，在钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维的外层生长纳米聚苯胺，有利于提高碳纳米纤维与环氧树脂的相容性和分散性，使环氧树脂可以通过介电损耗和磁损耗，对电磁波进行高效的吸收和衰减。

Claims (6)

1.一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，包括以下原料及组分，其特征在于：钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维、苯胺、过硫酸铵、环氧树脂，其中钴镍合金掺杂碳纳米纤维、苯胺和过硫酸铵的质量比为1-6:1:2.2-2.8。
2.根据权利要求1所述的一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，其特征在于：所述钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维制备方法包括以下步骤：
(1)向甲醇溶剂中加入硝酸锌，再加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，其中硝酸锌和2-甲基咪唑的物质的量比为1:6-8，反应4-8h，离心分离、洗涤并干燥，制备得到纳米ZIF-8；
(2)向N,N-二甲基聚酰胺溶剂中加入纳米ZIF-8，超声分散均匀后加入聚丙烯腈，搅拌10-15h，再加入氯化钴和醋酸镍，搅拌2-4h形成静电纺丝液，注入微型注射器中进行静电纺丝过程，纺丝电压为15-20kV，纺丝流速为0.4-0.8mL/h，制备得到纳米纤维前驱体；
(3)将纳米纤维前驱体置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2-10℃/min，升温至250-300℃，保温处理1-2h，再升温至820-860℃，保温煅烧3-5h，煅烧产物即为钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维。
3.根据权利要求2所述的一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，其特征在于：所述纳米ZIF-8、聚丙烯腈、氯化钴和醋酸镍的质量比为0.1-0.3:1.5-2.5:1:0.5-1.2。
4.根据权利要求2所述的一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，其特征在于：所述气氛电阻炉包括进气灌、进气灌固定连接进气通道、进气通道固定连接有煅烧室、煅烧室设置有煅烧炉、煅烧室固定连接出气管道、出气管道固定连接有气体收集灌。
5.根据权利要求1所述的一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，其特征在于：所述钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料制备方法包括以下步骤：
(1)向物质的量浓度为0.5-1mol/L的盐酸溶液中加入钴镍合金掺杂多孔碳纳米纤维，超声分散均匀后加入苯胺，在0-5℃下缓慢滴加引发剂过硫酸铵，反应5-10h，过滤、洗涤并干燥，制备得到聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料；
(2)向丙酮溶剂中加入环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料，混合均匀后加入环氧树脂固化剂，并倒入成膜模具中进行热固化处理，制备得到钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料。
6.根据权利要求5所述的一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料，其特征在于：所述环氧树脂和聚苯胺包覆钴镍合金-碳纳米纤维复合材料的质量比为100:5-20。
CN202010394141.1A 2020-05-11 2020-05-11 一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法 Withdrawn CN111548601A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010394141.1A CN111548601A (zh) 2020-05-11 2020-05-11 一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010394141.1A CN111548601A (zh) 2020-05-11 2020-05-11 一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111548601A true CN111548601A (zh) 2020-08-18

Family

ID=72000582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010394141.1A Withdrawn CN111548601A (zh) 2020-05-11 2020-05-11 一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111548601A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112707383A (zh) * 2020-12-31 2021-04-27 中国海洋大学 一种具有碳纳米线的花状Ni/C复合材料及其制备方法
CN113231638A (zh) * 2021-04-12 2021-08-10 贵州亿源电子有限公司 一种纳米吸波材料及制备工艺
CN114133827A (zh) * 2021-12-07 2022-03-04 徐州鸿丰高分子材料有限公司 一种Fe-Ni合金修饰多孔碳纤维复合环氧树脂材料和制法
CN114843536A (zh) * 2022-03-16 2022-08-02 深圳大学 一种铁钴双金属氧还原电催化材料及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102168325A (zh) * 2011-01-14 2011-08-31 东华大学 一种多孔碳纤维和基于该多孔碳纤维的吸波复合材料及制备方法
US20160095265A1 (en) * 2013-05-21 2016-03-31 Korea Institute Of Industrial Technology Electromagnetic wave shielding sheet comprising carbon composite fiber manufactured by electrospinning and method for manufacturing same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102168325A (zh) * 2011-01-14 2011-08-31 东华大学 一种多孔碳纤维和基于该多孔碳纤维的吸波复合材料及制备方法
US20160095265A1 (en) * 2013-05-21 2016-03-31 Korea Institute Of Industrial Technology Electromagnetic wave shielding sheet comprising carbon composite fiber manufactured by electrospinning and method for manufacturing same

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUAN XIONG ET AL.: "Layered NiCo alloy nanoparticles/nanoporous carbon composites derived from bimetallic MOFs with enhanced electromagnetic wave absorption performance", 《CARBON》 *
MPALIGOVÁ ET AL.: "Electromagnetic shielding of epoxy resin composites containing carbon fibers coated with polyaniline base", 《PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS》 *
WEIHUA GU ET AL.: "Achieving MOF-derived one-dimensional porous ZnO/C nanofiber with lightweight and enhanced microwave response by an electrospinning method", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112707383A (zh) * 2020-12-31 2021-04-27 中国海洋大学 一种具有碳纳米线的花状Ni/C复合材料及其制备方法
CN113231638A (zh) * 2021-04-12 2021-08-10 贵州亿源电子有限公司 一种纳米吸波材料及制备工艺
CN114133827A (zh) * 2021-12-07 2022-03-04 徐州鸿丰高分子材料有限公司 一种Fe-Ni合金修饰多孔碳纤维复合环氧树脂材料和制法
CN114843536A (zh) * 2022-03-16 2022-08-02 深圳大学 一种铁钴双金属氧还原电催化材料及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111548601A (zh) 一种钴镍合金-碳纳米纤维的环氧树脂吸波材料及其制法
CN112911920B (zh) 一种MXene-碳气凝胶/TPU复合材料的制备方法
CN110342531B (zh) 一种铁粉包覆二氧化硅材料及其制备方法
CN112593312A (zh) 一种Fe3O4-FeCo-碳纳米纤维三元复合吸波材料及其制法
CN113026148A (zh) 磁性铁氧体碳基纳米纤维吸波材料、制备方法及应用
CN115915738A (zh) 一种HOF衍生的一维Ni掺杂磁性碳基纳米复合材料及其制备方法
CN106883818A (zh) 核壳型碳球/碳纳米管复合吸波材料及制备方法
CN111349299A (zh) 一种高导热石墨烯-SiC-NiO改性丙烯酸树脂电磁屏蔽材料及其制法
CN111554943A (zh) 一种Fe-N共掺杂石墨烯纳米纤维氧还原催化剂及其制法
CN111410935A (zh) 一种MoS2-Fe3O4-石墨烯三元复合吸波材料及其制法
Wu et al. Hierarchical porous carbon fibers for broadband and tunable high-performance microwave absorption
CN111850821B (zh) 一种由水滑石基复合纳米纤维制备电磁波吸收材料的方法
CN111491501A (zh) 一种导电聚合物包覆镍铁氧体的电磁屏蔽材料及其制法
CN111471342A (zh) 一种锰锌铁氧体-碳纳米管接枝聚苯胺吸波涂层及其制法
CN111302324A (zh) 一种磁性微孔碳基吸波复合材料及其制备方法
CN114073919B (zh) 碳-磁性金属弥散型中空复合微球及其制备方法和应用
CN108521755A (zh) 一种FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂及其制备方法
CN113068390B (zh) 二维磁性Fe3GeTe2纳米片与石墨烯纳米片复合材料及其制备方法和应用
CN110739095B (zh) 一种用聚丙烯腈凝胶制备的导电剂及其制备方法
CN114133827A (zh) 一种Fe-Ni合金修饰多孔碳纤维复合环氧树脂材料和制法
CN114346250A (zh) 一种金属-碳复合颗粒及其制备方法和应用
CN108752039B (zh) 一种制备泡沫炭电磁屏蔽复合材料的方法
CN110217788A (zh) 一种氮、氧共掺杂碳纳米球的制备方法
CN114554822B (zh) 一种复合吸波薄膜材料及其制备方法
CN104495790A (zh) 一种基于碳纳米管制备三维碗状多孔碳材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200818

WW01 Invention patent application withdrawn after publication