一种聚吡咯为基底的吸波材料制造技术

本发明专利技术公开了一种聚吡咯为基底的吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层组成，阻抗匹配层由石墨烯/四氧化三铁粉体分散到聚吡咯中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁橡胶中形成，反射层由5‑20wt％石英/炭黑复合材料分散到氯丁橡胶中形成，所述阻抗匹配层含有2‑5％的石墨烯/四氧化三铁粉体。本发明专利技术所述的吸波材料，将阻抗匹配层替换为聚吡咯之后，吸波主材料为石墨烯/四氧化三铁粉体，其在厚度为0.2mm时，其最大吸收超过‑42.3dB，性能远远优于采用氯丁橡胶和聚苯胺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新材料
，尤其涉及一种聚吡咯为基底的吸波材料。本专利技术是在先申请“一种石墨烯改性的四氧化三铁吸波材料”、“一种石墨烯改性的钛酸钡吸波材料”和“一种改进基底的吸波材料”的改进专利技术。
技术介绍
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。吸波材料指能吸收、衰减投射到材料表面的电磁波能量，并将电磁能通过材料内部的介质损耗转换成成热能等其它形式的能量耗散掉的一类功能材料。吸波材料由吸收剂、胶黏剂及各种助剂组成，其中吸收剂的电磁性能决定了吸波涂层性能的好坏，在细胞材料中起到关键的错用。研究证实，铁氧体吸波材料性能最佳，它具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点。将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射，能达到消除电磁干扰的目的。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率铁氧体引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。随着现代工艺的发展，对吸波材料的要求越来越高，要求在吸波效果较好的同时，具备较好的物理机械性能、较好的耐高温性以及使用维护简单等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种聚吡咯为基底的吸波材料，能够使得吸波材料性能突出。专利技术人的在先申请“一种石墨烯改性的钛酸钡吸波材料”和“一种石墨烯改性的四氧化三铁吸波材料”和“一种改进基底的吸波材料”的阻抗匹配层基底分别氯丁橡胶和聚苯胺。专利技术人对该吸波材料进行了优化，对基底进行了优化，寻求更高性能的吸波材料，以期提高吸波性能。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种聚吡咯为基底的吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层组成，阻抗匹配层由石墨烯/四氧化三铁粉体分散到聚吡咯中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁橡胶中形成，反射层由5-20wt％石英/炭黑复合材料分散到氯丁橡胶中形成，所述阻抗匹配层含有2-5％的石墨烯/四氧化三铁粉体。炭黑属于一种导电填料，因此本专利技术的石英/炭黑复合材料，其对电磁波的屏蔽主要依赖于对入射电磁波的反射作用。当电磁波入射到本专利技术的石英/炭黑复合材料表面时，其材料内部发生严重极化，使电磁场的震荡在材料内部导电网络中形成涡流，使电磁能转化为热能而消耗掉。当炭黑含量在材料内部形成导电网络数目增加，材料的导电性能增强，使得电磁波在材料表面的反射性能增强，材料的屏蔽性能也随之增强。由于炭黑的高导电性和隧道导电效应，一般只需要很少的炭黑添加量，就可以形成比较发达的导电网络，经过与基体材料混合后可以保证基体材料具有良好的力学性能，因此本专利技术的石英/炭黑复合材料中，炭黑的体积百分含量为1-15vol％。本专利技术的所述石英/炭黑复合材料的制备方法如下：(1)按照比例将石英粉和炭黑放入球磨机，球磨4-6小时，得到粉料；(2)加入占粉料质量20-30wt％的水玻璃，再加入占粉料质量20-30wt的浓度为8-12wt％的聚乙烯醇，搅拌混合均匀后，压制成型；(3)将所述成型得到的成型制品加热到180-220℃，恒温至少3小时；(4)将热处理后的成型件粉碎成粉末，得到所述石英/炭黑复合材料。本专利技术所述聚吡咯形成基体，必须与石墨烯/四氧化三铁粉体联合使用才能使得综合性能提高。专利技术人尝试在相同的条件下，将石墨烯/四氧化三铁粉体替换为石墨烯/钛酸钡粉体，但其性能下降，所以本专利技术的基体替换氯丁橡胶和聚苯胺，其性能的提升不是必然的，而是依据不同的吸波主材料而不同。优选的，所述石墨烯/四氧化三铁粉体制备方法如下：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉50-80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2-4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30-120min；(2)加热至30-40℃恒温4-5h，加入去离子水和双氧水，搅拌1-3h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，干燥后得到氧化石墨烯；(3)将所述的氧化石墨烯分散到无水乙醇溶液中，超声分散得到氧化石墨烯胶体溶液；(4)将所述氧化石墨烯胶体溶液加热到65-75℃，搅拌下加入质量浓度为70-85％的水合肼，反应0.5-2小时后，按照石墨烯:四氧化三铁质量比为2:1～1:2的比例，加入四氧化三铁粉末，混合均匀；(5)离心分离并洗涤，真空干燥得到石墨烯/四氧化三铁粉体。本专利技术通过特定的配方组分，设计了阻抗匹配层/损耗层/反射层构成的三层复合薄膜，其正面的吸波效果显著优于反面，正面了所述薄膜结构设计的正确。本专利技术所述的吸波材料，将阻抗匹配层替换为聚吡咯之后，吸波主材料为石墨烯/四氧化三铁粉体，其在厚度为0.2mm时，其最大吸收超过-42.3dB，性能远远优于采用氯丁橡胶和聚苯胺。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1一种聚吡咯为基底的吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层组成，阻抗匹配层由石墨烯/四氧化三铁粉体分散到聚吡咯中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁橡胶中形成，反射层由石英/炭黑复合材料分散到氯丁橡胶中形成。所述石英/炭黑复合材料中，炭黑占8wt％，所述阻抗匹配层含有2％的石墨烯粉末/四氧化三铁粉体。所述石墨烯粉末/四氧化三铁粉体制备方法如下：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30min；(2)加热至30℃恒温4h，加入去离子水和双氧水，搅拌1h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，干燥后得到氧化石墨烯；(3)将所述的氧化石墨烯分散到无水乙醇溶液中，超声分散得到氧化石墨烯胶体溶液；(4)将所述氧化石墨烯胶体溶液加热到65℃，搅拌下加入质量浓度为85％的水合肼，反应0.5小时后，按照石墨烯:四氧化三铁质量比为1:2的比例，加入四氧化三铁粉末，混合均匀；(5)离心分离并洗涤，真空干燥得到石墨烯粉末/四氧化三铁粉体。所述石英/炭黑复合材料的制备方法如下：(1)按照比例将石英粉和炭黑放入球磨机，球磨4小时，得到粉料；(2)加入占粉料质量20wt％的水玻璃，再加入占粉料质量20wt％的浓度为8wt％的聚乙烯醇，搅拌混合均匀后，压制成型；(3)将所述成型得到的成型制品加热到180℃，恒温至少3小时；(4)将热处理后的成型件粉碎成粉末，得到所述石英/炭黑复合材料。经测试，该吸波材料，其在厚度为0.2mm时，屏蔽性能增加到-39dB。对比例1将实施例1中所述阻抗匹配层基底替换为氯丁橡胶，其余与实施例1相同。对比例2将实施例1中所述阻抗匹配层基底替换为聚苯胺，其余与实施例1相同。对比例3将实施例1中的石墨烯/四氧化三铁粉体替换为石墨烯/钛酸钡粉体，其余与实施例1相同。对比例4将实施例1的反射层中的石墨替换为石英/炭黑复合材料，其余与实施例1相同实施例1所述的吸波材料，与对比例2的吸波材料对比，当其均在厚度为0.2mm时，本专利技术其最大吸收超过-42.3dB，远远超过实施例1-4的-9.46dB、-13.6dB、-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚吡咯为基底的吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层组成，阻抗匹配层由石墨烯/四氧化三铁粉体分散到聚吡咯中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁橡胶中形成，反射层由5‑20wt％石英/炭黑复合材料分散到氯丁橡胶中形成，所述阻抗匹配层含有2‑5％的石墨烯/四氧化三铁粉体。

【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯为基底的吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层组成，阻抗匹配层由石墨烯/四氧化三铁粉体分散到聚吡咯中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁橡胶中形成，反射层由5-20wt％石英/炭黑复合材料分散到氯丁橡胶中形成，所述阻抗匹配层含有2-5％的石墨烯/四氧化三铁粉体。2.如权利要求1所述的聚吡咯为基底的吸波材料，其特征在于，所述石墨烯/四氧化三铁粉体制备方法如下：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉50-80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2-4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30-120min；(2)加热至30-40℃恒温4-5h，加入去离子水和双氧水，搅拌1-3h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，干燥后得到氧化石墨烯；(3)将所述的氧化石墨烯分散到无水乙醇溶液中，超声分散得到氧化石墨烯胶体溶液；(4)将所述氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张达明，
申请(专利权)人：无锡市明盛强力风机有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32