石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料制造技术

技术编号:15739018 阅读:155 留言:0更新日期:2017-07-02 02:17
本发明专利技术提供了一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料及其制备方法。该涂料型吸波材料的制备方法包括以下步骤:将石墨烯、碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮以及N‑甲基吡咯烷酮的混合物进行超声处理,得到一混合液;在搅拌条件下,向所述混合液中加入含铁化合物和聚合物,之后继续搅拌一段时间,得到所述的石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料。本发明专利技术提供了一种功能化石墨烯与含铁化合物、高分子聚合物复合涂料型吸波材料及其制备方法,该复合涂料型吸波材料具有优异的吸波性能。

Graphene / carbon nanotube / iron containing compound / polymer coating type absorbing materials

The invention provides a graphene / carbon nanotube / iron containing compound / polymer coating type wave absorbing material and a preparation method thereof. The coating type absorbing wave material preparation method comprises the following steps: graphene, carbon nanotubes, polyvinylpyrrolidone and N methyl pyrrolidone mixture treated with ultrasonic to obtain a mixed liquid; under stirring, adding iron containing compounds and polymers to the mixture, then continue stir for a period of time to obtain the graphene / carbon nanotubes / iron compound / polymer coating type absorbing material. The invention provides a composite coating type wave absorbing material of functional graphene and iron containing compound and macromolecule polymer and a preparation method thereof. The composite coating wave absorbing material has excellent wave absorbing property.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料
本专利技术涉及一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料及其制备方法,属于材料科学

技术介绍
吸波材料是能吸收投射到其表面的电磁波能量,并通过材料的损耗转变为热能的一类材料。吸波材料最初的设计主要应用于军事中隐形飞机的研究。随着社会的进步,无线电磁波等技术的广泛应用,吸波材料也开始被广泛的应用在建筑、家电等日常生活中。石墨烯是一类最新发现的具有二维结构的碳材料。由于其独特的二维结构,石墨烯具有许多奇特的物理性质,如高比表面积、密度小、机械性能强、导电性优异等。石墨烯也迅速成为当前材料领域的一个研究热点,也被吸波领域的研究人员所关注。以石墨烯为基质的吸波材料的形态主要包括粉体和高分子两大类。相较于单纯的粉体和高分子吸波材料,涂料型吸波材料的应用更为广泛,使用时只需涂在相应材料表面即可。因此,研发以石墨烯为基质的涂料型吸波材料仍是本领域的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料及其制备方法。该涂料型吸波材料具有优异的吸波性能。为达到上述目的,本专利技术首先提供了一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料的制备方法,其包括以下步骤:(1)将石墨烯、碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮以及N-甲基吡咯烷酮的混合物进行超声处理,得到一混合液;(2)在搅拌条件下,向步骤(1)得到的混合液中加入含铁化合物和聚合物,之后继续搅拌一段时间,得到所述的石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料。在上述制备方法中,优选地,以质量比计,所述石墨烯、碳纳米管、含铁化合物、聚合物(指步骤(2)中加入的聚合物)的用量比例为(1~5):1:(1~7):(1~5)。在上述制备方法中,优选地,所采用的石墨烯的厚度为5~20nm,二维片径尺寸为1~10μm。在上述制备方法中,优选地,所采用的碳纳米管为直径1~2nm、长度20~80nm的单壁碳纳米管和/或外径2~10nm、长度100~150nm的多壁碳纳米管。在上述制备方法中,优选地,所采用的含铁化合物包括二茂铁、三氧化二铁、四氧化三铁以及硝酸铁等中的一种或几种的组合。更优选地,所采用的三氧化二铁、四氧化三铁的粒径为100~200nm。在上述制备方法中,优选地,步骤(2)中所采用的聚合物包括聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、F68、聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、橡胶树脂以及酚醛树脂等中的一种或几种的组合。在上述制备方法中,优选地,在步骤(1)中,以质量比计,所述聚乙烯吡咯烷酮与所述石墨烯的用量比例为1:(0.5~25)。在上述制备方法中,优选地,在步骤(1)中,以体积(mL)/质量(mg)比计,所述N-甲基吡咯烷酮与所述石墨烯的用量比例为250mL/(50~250mg)。在上述制备方法中,优选地,步骤(1)中的超声处理的时间为2~4h,超声工作频率为20~40kHz,功率50~80W。在上述制备方法中,优选地,步骤(2)中的搅拌为磁力搅拌,磁力搅拌的转速为200~900r/min,加入含铁化合物和聚合物之后继续搅拌的时间为5~12h。另一方面,本专利技术还提供了一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料,其是由上述的石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料的制备方法制得的。本专利技术提供了一种功能化石墨烯与含铁化合物、高分子聚合物复合涂料型吸波材料及其制备方法。该制备方法首先采用聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮与石墨烯、碳纳米管进行超声处理,其一是使得石墨烯、碳纳米管在溶液中良好分散,其二是作为活性剂,使石墨烯、碳纳米管具有一定的亲水性,以便之后的处理步骤达到预期的效果。该方法采用石墨烯、碳纳米管复配使用,将石墨烯与碳纳米管混合后,碳纳米管的侧壁与石墨烯的片层间会产生强烈的π-π相互作用,由于石墨烯片层具有大量的亲水性的功能基团,会增大石墨烯-碳纳米管复合物在溶液中的分散效果,有利于后续的产品的制备;同时由于石墨烯具有的大比表面积,电磁波吸收性能较高,进一步提高了产品的电磁吸收特性;由于碳纳米管巨大的比表面积、表面量子隧道效应使其具有非常优异的电磁波吸收性能,所以也进一步提高了产品的电磁吸收特性。此外,本专利技术的制备方法进一步采用含铁化合物、高分子聚合物与石墨烯-碳纳米管复合物进行反应,所述的含铁化合物包括二茂铁、三氧化二铁、四氧化三铁、硝酸铁,进而使形成的复合涂料型吸波材料具有较高的电导率和磁导率,并且可以使复合涂料型吸波材料的电导率和磁导率尽量接近,进而进一步提高产品的电磁波吸收性能。因此,本专利技术提供的石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料具有优异的吸波性能。附图说明图1为实施例1的涂料型吸波材料在厚度为1.5mm时的吸波性能曲线。图2为实施例2的涂料型吸波材料在厚度分别为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm时的吸波性能曲线。图3为实施例3的涂料型吸波材料在厚度为2mm时的吸波性能曲线。图4为实施例4的涂料型吸波材料在厚度为2mm时的吸波性能曲线。图5为对比例1的涂料型吸波材料在厚度为2mm时的吸波性能曲线。图6为对比例2的涂料型吸波材料在厚度为2mm时的吸波性能曲线。图7为对比例3的涂料型吸波材料在厚度为2mm时的吸波性能曲线。图8为对比例4的涂料型吸波材料在厚度为2mm时的吸波性能曲线。图9为对比例5的涂料型吸波材料在厚度为2mm时的吸波性能曲线。图10为对比例6的涂料型吸波材料在厚度为2mm时的吸波性能曲线。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。实施例1本实施例提供了一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料,其是按照以下方法制备的:(1)称取石墨烯100mg、碳纳米管25mg以及聚乙烯吡咯烷酮50mg;其中所采用的石墨烯的厚度为20nm,二维片径尺寸为2μm;所采用的碳纳米管为直径2nm、长度20nm的单壁碳纳米管;(2)将上述材料加入到烧杯中,加入100mLN-甲基吡咯烷酮,并将得到的混合物充分超声处理,超声工作频率为40kHz,功率为180kW,处理时间为3h,得到混合液;(3)将所述混合液放置在磁力搅拌器上,在600r/min的转速下边搅拌边加入25mg二茂铁,随后缓慢加入25mg聚偏氟乙烯,继续搅拌6h后,得到石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚偏氟乙烯涂料型吸波材料。将本实施例制得的涂料型吸波材料与石蜡按2:8的质量比混合后,测试得到的样品在厚度为1.5mm时的吸波性能,如图1所示;当厚度为1.5mm时,吸收最低峰达到-16.5dB,达到有效吸收效果的电磁波频宽达到3GHz(9.5GHz-12.5GHz)。实施例2本实施例提供了一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料,其是按照以下方法制备的:(1)称取石墨烯100mg、碳纳米管25mg以及聚乙烯吡咯烷酮25mg;其中所采用的石墨烯的厚度为20nm,二维片径尺寸为2μm;所采用的碳纳米管为外径2nm、长度100nm的多壁碳纳米管;(2)将上述材料加入到烧杯中,加入150mLN-甲基吡咯烷酮,并将得到的混合物充分超声处理,超声工作频率本文档来自技高网...
石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料

【技术保护点】
一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料的制备方法,其包括以下步骤:(1)将石墨烯、碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮以及N‑甲基吡咯烷酮的混合物进行超声处理,得到一混合液;(2)在搅拌条件下,向步骤(1)得到的混合液中加入含铁化合物和聚合物,之后继续搅拌一段时间,得到所述的石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料的制备方法,其包括以下步骤:(1)将石墨烯、碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮以及N-甲基吡咯烷酮的混合物进行超声处理,得到一混合液;(2)在搅拌条件下,向步骤(1)得到的混合液中加入含铁化合物和聚合物,之后继续搅拌一段时间,得到所述的石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料。2.根据权利要求1所述的制备方法,其中,以质量比计,所述石墨烯、碳纳米管、含铁化合物、聚合物的用量比例为(1~5):1:(1~7):(1~5)。3.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所采用的石墨烯的厚度为5~20nm,二维片径尺寸为1~10μm。4.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所采用的碳纳米管为直径1~2nm、长度20~80nm的单壁碳纳米管和/或外径2~10nm、长度100~150nm的多壁碳纳米管。5.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所采用的含铁化合物包括二茂铁、三氧化二铁、四氧化三铁以及硝酸铁中的一种或几种的组合。6...

【专利技术属性】
技术研发人员:李永峰傅婧怡巫家业段永丽
申请(专利权)人:中国石油大学北京
类型:发明
国别省市:北京,11

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