一种复合吸波材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种复合吸波材料的制备方法。本发明专利技术先采用十二烷基苯磺酸(DBSA)对多壁碳纳米管进行改性，并以该改性碳纳米管、石墨烯、噻吩单体为原料，通过原位聚合，制备出石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料添加剂。该复合材料添加剂具有良好的电磁性能，在微波吸收领域具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种复合吸波材料的制备方法
本专利技术属于电磁波吸收材料制备领域，特别涉及一种复合吸波材料的制备方法。
技术介绍
石墨烯的晶格结构十分稳定，其电子的运动速度达到了15000cm/V·s，相当于光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯具有优异的力学性能，在外力作用下，由于原子面的自适应扭曲，C-C键不容易断开，石墨烯晶格结构能够保持相对稳定，因此在宏观上表现为强度高，不易产生折断、刺破、撕裂的现象。碳纳米管既具有碳素材料的固有本性，又具有金属材料的导电和导热性，陶瓷材料的耐热、耐腐蚀性，纺织纤维的可编织性，以及高分子材料的轻质、易加工性。碳纳米管作为复合材料增强体，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，因此碳纳米管增强复合材料可能带来复合材料性能的一次飞跃。因此，本专利技术以石墨烯、碳纳米管为增强体，制备出噻吩基复合吸波材料，该复合材料具有优异的导电性能，在电磁吸收、电子元器件、安全防护等领域具有重要的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合吸波材料的制备方法，该复合材料密度小、厚度薄、频带宽、吸收强，可以用作不同领域的吸波材料使用。本专利技术是这样来实现的，其制备方法为：(1)DBSA改性碳纳米管的制备：碳纳米管与DBSA质量比为1：2，将1.0g管径为20～30nm的多壁碳纳米管加入到水溶液中，超声分散1h后，再加入2.0gDBSA，在冰水浴中反应2.5h。反应完毕后经去离子水洗涤至中性，50℃下真空干燥，得到DBSA改性碳纳米管。(2)石墨烯的制备：将1.0g石墨鳞片、0.5g硝酸钠与25mL浓硫酸在冰浴条件下混合均匀，再搅拌下缓慢加入3.0g高锰酸钾，保持在10℃以下搅拌1h，接着在35℃下搅拌0.5h，再冰水浴下加入50mL去离子水稀释，使温度低于100℃，继续搅拌0.5h，再加入200mL去离子水进一步稀释后，加入10mL30％H2O2，静置分层，去掉上清液，加入100mL无水乙醇搅拌后静置分层，去掉上清液，如此反复3～4次，得到氧化石墨悬浊液。将制得的氧化石墨悬浊液分散到100mL无水乙醇中，超声处理30min后，加入50mL水合肼、50mL氨水，混合均匀后再95℃回流1h，抽滤，无水乙醇洗涤滤饼3～4次，60℃真空干燥后，研磨得到石墨烯。(3)复合材料的制备：将Xg(X＝0.20～0.40)石墨烯、Yg(Y＝0.20～0.40)DBSA改性碳纳米管、2.0mL噻吩单体加入80mL三氯甲烷中，超声30min，加入8.0g无水三氯化铁，搅拌反应10h后抽滤，甲醇洗涤，去离子水洗涤至滤液为无色，60℃真空干燥24h，得到石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合材料添加剂。用日立HITACHI/SU1510扫描电子显微镜对石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料添加剂的颗粒形态及尺寸进行观测。以石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合物(X＝0.20，Y＝0.20)为例，复合物中碳纳米管、石墨烯均匀的分散于聚噻吩基质中。用四探针电导仪对石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料添加剂的电导率进行测定。以石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合物(X＝0.30，Y＝0.30)为例，复合物电导率为1.9428S/cm。用振动样品磁强计(VSM)对石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料添加剂进行磁性能测试。以石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合物(X＝0.40，Y＝0.40)为例，测试结果为：矫顽力为526.3Oe，饱和磁化强度为96.42emu·g-1，剩余磁化强度为84.09emu·g-1。采用安捷伦8722ES矢量网络分析仪测试石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料添加剂，在2～18GHz的反射率。以石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合物(X＝0.40，Y＝0.40)为例，测试结果为：12.2GHz处出现最大吸收峰，峰值为-54dB，反射率损失值低于-10dB的吸收频带宽达14.2GHz。本专利技术的优点：本专利技术先采用十二烷基苯磺酸(DBSA)对多壁碳纳米管进行改性，并以该改性碳纳米管、石墨烯、噻吩单体为原料，通过原位聚合，制备出石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料添加剂。该复合材料添加剂综合碳纳米管、石墨烯、聚噻吩的优点，矫顽力更小、密度更轻、阻抗匹配更好，吸收特性良好，可广泛应用于各种领域的吸波材料添加剂，在微波吸收领域具有重要的应用价值。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1(1)将1.0g管径为20～30nm的多壁碳纳米管加入到水溶液中，超声分散1h后，再加入2.0gDBSA，在冰水浴中反应2.5h。反应完毕后经去离子水洗涤至中性，50℃下真空干燥，得到DBSA改性碳纳米管。(2)将1.0g石墨鳞片、0.5g硝酸钠与25mL浓硫酸在冰浴条件下混合均匀，搅拌下缓慢加入3.0g高锰酸钾，保持在10℃以下搅拌1h，接着在35℃下搅拌0.5h，冰水浴下加入50mL去离子水稀释，使温度低于100℃，继续搅拌0.5h，再加入200mL去离子水进一步稀释，加入10mL30％H2O2，静置分层，去掉上清液，加入100mL无水乙醇搅拌后静置分层，去掉上清液，如此反复3～4次，得到氧化石墨悬浊液。将制得的氧化石墨悬浊液分散到100mL无水乙醇中，超声处理30min后，加入50mL水合肼、50mL氨水，混合均匀后再95℃回流1h，抽滤，无水乙醇洗涤3～4次，60℃真空干燥，研磨得到石墨烯。(3)将0.20g石墨烯、0.20gDBSA改性碳纳米管、2.0mL噻吩单体加入80mL三氯甲烷中，超声处理30min，加入8.0g无水三氯化铁，搅拌反应10h后抽滤，甲醇洗涤，去离子水洗涤至滤液为无色，60℃真空干燥24h，得到石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合材料添加剂(X＝0.20，Y＝0.20)。所制备的复合材料添加剂在2～18GHz内反射率损失值低于-10dB的频带宽度达16.3GHz，最小反射率损失值可达-47dB。实施例2DBSA改性碳纳米管、石墨烯的制备方法分别同实施例1步骤(1)、步骤(2)。称取0.30g石墨烯、0.30gDBSA改性碳纳米管，制备方法同实施例1步骤(3)，制备出石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合材料添加剂(X＝0.30，Y＝0.30)。所制备的复合材料添加剂在2～18GHz内反射率损失值低于-10dB的频带宽度达15.4GHz，最小反射率损失值可达-51dB。实施例3DBSA改性碳纳米管、石墨烯的制备方法分别同实施例1步骤(1)、步骤(2)。称取0.40g石墨烯、0.40gDBSA改性碳纳米管，制备方法同实施例1步骤(3)，制备出石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合材料添加剂(X＝0.40，Y＝0.40)。所制备的复合材料添加剂在2～18GHz内反射率损失值低于-10dB的频带宽度达14.2GHz，最小反射率损失值可达-54dB。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合吸波材料的制备方法，其特征在于制备方法如下：(1)DBSA改性碳纳米管的制备：碳纳米管与DBSA质量比为1：2，将1.0g管径为20～30nm的多壁碳纳米管加入到水溶液中，超声分散1h后，再加入2.0g DBSA，在冰水浴中反应2.5h。反应完毕后经去离子水洗涤至中性，50℃下真空干燥，得到DBSA改性碳纳米管。(2)石墨烯的制备：将1.0g石墨鳞片、0.5g硝酸钠与25mL浓硫酸在冰浴条件下混合均匀，再搅拌下缓慢加入3.0g高锰酸钾，保持在10℃以下搅拌1h，接着在35℃下搅拌0.5h，再冰水浴下加入50mL去离子水稀释，使温度低于100℃，继续搅拌0.5h，再加入200mL去离子水进一步稀释后，加入10mL 30％H2O2，静置分层，去掉上清液，加入100mL无水乙醇搅拌后静置分层，去掉上清液，如此反复3～4次，得到氧化石墨悬浊液。将制得的氧化石墨悬浊液分散到100mL无水乙醇中，超声处理30min后，加入50mL水合肼、50mL氨水，混合均匀后再95℃回流1h，抽滤，无水乙醇洗涤滤饼3～4次，60℃真空干燥后，研磨得到石墨烯。(3)复合材料的制备：将Xg(X＝0.20～0.40)石墨烯、Yg(Y＝0.20～0.40)DBSA改性碳纳米管、2.0mL噻吩单体加入80mL三氯甲烷中，超声30min，加入8.0g无水三氯化铁，搅拌反应10h后抽滤，甲醇洗涤，去离子水洗涤至滤液为无色，60℃真空干燥24h，得到石墨烯/DBSA改性碳纳米管/聚噻吩复合材料添加剂。...

【技术特征摘要】
1.一种复合吸波材料的制备方法，其特征在于制备方法如下：(1)DBSA改性碳纳米管的制备：碳纳米管与DBSA质量比为1：2，将1.0g管径为20～30nm的多壁碳纳米管加入到水溶液中，超声分散1h后，再加入2.0gDBSA，在冰水浴中反应2.5h。反应完毕后经去离子水洗涤至中性，50℃下真空干燥，得到DBSA改性碳纳米管。(2)石墨烯的制备：将1.0g石墨鳞片、0.5g硝酸钠与25mL浓硫酸在冰浴条件下混合均匀，再搅拌下缓慢加入3.0g高锰酸钾，保持在10℃以下搅拌1h，接着在35℃下搅拌0.5h，再冰水浴下加入50mL去离子水稀释，使温度低于100℃，继续搅拌0.5h，再加入200mL去离子水进一步稀释后，加入10mL30％H2O2，静置分层，去掉上清液，加入100mL无水乙醇搅拌后静置分层，去掉上清液，如此反复3～4次，得到氧化石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宇，林卫国，徐江华，徐波，黄杰，陆前峰，
申请(专利权)人：高博通信上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31