一种红外兼容微波纳米复合吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种红外兼容微波纳米复合吸波材料，该材料由旋光性聚N‑炔丙基酰胺高分子与多壁碳纳米管按质量比为1:1～4:1，通过溶液溶溶共混法复合得到，其中旋光性聚N‑炔丙基酰胺高分子是由含有植物甾体结构的旋光性N‑炔丙基酰胺单体在铑催化剂作用下选择聚合而成，旋光性聚N‑炔丙基酰胺高分子的结构通式为：

Infrared compatible microwave nano composite wave absorbing material and preparation method thereof

The purpose of this invention is to provide a kind of infrared microwave compatible nano composite absorbing materials, the material is composed of optically active poly N N-propargylamide polymer and multi walled carbon nanotubes according to the mass ratio of 1:1 to 4:1 by solution blending method to get the composite solution, optically active poly N propargyl amide polymer is a steroid containing plant the structure of the optically active N N-propargylamide monomer in rhodium catalyst under polymerization, poly N opticity structural formula N-propargylamide for polymer:

【技术实现步骤摘要】
一种红外兼容微波纳米复合吸波材料及其制备方法
本专利技术涉及一种旋光性聚N-炔丙酰胺-多壁碳纳米管红外兼容微波纳米复合吸波材料及其制备方法，属于有机无机复合功能材料的制备范畴。可用于电磁屏蔽、建筑节能或隐身材料等领域。
技术介绍
随着军事探测技术和制导技术的不断进步，单一功能吸波材料的应用受到了限制。新型多波段吸波材料，尤其是红外兼容微波吸波材料，将成为未来吸波材料的重要发展方向。由于红外吸波材料要求对红外辐射的大量反射而非吸收，而微波吸波材料则正好相反，要求对电磁波的高吸收、低反射。因此，研究红外兼容微波吸波材料的重点在于协调统一两者对材料的电磁特性要求，为开发新型高效的兼容吸波材料奠定基础。对红外吸波材料进行改性，使其在降低红外发射率的同时具备微波吸波性能，从而可以得到红外兼容微波吸波材料。中国专利CN102532889A提供了一种碳纳米管掺杂聚席夫碱/铁氧体复合型吸波材料及其制备方法。该吸波材料的最大优点是吸波频带宽、性能稳定，耐腐蚀耐高温。专利CN103923243A专利技术了一种旋光聚乙炔红外低发射率材料，该材料由L或D-络氨酸醇酯与含炔基羧酸单体在铑催化剂作用下聚合得到，它具有良好的热稳定性、较高的光学活性，可作为低红外发射率材料使用。CN103497558A专利技术了一种铁铜复合材料的制备方法，该材料的反射损失维持在-17dB以上，红外发射率在0.5以下。本专利技术将植物甾醇与炔丙胺连接，通过铑催化剂选择聚合反应得到具有稳定螺旋构型的新型聚炔材料，并进一步与多壁碳纳米管复合，制备出一种新型的红外兼容微波纳米复合吸波材料。
技术实现思路
技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新型的红外兼容微波纳米复合吸波材料及其制备方法，通过有机与无机的复合同时实现8～14μm波段的低红外辐率和2～18GHz波段的高微波吸收性能。技术方案：本专利技术提供了一种红外兼容微波纳米复合吸波材料，该材料由旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子与多壁碳纳米管按质量比为1:1～4:1，通过溶液溶溶共混法复合得到，其中旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子是由含有植物甾体结构的旋光性N-炔丙基酰胺单体在铑催化剂作用下选择聚合而成，旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子的结构通式为：其中R1为：中的一种；R2为─CH═CH─或─CH═C(CH3)─；聚合度n为50～200的整数。上述红外兼容微波纳米复合吸波材料的制备方法为：步骤a)在室温下，将浓度为0.5～1mol/L的植物甾醇的吡啶溶液加入反应釜中，再依次加入1.5～3倍植物甾醇摩尔数的酸酐和0.2～0.5倍植物甾醇摩尔数的4-二甲氨基吡啶，密封黑暗条件下室温反应3～8天后，用6～10倍植物甾醇摩尔数的氯仿萃取，得氯仿萃取液，用无水硫酸钠干燥3～5h，过滤，旋蒸去除溶剂，得到植物甾基酯粗产物；将该粗产物加入15～20倍植物甾醇摩尔数的氯仿/石油醚混合液中，该混合溶液中氯仿与石油醚的体积比为2:1～4:1，重结晶2～3次，过滤，50～80℃真空干燥12～20h，得到植物甾基酯；步骤b)在室温下，将步骤a)制得的植物甾基酯溶解于四氢呋喃中，得浓度为0.18～0.2mol/L的植物甾基酯四氢呋喃溶液，随后依次加入与植物甾基酯等摩尔数的氯甲酸异丁酯和等摩尔数的N-甲基吗啉，搅拌15～35分钟后加入与植物甾基酯等摩尔数的炔丙胺，反应10～24h，用20～50倍植物甾基酯摩尔数的氯仿萃取，得氯仿萃取液，用无水硫酸镁干燥3～5h，过滤，旋蒸去除溶剂，得到N-炔丙基酰胺单体粗产物；将该粗产物加入12～20倍植物甾基酯摩尔数的氯仿/正己烷混合液中，该混合溶液中的氯仿与正己烷的体积比为3:1～6:1，重结晶2～3次，过滤，50～80℃真空干燥12～20h，得到含有植物甾体结构的旋光性N-炔丙基酰胺单体；步骤c)室温下，将步骤b)制备的含有植物甾体结构的旋光性N-炔丙基酰胺单体溶解于氯仿中，得浓度为1～2mol/L的含有植物甾体结构的旋光性N-炔丙基酰胺单体氯仿溶液，加入0.01～0.05倍含有植物甾体结构的旋光性N-炔丙基酰胺单体摩尔数的铑催化剂，30～40℃下反应12～24h后，将反应物倒入20～50倍含有植物甾体结构的旋光性N-炔丙基酰胺单体摩尔数的正己烷/丙酮混合液中，该混合溶液中的正己烷与丙酮的体积比为1:10～1:20，过滤，旋蒸去除溶剂，40～60℃真空干燥12～20h，得到旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子；步骤d)室温下，将步骤c)制备的旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子溶于氯仿溶液中，得浓度为0.2～0.5mol/L的旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子的氯仿溶液，再加入与旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子质量比为1:1～4:1的多壁碳纳米管，复合6～8h后，旋蒸去除溶剂，40～60℃真空干燥12～20h，得红外兼容微波纳米复合吸波材料。上述红外兼容微波纳米复合吸波材料的制备方法步骤a)中所述的植物甾醇为β-谷甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇、麦角甾醇中的一种，所述的酸酐为顺丁烯二酸酐或柠康酸酐；制备方法步骤c)中所述的铑催化剂为(nbd)Rh+[η6-C6H5B-(C6H5)3]，该催化剂的制备方法为：将浓度为0.1～0.2mol/L的氯降冰片二烯铑二聚体的二氯甲烷溶液加入反应釜中，按氯降冰片二烯铑二聚体与四苯硼钠摩尔比为1:2～1:4的比例加入0.1～0.5mol/L的四苯硼钠的甲醇溶液，反应1～2h后过滤，25～40℃真空干燥2～3h，得到(nbd)Rh+[η6-C6H5B-(C6H5)3]，其分子结构式如下：其中-Ph为苯基；常温下，上述红外兼容微波纳米复合吸波材料在8～14μm波段的红外发射率为0.500～0.700，在2～18GHz波段的最大反射损耗达到-20～-30dB，衰减达到-10dB的有效宽带可达到3.2～4.5GHz。有益效果：本专利技术将旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子与多壁碳纳米管复合，实现了8～14μm波段的低红外辐射率和2～18GHz波段的高微波吸收性能，同时，该材料制备工艺简便，反应条件温和，具有良好的热稳定性。本专利技术的特点为：(1)将含有多个手性碳原子植物甾醇引入到了聚合物的侧链中，使聚合物形成稳定的螺旋构象；(2)侧链中的植物类基团具有易离域跃迁的π电子，可与多壁碳纳米管形成大共轭体系，使得复合物具有独特的光电特性；(3)采用简单易行的共混法制备了一种有机无机复合材料，该材料同时具备低红外发射率特性和高效微波吸收特性，适用于电磁屏蔽或隐身材料等领域。具体实施方式：实例1：步骤a)在25℃下，将2.48gβ-谷甾醇，0.88g顺丁烯二酸酐，0.15g4-二甲氨基吡啶依次加入30mL吡啶中，密封黑暗条件下反应3天；用150mL氯仿萃取；得氯仿萃取液，用无水硫酸钠干燥3h，过滤，旋蒸去除溶剂，得到粗产物；将粗产物加入24mL体积比为2:1的氯仿/石油醚混合液中，重结晶2次，50℃真空干燥12h，得到β-谷甾醇顺丁烯二酸单酯2.04g；步骤b)在25℃下，将2.0gβ-谷甾醇顺丁烯二酸单酯溶于20mL四氢呋喃，随后依次加入0.83mL氯甲酸异丁酯，7.0mLN-甲基吗啉，25℃搅拌15min后加入0.198g炔丙胺，反应10h，加入25mL氯仿进行萃取，得氯仿萃取液，用无水硫酸镁干燥3h，过滤，旋蒸去除溶剂，得N-炔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外兼容微波纳米复合吸波材料，其特征在于该材料由旋光性聚N‑炔丙基酰胺高分子与多壁碳纳米管按质量比为1:1～4:1，通过溶液溶溶共混法复合得到，其中旋光性聚N‑炔丙基酰胺高分子是由含有植物甾体结构的旋光性N‑炔丙基酰胺单体在铑催化剂作用下选择聚合而成，旋光性聚N‑炔丙基酰胺高分子的结构通式为：

【技术特征摘要】
1.一种红外兼容微波纳米复合吸波材料，其特征在于该材料由旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子与多壁碳纳米管按质量比为1:1～4:1，通过溶液溶溶共混法复合得到，其中旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子是由含有植物甾体结构的旋光性N-炔丙基酰胺单体在铑催化剂作用下选择聚合而成，旋光性聚N-炔丙基酰胺高分子的结构通式为：其中R1为：中的一种；R2为─CH═CH─或─CH═C(CH3)─；聚合度n为50～200的整数。2.一种如权利要求1所述的一种红外兼容微波纳米复合吸波材料的制备方法，其特征在于该制备方法为：步骤a)在室温下，将浓度为0.5～1mol/L的植物甾醇的吡啶溶液加入反应釜中，再依次加入1.5～3倍植物甾醇摩尔数的酸酐和0.2～0.5倍植物甾醇摩尔数的4-二甲氨基吡啶，密封黑暗条件下室温反应3～8天后，用6～10倍植物甾醇摩尔数的氯仿萃取，得氯仿萃取液，用无水硫酸钠干燥3～5h，过滤，旋蒸去除溶剂，得到植物甾基酯粗产物；将该粗产物加入15～20倍植物甾醇摩尔数的氯仿/石油醚混合液中，该混合溶液中氯仿与石油醚的体积比为2:1～4:1，重结晶2～3次，过滤，50～80℃真空干燥12～20h，得到植物甾基酯；步骤b)在室温下，将步骤a)制得的植物甾基酯溶解于四氢呋喃中，得浓度为0.18～0.2mol/L的植物甾基酯四氢呋喃溶液，随后依次加入与植物甾基酯等摩尔数的氯甲酸异丁酯和等摩尔数的N-甲基吗啉，搅拌15～35分钟后加入与植物甾基酯等摩尔数的炔丙胺，反应10～24h，用20～50倍植物甾基酯摩尔数的氯仿萃取，得氯仿萃取液，用无水硫酸镁干燥3～5h，过滤，旋蒸去除溶剂，得到N-炔丙基酰胺单体粗产物；将该粗产物加入12～20倍植物甾基酯摩尔数的氯仿/正己烷混合液中，该混合溶液中的氯仿与正己烷的体积比为3:1～6:1，重结晶2～3次，过滤，50～80℃真空干燥12～20h，得到含有植物甾体结构的旋光性N-炔丙基酰胺单体；步骤c)室温下，将步骤b)制备的含有植物甾体结构的旋光性N-...

【专利技术属性】
技术研发人员：周钰明，潘雯璐，何曼，张一卫，王泳娟，黄镜怡，卜小海，胡赛春，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32