羰基铁@二氧化硅@聚吡咯三元复合吸波材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种羰基铁@二氧化硅@聚吡咯三元复合吸波材料的制备方法，先通过溶胶凝胶法使正硅酸乙酯在CIP表面水解生成CIP@SiO2二元吸波材料，再通过原位聚合在CIP@SiO2二元吸波材料表面生成PPy得到CIP@SiO2@PPy复合吸波材料。本发明专利技术所制得的复合吸波材料在磁损耗的基础上引入了介电材料，提高了材料的阻抗匹配特性，增强了材料的吸波性能。

@ @ $three iron silica polypyrrole composite absorbing material preparation method

The invention provides a @ @ $three iron silica polypyrrole composite absorbing material preparation method, the hydrolysis of TEOS on the surface of CIP CIP@SiO2 generated two yuan of absorbing material by sol-gel method, and then in two yuan CIP@SiO2 absorbing material formed on the surface of PPy CIP@SiO2@PPy composite absorbing materials by in situ polymerization. The composite absorbing material made by the invention introduces dielectric material on the basis of the magnetic loss, thereby improving the impedance matching property of the material and enhancing the absorbing property of the material.

【技术实现步骤摘要】
羰基铁@二氧化硅@聚吡咯三元复合吸波材料的制备方法
本专利技术涉及一种电磁波屏蔽领域的三元吸收剂。
技术介绍
随着现代科学技术的发展，电磁波屏蔽技术在军事以及民用领域的重要性显得越发重要，其吸波机理主要是利用吸波材料对电磁波进行吸收或减少对它的反射。文献“AppliedPhysicsLetters，106(2015)pp.161904，”公开了一种采用化学还原制备花状羰基铁吸波材料的方法，具体方法是将硼氢化钠溶于100ml去离子水中，并磁性搅拌一段时间，同时，将羰基铁在0.01mol/l的盐酸溶液中浸渍一段时间并用去离子水重复洗涤几次；将处理过的羰基铁、七水硫酸亚铁及聚乙烯吡咯烷酮溶于200ml去离子水中，在常温下搅拌1h；将上述含羰基铁的混合液与硼氢化钠溶液逐滴加入至化学镀反应罐中，在30℃下搅拌0.75h；将所得最终产物洗涤干燥收集，即可得到花状羰基铁吸波材料。经过电磁性能测试，该吸波材料在厚度为3mm时，在7.46-10.86GHz范围内反射损耗低于-20dB；在8.99GHz时达到最大吸收为-35.5dB；损耗机制为磁损耗。文献中制备的花状羰基铁吸波材料具有如下不足：密度较大、吸收频带较窄、损耗机制单一及匹配性能差等缺点，无法满足现代吸波材料“薄、宽、轻、强”的要求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种二步溶胶凝胶-原位聚合制备CIP@SiO2@PPy复合吸波材料的方法，先通过溶胶凝胶法使正硅酸乙酯在CIP表面水解生成CIP@SiO2二元吸波材料，再通过原位聚合在CIP@SiO2二元吸波材料表面生成PPy得到CIP@SiO2@PPy复合吸波材料。本专利技术所制得的复合吸波材料在磁损耗的基础上引入了介电材料，提高了材料的阻抗匹配特性，增强了材料的吸波性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：1)按照(4.9～5.1):1的体积比混合无水乙醇和去离子水，制备混合溶液。2)按照1:(4.4～4.6):(123～124)的质量比，将羰基铁和氨水加入至步骤1)制备的混合溶液中，常温下搅拌0.5h；3)按照1:(137～139)的质量比，将正硅酸乙酯加入步骤2)的混合溶液中，搅拌12h至反应结束，采用磁吸洗涤方式收集产物，得到CIP@SiO2复合材料；4)按照1:(198～202)的质量比，将CIP@SiO2复合材料加入至去离子水中，于0～5℃下搅拌2h至分散均匀；5)按照1:(0.25-027):(414-415)的质量比，将吡咯单体和对甲基苯磺酸加入至步骤4)的混合溶液中，继续搅拌1h；6)按照1:(60-60.5)的质量比，将过硫酸铵加入至去离子水中，搅拌0.5h至完全溶解，再加入至步骤5)的混合溶液中，反应24h；将得到的沉淀物采用磁吸洗涤方式用去离子水洗涤3遍，无水乙醇洗涤2遍，采用60℃真空干燥，得到的粉体即为CIP@SiO2@PPy三元复合材料。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过简单的二步溶胶凝胶-原位聚合法合成了CIP@SiO2@PPy复合吸波材料。其以CIP为基体，将SiO2和PPy二步负载在CIP表面，合成了双壳层CIP@SiO2@PPy三元复合吸波材料；2、本专利技术制备过程简单，制备条件容易实现，无需高温加热即可进行，可实现规模化生产；3、本专利技术制备的CIP@SiO2@PPy复合吸波材料按照同轴法进行了电磁参数测试，结果表明在电磁波损耗机制上不仅兼具介电损耗和磁损耗，提高了吸收剂的吸波性能，同时电磁波易在最外层的疏松刺状PPy上形成多重反射，增强其吸波性能。附图说明图1是实施例1制备的CIP@SiO2@PPy复合吸波材料的XPS图；图2是实施例1制备的CIP@SiO2@PPy复合吸波材料的TEM图；图3是实施例1制备的CIP@SiO2@PPy复合吸波材料的SEM图；图4是实施例1制备的CIP@SiO2@PPy复合吸波材料的吸波性能图；图5是实施例2制备的CIP@SiO2@PPy复合吸波材料的吸波性能图；图6是实施例3制备的CIP@SiO2@PPy复合吸波材料的吸波性能图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术以CIP为基体材料，采用二步溶胶凝胶-原位聚合法制备羰基铁@二氧化硅@聚吡咯(以下简称为CIP@SiO2@PPy)复合吸波材料。具体步骤如下：1、按照v无水乙醇:v去离子水＝(4.9-5.1)，制备混合溶液。2、按照m羰基铁:m氨水:m步骤(1)＝1:(4.4-4.6):(123-124)，将羰基铁和氨水加入至步骤(1)中的混合溶液中，常温下搅拌0.5h。3、按照m正硅酸乙酯:m步骤(2)＝1:(137-139)，将正硅酸乙酯逐滴加入至步骤(2)中的混合溶液中，搅拌12h至反应结束，采用磁吸洗涤方式收集产物，得到CIP@SiO2复合材料。4、按照mCIP@SiO2:m去离子水＝1:(198-202)，将步骤(3)中所得CIP@SiO2复合材料加入至去离子水中，于0-5℃下搅拌2h至分散均匀。5、按照m吡咯:m对甲基苯磺酸:m步骤(4)＝1:(0.25-027):(414-415)，将吡咯单体和对甲基苯磺酸加入至步骤(4)中的混合溶液中，继续搅拌1h。6、按照m过硫酸铵:m去离子水＝1:(60-60.5)，将过硫酸铵加入至去离子水中，搅拌0.5h至完全溶解，并加入至步骤(5)中的混合溶液中，反应24h。将得到的沉淀物采用磁吸洗涤方式用去离子水洗涤3遍，无水乙醇洗涤2遍，采用60℃真空干燥，得到的粉体即为CIP@SiO2@PPy三元复合材料。实施例11、按照v无水乙醇:v去离子水＝5:1，制备混合溶液。2、按照m羰基铁:m氨水:m步骤(1)＝1:4.6:123.6，将羰基铁和氨水加入至步骤(1)中的混合溶液中，常温下搅拌0.5h。3、按照m正硅酸乙酯:m步骤(2)＝1:138.2，将正硅酸乙酯逐滴加入至步骤(2)中的混合溶液中，搅拌12h至反应结束，采用磁吸洗涤方式收集产物，得到CIP@SiO2复合材料。4、按照mCIP@SiO2:m去离子水＝1:200，将步骤(3)中所得CIP@SiO2复合材料加入至去离子水中，于0-5℃下搅拌2h至分散均匀。5、按照m吡咯:m对甲基苯磺酸:m步骤(4)＝1:0.26:414.4，将吡咯单体和对甲基苯磺酸加入至步骤(4)中的混合溶液中，继续搅拌1h。6、按照m过硫酸铵:m去离子水＝1:60.2，将过硫酸铵加入至去离子水中，搅拌0.5h至完全溶解，并缓慢滴加至步骤(5)中的混合溶液中，反应24h。将得到的沉淀物采用磁吸洗涤方式用去离子水洗涤3遍，无水乙醇洗涤2遍，采用60℃真空干燥，得到的粉体即为CIP@SiO2@PPy三元复合材料。将实施例1中的粉体产物与固体石蜡按照质量比为1:1均匀混合，在专用模具中压制成外径7.00mm、内径3.04mm、厚度约2mm的同轴试样，并用型号为HP8720ES的矢量网络分析仪测试其电磁参数并计算吸波性能，测试频率为2-18GHz。其吸波性能如图4所示，该样品在匹配厚度3.6mm和频率7.4GHz时达到最大吸波为-50.99dB；在匹配厚度2.1mm时吸波在-10dB以下的频率范围为11.0-18.0GHz，有效吸收宽度为7.0GHz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羰基铁@二氧化硅@聚吡咯三元复合吸波材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：1)按照(4.9～5.1):1的体积比混合无水乙醇和去离子水，制备混合溶液。2)按照1:(4.4～4.6):(123～124)的质量比，将羰基铁和氨水加入至步骤1)制备的混合溶液中，常温下搅拌0.5h；3)按照1:(137～139)的质量比，将正硅酸乙酯加入步骤2)的混合溶液中，搅拌12h至反应结束，采用磁吸洗涤方式收集产物，得到CIP@SiO2复合材料；4)按照1:(198～202)的质量比，将CIP@SiO2复合材料加入至去离子水中，于0～5℃下搅拌2h至分散均匀；5)按照1:(0.25‑027):(414‑415)的质量比，将吡咯单体和对甲基苯磺酸加入至步骤4)的混合溶液中，继续搅拌1h；6)按照1:(60‑60.5)的质量比，将过硫酸铵加入至去离子水中，搅拌0.5h至完全溶解，再加入至步骤5)的混合溶液中，反应24h；将得到的沉淀物采用磁吸洗涤方式用去离子水洗涤3遍，无水乙醇洗涤2遍，采用60℃真空干燥，得到的粉体即为CIP@SiO2@PPy三元复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种羰基铁@二氧化硅@聚吡咯三元复合吸波材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：1)按照(4.9～5.1):1的体积比混合无水乙醇和去离子水，制备混合溶液。2)按照1:(4.4～4.6):(123～124)的质量比，将羰基铁和氨水加入至步骤1)制备的混合溶液中，常温下搅拌0.5h；3)按照1:(137～139)的质量比，将正硅酸乙酯加入步骤2)的混合溶液中，搅拌12h至反应结束，采用磁吸洗涤方式收集产物，得到CIP@SiO2复合材料；4)按照1:(198～202)的质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄英，张娜，王明月，李素萍，闫婧，宗蒙，陈雪芳，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61