一种碳基磁性吸波材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电磁吸波材料领域，特别涉及一种碳基磁性吸波材料及其制备方法和应用。其中，一种碳基磁性吸波材料，由含金属有机聚合物高温碳化后制得；所述含金属有机聚合物主要由金属盐溶解于有机溶液后与丙烯酸单体、丙烯腈类单体发生自由基聚合而得。本发明专利技术提供的碳基磁性吸波材料可实现克级到吨级的批量化合成，具有潜在的工业化应用价值。并且吸波性能优异，吸收频带宽且制备工艺简单易于批量化制备，可应用于隐身材料、微波器件、军用天线等航天及国防行业。天及国防行业。天及国防行业。

【技术实现步骤摘要】
一种碳基磁性吸波材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电磁吸波材料领域，特别涉及一种碳基磁性吸波材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着电子技术的不断发展，电磁波辐射产生的危害越来越明显。电磁波辐射不仅影响电子器件的正常运行，产生环境污染，还对人类健康造成一定的危害。电磁波吸收材料(吸波材料)可有效地吸收电磁能，并将其转化为热能而消耗，在军事或民用中都得到广泛的应用。根据复合材料的吸波机理将吸波材料分为磁介质型、电介质型和电阻型吸波材料，目前行业内的复合吸波材料的制备方法有电弧等离子体法、水热法、溶剂热法等方法合成，这些方法合成的吸波材料具有一定优异的吸收峰强和吸收带宽，然而这些方法在扩大批量制备过程中存在一定的难题。
[0003]如公开号为CN107857843A，公开日为2018年03月30日的专利文件公开了一种均质聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫的制备方法，通过二步法加入吸波剂，在前驱体混合液中加入大密度吸波剂，制得泡沫前驱体共聚板，泡沫前驱体共聚板发泡后进行粉碎形成吸波型PMI泡沫微粒，将吸波型PMI泡沫微粒、甲基丙烯酸或丙烯酸、甲基丙烯腈或丙烯腈进行混合，再次加入轻质吸波剂，使聚甲基丙烯酰亚胺泡沫中实现吸波剂的均匀分散。
[0004]上述方案制备繁琐，无法在保证吸波材料性能的情况下，进行大规模批量生产。

技术实现思路

[0005]为解决无法在保证吸波材料性能的情况下，进行大规模批量生产的问题，本专利技术提供的一种碳基磁性吸波材料，由含金属有机聚合物高温碳化后制得；所述含金属有机聚合物主要由金属盐溶解于有机溶液后与丙烯酸单体及丙烯腈类单体共同发生自由基聚合而得。
[0006]在一些实施例中，所述金属盐为过渡金属可溶性盐；所述过渡金属可溶性盐为卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、有机酸盐中的一种或组合。具体的，过渡金属可溶性盐可为FeCl3，FeCl2，NiCl2，CoCl2，Ni(NO3)2,Co(NO3)2,Fe(NO3)3,ZnCl2,ZnSO4,Zn(NO3)2,Fe(NO3)2,NiSO4,CoSO4,FeSO4,EuSO4,EuCl2中的一种或组合。
[0007]在一些实施例中，所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸盐、丙烯酸盐中的一种或组合。
[0008]在一些实施例中，所述丙烯腈类单体优选自丙烯腈、甲基丙烯腈中的至少一种。
[0009]在一些实施例中，所述有机溶液为芳香烃类、酯类、醇类、醚类、酮类或水中的一种或组合。
[0010]在一些实施例中，所述有机溶液为乙醇和去离子水的混合溶液。优选的，所述乙醇和去离子水的(10：1)～(1：10)，更优选(5：1)～(1：5)。
[0011]在一些实施例中，所述自由基聚合过程为将金属盐溶解至有机溶液中，加入丙烯酸单体，分散均匀后加入丙烯腈类单体，再加入引发剂，在60℃～120℃温度下持续搅拌进
行自由基聚合2～12h，过滤后收集产物，即得到含金属有机聚合物。
[0012]在一些实施例中，所述引发剂为有机过氧化合物引发剂、偶氮类引发剂、无机过氧化物引发剂中的一种或组合。所述有机过氧化合物引发剂优选过氧化氢、过硫酸铵或过硫酸钾；所述偶氮类引发剂优选偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)；所述无机过氧化物引发剂优选过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮。
[0013]在一些实施例中，所述引发剂用量为丙烯酸单体和丙烯腈类单体总质量的0.5wt％～5wt％。
[0014]在一些实施例中，所述金属盐、丙烯酸单体及丙烯腈类单体的摩尔比为1：1～10：1～20。
[0015]在一些实施例中，所述高温碳化过程为在惰性气体的气氛下，于600℃～1500℃条件下对烘干后的含金属有机聚合物进行高温碳化，即得到碳基磁性吸波材料。
[0016]在一些实施例中，所述惰性气体为Ar，N2，He中的一种或组合。
[0017]本专利技术还提供一种制备如上任意所述的碳基磁性吸波材料的制备方法，步骤如下：
[0018]将金属盐溶解到有机溶液中，加入丙烯酸单体，分散均匀5～30min后；加入丙烯腈类单体，再加入引发剂，在50～1000r/min搅拌速度下，于60℃～120℃温度下进行自由基聚合2h～12h，过滤后收集含金属有机聚合物，用去离子水和乙醇洗涤干净，得到含金属有机聚合物，进行烘干。
[0019]在惰性气体的气氛下，在600℃～1500℃条件下对烘干后的含金属有机聚合物进行高温碳化，即得到所述碳基磁性吸波材料。
[0020]本专利技术还提供一种如上任意所述的碳基磁性吸波材料在电磁吸波领域的应用。
[0021]基于上述，本专利技术具备如下有益效果：
[0022]1、本专利技术提供的碳基磁性吸波材料具有优异的电阻损耗，介电损耗和磁损耗性能，通过调整金属的比例或丙烯腈的比例可分别实现介电损耗或磁损耗参数的调控，从而实现材料的性能可控。
[0023]2、本专利技术提供的碳基磁性吸波材料采用自由基聚合后高温碳化的方式制得，整体反应过程简单、易操作，符合工业化生产的需求，能够进行大规模生产。
[0024]3、本专利技术采用一步法自由基聚合生成碳材料的丙烯酸金属前驱体。通过碳化材料获得同时具有电阻损耗，介电损耗和磁损耗性能的吸波材料，其中碳材料具有优异的导电性能可提供丰富的电阻损耗和介电损耗，碳化后材料中的金属材料可提供丰富的磁损耗。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为实施例1XRD图；
[0027]图2为实施例2XRD图；
[0028]图3为实施例3XRD图；
[0029]图4为实施例4XRD图；
[0030]图5为实施例1吸波效果图；
[0031]图6为实施例2吸波效果图；
[0032]图7为实施例3吸波效果图；
[0033]图8为实施例4吸波效果图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不是限制本专利技术的范围。
[0036]实施例1：
[0037](1)将0.01mol FeCl3、0.03mol甲基丙烯酸钠、0.06mol丙烯腈、AIBN(甲基丙烯酸钠和丙烯腈总质量的3％wt)，溶解在42ml无水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳基磁性吸波材料，其特征在于：由含金属有机聚合物高温碳化后制得；所述含金属有机聚合物主要由金属盐溶解于有机溶液后与丙烯酸单体及丙烯腈类单体共同发生自由基聚合而得。2.根据权利要求1所述的碳基磁性吸波材料，其特征在于：所述金属盐为过渡金属可溶性盐。3.根据权利要求1所述的碳基磁性吸波材料，其特征在于：所述丙烯酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、丙烯酸盐中的一种或组合。4.根据权利要求1所述的碳基磁性吸波材料，其特征在于：所述丙烯腈类单体优选自丙烯腈、甲基丙烯腈中的至少一种。5.根据权利要求1所述的碳基磁性吸波材料，其特征在于：所述有机溶液为芳香烃类、酯类、醇类、醚类、酮类或水中的一种或组合。6.根据权利要求1所述的碳基磁性吸波材料，其特征在于：所述自由基聚合过程为将金属盐溶解至有机溶液中，加入丙烯酸单体，分散均匀后加入丙烯腈类单体，再加入引发剂，在60℃～120℃温度下持续搅拌进行自由基聚合2～12h，过滤后收集产物，即得到含金属有机聚合物；所述高温碳化过程为在惰性气体的气氛下，于600℃～1500℃条件下对烘干后的含金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贤慧，
申请(专利权)人：张贤慧，
类型：发明
国别省市：