一种低比重复合吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低比重复合吸波材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)空心微珠@MnO2的制备：对空心微珠表面进行刻蚀处理，再以KMnO4溶液为锰源在空心微珠的表面形成一层花状结构的MnO2层，得到空心微珠@MnO2复合材料；(2)纳米羰基铁粉的沉积：在装有空心微珠@MnO2的热解炉中通入气化的Fe(CO)5及预热的氮气，热分解后羰基铁粉沉积在花状空心微珠@MnO2表面，即得到空心微珠@MnO2@羰基铁粉低比重复合吸波材料。本发明专利技术通过在空心微珠表面包覆一层花状结构的MnO2层及纳米羰基铁粉层，不仅有效降低了复合材料的比重，并且大幅度增加了入射电磁波在材料中的反射和散射次数，有效提高了吸收强度，改善了传统吸波剂比重高及单一吸收剂吸收强度低的问题。剂比重高及单一吸收剂吸收强度低的问题。剂比重高及单一吸收剂吸收强度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种低比重复合吸波材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于吸波材料
，具体涉及一种低比重吸波材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子设备、局域网和通信设施的快速发展，电磁波污染已成为一个日益严重的问题，它不仅干扰了各种商业和工业设备的运行，而且威胁到了人类健康和国防安全。为了防止电磁辐射带来的危害，电磁波吸收材料的开发被认为是有效的方法。目前市场上常用的吸波材料主要有羰基铁粉、金属微粉及钛酸钡等，这些材料的比重较高，难以满足理想吸波材料对于吸收频带宽、质量轻、厚度薄及吸收能力强的要求。为了发展轻质、强吸收，化学稳定的理想吸波材料，复合材料的制备和性能研究引起了人们的广泛关注。例如，专利号CN 109207123 A公开了一种双壳层结构羰基铁粉复合吸波材料及制备方法，但该方法使用羰基铁粉为核，仍难以满足理想吸波材料对于轻质的要求。专利号CN 109943018A提供了一种由铁氧体包覆的空心玻璃微珠和石墨烯形成的三维结构的吸波剂，空心玻璃微珠具有质轻、化学性质稳定等特性，将其表面包覆纳米铁氧体，可以达到增强吸波效果的作用，但其使用的原料氧化石墨烯具有工艺操作复杂的缺点，同时石墨烯材料介电常数较大，阻抗匹配性较差，使其在该复合体系中的含量难以提高，铁氧体作为主要的吸波剂，难以提高吸收强度，实施例中材料的最大反射常数只有
‑
15dB。为了改善传统吸波材料高比重并进一步提高吸波性能，本专利开发出了一种新颖的轻量化，高吸收的复合吸波材料。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种空心微珠@MnO2@羰基铁粉低比重复合吸波材料，其作用机理如下：(1)核层：核层为中空的空心玻璃微珠，具有较低的密度，有效降低整体复合材料的比重；另一方面，当电磁波进入核层，会入射到核层的空心结构内部，电磁波在里面会发生多次反射吸收电磁波，增加了电磁波的传播路径。(2)中间层：中间层是由方片形结构组装形成的花状MnO2层，花状结构较多的褶皱具有富裕的空腔增强了电磁波的多重反射和散射，同时介电损耗型的MnO2可以促进电子的迁移和跳变加速导电网络的形成，从而增加导电损耗。(3)最外层：最外层的羰基铁粉自身具有强吸收，有效提高单一MnO2层的吸收强度，磁损耗和介电损耗双重损耗特性效果远优于单一损耗机制；同时羰基铁粉与MnO2之间存在的界面极化，极化过程会产生一定的损耗增强了电磁波能量在复合吸波材料中的耗散。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种低比重复合吸波材料及其制备方法，具体制备步骤如下：(1)空心微珠@MnO2的制备：对空心微珠进行刻蚀处理；在刻蚀后的空心微珠中加入一定量的KMnO4溶液，超声分散形成悬浮液，向其中滴加一定量的盐酸并在室温下搅拌
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60min，将混合物转移到不锈钢高压釜中，在100
‑
150℃下保温6
‑
12h，待高压釜自然冷却至室温后，过滤产物并用乙醇和去离子水连续冲洗3
‑
6次，最后置于80℃下，真空干燥12h，得到花状结构的空心微珠@MnO2。(2)纳米羰基铁粉的沉积：将步骤(1)制备的空心微珠@MnO2置于一带有混合装置的热解炉中，边搅拌边通入气化的Fe(CO)5及预热的氮气，在250
‑
350℃下热分解0.5
‑
5h后羰基铁粉沉积在花状空心微珠@MnO2表面，即得到空心微珠@MnO2@羰基铁粉低比重复合吸波材料。
[0006]所述步骤(1)中，空心微珠的粒径为1
‑
10μm，密度为1.1
‑
2.8g/cm3。
[0007]所述步骤(1)中，刻蚀处理所用溶液为质量分数5％
‑
15％的HF；刻蚀步骤具体为采用HF与空心微珠按质量比5
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10:1混合，置于50℃水浴条件下搅拌15
‑
40min。
[0008]所述步骤(1)中，KMnO4溶液的质量分数为0.6％
‑
1.8％，盐酸溶液的质量分数为25
‑
37％，空心微珠、KMnO4溶液与盐酸的质量比为1：100
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250：2.0
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7.5。
[0009]所述步骤(2)中，气化的Fe(CO)5是由五羰基铁液体在气化器中140
‑
160℃下气化获得，氮气的预热温度为250
‑
350℃，预热的氮气和气化的Fe(CO)5的体积比为100
‑
150:1。
[0010]所述步骤(2)中，搅拌速度为5
‑
50r/min。
[0011]本专利技术技术的有益效果：本专利技术空心微珠@MnO2@羰基铁粉是以空心微珠为核、花状结构二氧化锰为壳，最外层再包覆一层羰基铁粉粒子的三层复合吸波材料，中空的空心微珠及MnO2层的花状结构具有富裕的空腔不仅有效降低了复合材料的比重，并且大幅度增加了入射电磁波在材料中的反射/散射次数，最外层沉积的羰基铁粉解决了单一MnO2吸收剂反射常数低的问题，有效提高了吸收强度，所制备的复合材料具有高效的电磁波吸收效果。附图说明书
[0012]图1为花状空心微珠@MnO2材料的结构示意图。
[0013]图2为空心微珠@MnO2@羰基铁粉复合吸波材料的吸波机制示意图。
具体实施方式
[0014]为了更好地了解该专利技术，下面结合实施实例进一步阐明本专利技术专利的内容，但是本专利技术专利的内容并不局限于下面的实施实例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0015]实施例1空心微珠@MnO2的制备：取3g空心微珠与15g质量分数10％HF混合，置于40℃水浴条件下搅拌25min后，过滤产物并去离子水连续冲洗3次，最后置于80℃下，真空干燥6h后得到刻蚀后的空心微珠；将刻蚀后的空心微珠与300g质量分数为1.2％的KMnO4溶液混合，置于超声设备中超声分散形成悬浮液，然后滴加1.2g质量分数为37％的盐酸溶液。在室温下搅拌20min后，将混合物转移到不锈钢高压釜中，在100℃下保温6小时。待高压釜自然冷却至室温后，过滤产物并用乙醇和去离子水连续冲洗3次，最后置于80℃下，真空干燥12h，得到花状空心微珠@MnO2。纳米羰基铁粉的沉积：将空心微珠@MnO2复合吸波材料置于一带有混合装置的热解炉中，以20r/min的搅拌速度边搅拌边通入气化的Fe(CO)5及预热温度为250℃的氮气，氮
气和Fe(CO)5的体积比为100:1，在温度250℃下热分解1h后得到空心微珠@MnO2@羰基铁粉复合吸波材料。
[0016]实施例2将实施例1中空心微珠@MnO2复合材料制备所用的温度改为120℃，其他步骤与用量均和实施例1相同。
[0017]实施例3将实施例1中空心微珠@MnO2复合材料制备所用的37％的盐酸溶液的添加量改为0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低比重复合吸波材料及其制备方法，具体制备步骤如下：(1)空心微珠@MnO2的制备：对空心微珠进行刻蚀处理；在刻蚀后的空心微珠中加入一定量的KMnO4溶液，超声分散形成悬浮液，向其中滴加一定量的盐酸并在室温下搅拌20
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60min，将混合物转移到不锈钢高压釜中，在100
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150℃下保温6
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12h，待高压釜自然冷却至室温后，过滤产物并用乙醇和去离子水连续冲洗3
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6次，最后置于80℃下，真空干燥12h，得到花状结构的空心微珠@MnO2。(2)纳米羰基铁粉的沉积：将步骤(1)制备的空心微珠@MnO2置于一带有混合装置的热解炉中，边搅拌边通入气化的Fe(CO)5及预热的氮气，在250
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350℃下热分解0.5
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5h后羰基铁粉沉积在花状空心微珠@MnO2表面，即得到空心微珠@MnO2@羰基铁粉低比重复合吸波材料。2.根据权利要求1所述的一种低比重复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，空心微珠的粒径为1
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10μm，密度为1.1
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2.8g/cm3。3.根据权利要求1所述的一种低比重复合吸波材...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈土春，罗玉英，沈字鑫，王翠华，
申请(专利权)人：广东金戈新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：