一种碳基全介电损耗多元复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳基全介电损耗多元复合材料及其制备方法，该碳基全介电损耗多元复合材料是由C、N与O元素按照重量比85～88：5～9：4～7组成的；所述的二元共聚物微球附着或嵌入由含辣素功能结构酰胺类化合物与单糖生成的碳片上。本发明专利技术复合材料不包含金属，这使由其制备的电磁吸波剂不仅能很好地解决目前磁性金属基电磁波吸收剂存在密度大、吸波频带窄和耐腐蚀性差的缺点，所制备的电磁波吸收剂具有优异的电磁波吸收性能，满足新型吸波材料对“薄、轻、宽、强”的要求；且制备工艺操作简单，现有条件支持大规模生产，易形成工业化，可以广泛应用各个技术领域中。泛应用各个技术领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种碳基全介电损耗多元复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电磁波吸收材料
更具体地，本专利技术涉及一种碳基全介电损耗多元复合材料，本专利技术还涉及所述多元复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]信息时代，电子设备给我们的生活带来了便利，但与此同时，电磁波带来的污染也越来越严重。电磁波吸收材料可以通过将入射的电磁能量转化为热能或其它类型的能量来抑制电磁干扰，避免二次电磁污染，因此它们在去除电磁波污染方面有很大的潜力。迄今为止，人们一直致力于制备具有厚度薄、密度低、有效吸收频带宽、反射损耗大等特性的理想电磁波吸收材料。
[0003]根据电磁波损耗机理，吸波材料通常可分为磁损耗型材料和介电损耗型材料。传统的金属基磁损耗型材料，如铁氧体、金属粉末，由于磁损耗大，在某些特殊频带具有较强的吸收能力而备受关注。但其密度大导致其填充率高、易团聚，且存在阻抗不匹配、吸收频带窄和耐腐蚀性差等缺点限制了铁磁性材料作为高性能吸波材料的应用。传统的碳基介电损耗型材料因具有密度低、热稳定性和化学稳定性好、碳源来源丰富等优点而被广泛报道。然而，传统的碳材料由于过高的介电损耗不适合单独作为吸波材料。在传统碳材料中掺杂杂原子引入缺陷产生偶极极化促进材料对电磁波的吸收或设计特殊结构增加对电磁波能量的吸收已被证实是制备创新电磁波吸收材料的有效策略。如B.P.Liu等人在题目“Carbon nanocages with N
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doped carbon inner shell and Co/N
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doped carbon outer shell as electromagnetic wave absorption materials”，《Chemical Engineering Journal》，2020，381:122653中提出了氮原子掺杂以及具有中空结构的金属有机框架衍生碳材料，当填充量为25wt％时，这种材料具有良好的电磁波吸收性能；Li.Huang等人在题目“Microwave absorption enhancement of porous C@CoFe2O
4 nanocomposites derived from eggshell membrane”，《Carbon》,2019，143:507
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516中公布了多孔C@CoFe2O4纳米复合材料，在石蜡基体中负载30wt％时，材料具有良好的电磁波吸收性能。上述例子通过在碳材料中引入杂原子或设计特殊结构提高了单一碳材料的吸波性能，但是它们均含有金属物质，制得的含金属复合吸波材料存在密度大、耐腐蚀性能差的缺点，不能满足新型吸波材料对“薄、轻、宽、强”的要求。

技术实现思路

[0004][要解决的技术问题][0005]本专利技术的目的是提供一种碳基全介电损耗多元复合材料。
[0006]本专利技术的目的是提供所述碳基全介电损耗多元复合材料的制备方法。
[0007][技术方案][0008]本专利技术是通过下述技术方案实现的。
[0009]本专利技术涉及一种碳基全介电损耗多元复合材料的制备方法。
[0010]该制备方法的制备步骤如下：
[0011]A、制备二元共聚物微球
[0012]将4～8重量份丙烯腈、0.5～1.0重量份甲基丙烯酸酯类单体与0.15～0.50重量份偶氮二异丁腈引发剂溶解于40～90重量份水中，接着在温度70～75℃与搅拌的条件下反应3.0～3.5h，然后使用离心分离机离心分离，收集的固体产物烘干得到所述的二元共聚物微球；
[0013]B、制备含辣素功能结构酰胺类化合物混合物
[0014]将单糖溶解于由乙醇与去离子水按照体积比1：1～2组成的混合溶剂中，使用智能温控磁力搅拌仪进行搅拌；接着加入步骤A得到的二元共聚物微球以及与其等重量份的含辣素功能结构酰胺类化合物，它们的总重量与单糖重量之比是0.1～5.0：1.0，继续使用智能温控磁力搅拌仪进行搅拌，抽滤得到一种固体混合物，按照以克计固体混合物与以毫升计洗涤液的比1：50～100，先后使用浓度为以体积计15～30％乙醇水溶液与去离子水洗涤液分别洗涤2～4次，洗涤的固体混合物再在烘箱中烘干，于是得到含辣素功能结构酰胺类化合物、二元共聚物微球与单糖混合物固体粉末；
[0015]C、碳化
[0016]盛装在坩埚中的在步骤B得到的固体粉末置于真空管式炉中，让氮气或氩气保护性气体以流速200～300mL/min通过真空管式炉，将真空管式炉中的空气排出炉外，然后以升温速率1～2℃/min加热至温度300℃，并在这个温度下保持0.8～1.2h，接着以升温速率3～5℃/min加热至700℃，并在这个温度下进行碳化0.8～1.4h；碳化后让真空管式炉冷却至温度为40℃以下，于是得到所述的碳基全介电损耗多元复合材料。
[0017]根据本专利技术的一种优选实施方式，在步骤A中，所述的甲基丙烯酸酯类单体是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯或甲基丙烯酸异丁酯。
[0018]根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤A中，得到的反应物使用离心分离机在转速8000～12000rpm的条件下进行离心分离1～3min。
[0019]根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述二元共聚物微球的直径是300～420nm。
[0020]根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的含辣素功能结构酰胺类化合物选自2,5
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二甲基苯酚衍生物、3,4
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二甲基苯酚衍生物、3,5
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二甲基苯酚衍生物、没食子酸衍生物、没食子酸丙酯衍生物、没食子酸甲酯衍生物、没食子酸乙酯衍生物、丁香油酚衍生物、2,3,5
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三甲基苯酚衍生物或2,3,6
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三甲基苯酚衍生物。
[0021]根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的搅拌是使用智能温控磁力搅拌仪在转速600～1000rpm的条件下进行搅拌45～75min。
[0022]根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤A与步骤B中，所述的烘干处理是在烘箱中在温度50～60℃的条件下烘干处理24～36h。
[0023]本专利技术还涉及由所述制备方法制备得到的碳基全介电损耗多元复合材料。该碳基全介电损耗多元复合材料是由C、N与O元素按照重量比85～88：5～9：4～7组成的。
[0024]根据本专利技术的一种优选实施方式，所述的二元共聚物微球附着或嵌入由含辣素功能结构酰胺类化合物与单糖生成的碳片上。
[0025]根据本专利技术的另一种优选实施方式，该碳基全介电损耗多元复合材料在2～40GHz
频段内对电磁波的吸收率达到90％以上。
[0026]下面将更详细地描述本专利技术
[0027]本专利技术涉及一种碳基全介电损耗多元复合材料。该多元复合材料由有机小分子含辣素功能结构酰胺类化合物、单糖以及以丙烯腈为主的二元共聚物微球组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳基全介电损耗多元复合材料的制备方法，其特征在于该制备方法的制备步骤如下：A、制备二元共聚物微球将4～8重量份丙烯腈、0.5～1.0重量份甲基丙烯酸酯类单体与0.15～0.50重量份偶氮二异丁腈引发剂溶解于40～90重量份水中，接着在温度70～75℃与搅拌的条件下反应3.0～3.5h，然后使用离心分离机离心分离，收集的固体产物烘干得到所述的二元共聚物微球；B、制备含辣素功能结构酰胺类化合物混合物将单糖溶解于由乙醇与去离子水按照体积比1：1～2组成的混合溶剂中，使用智能温控磁力搅拌仪进行搅拌；接着加入步骤A得到的二元共聚物微球以及与其等重量份的含辣素功能结构酰胺类化合物，它们的总重量与单糖重量之比是0.1～5.0：1.0，继续使用智能温控磁力搅拌仪进行搅拌，抽滤得到一种固体混合物，按照以克计固体混合物与以毫升计洗涤液的比1：50～100，先后使用浓度为以体积计15～30％乙醇水溶液与去离子水洗涤液分别洗涤2～4次，洗涤的固体混合物再在烘箱中烘干，于是得到含辣素功能结构酰胺类化合物、二元共聚物微球与单糖混合物固体粉末；C、碳化盛装在坩埚中的在步骤B得到的固体粉末置于真空管式炉中，让氮气或氩气保护性气体以流速200～300mL/min通过真空管式炉，将真空管式炉中的空气排出炉外，然后以升温速率1～2℃/min加热至温度300℃，并在这个温度下保持0.8～1.2h，接着以升温速率3～5℃/min加热至700℃，并在这个温度下进行碳化0.8～1.4h；碳化后让真空管式炉冷却至温度为40℃以下，于是得到所述的碳基全介电损耗多元复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，所述的甲基丙烯酸酯类单体是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯或甲基丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：于良民，刘振霞，姜晓辉，闫雪峰，李霞，赵海洲，倪春花，陈国博，
申请(专利权)人：中国海洋大学三亚海洋研究院，
类型：发明
国别省市：