可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于电磁隐身材料制备领域，具体提供一种可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料及其制备方法，用以解决水凝胶材料在低温干燥环境中吸波性能与机械性能不稳定的技术问题

【技术实现步骤摘要】
可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电磁隐身材料制备领域，具体提供一种可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料及其制备方法，在电磁防护
、
信息保密
、
国防安全等领域具有广泛应用价值
。

技术介绍

[0002]随着智能无线电设备
、
无线网络系统
、
电子检测装置等科学技术的迅速发展，空间电磁波传播及对地面仪器设备的干扰也日益加剧，电磁波隐身技术在武器装备
、
航天航空
、
雷达
、
通信等各个方面皆有应用
。
近年来，随着柔性电子技术的快速发展，对柔性可拉伸的高性能电磁隐身材料的需求日益增多
。
[0003]目前，已经有大量的研究表明，极性的水分子对微波到红外的电磁波都具有强烈的吸收衰减作用，是一种优越的宽带电磁波吸收剂
。
水凝胶是一种含有大量水分子的三维聚合物网络材料，其具有优越的柔性与机械拉伸性，为柔性可拉伸电磁隐身材料的开发提供了一个崭新的材料平台；然而，水凝胶的成分与机械性能在复杂波动的环境中极不稳定，主要由于以下两个原因：第一，水凝胶中的水分在空气与干燥的环境中很容易蒸发，使水凝胶发生脱水收缩，严重损害其电磁波吸收性能与机械柔性；第二，水凝胶中的水分具有与纯水相似的冰点，一般在温度低于零度时结冰，使水凝胶完全丧失机械柔性；这些问题严重限制了水凝胶在不同环境，尤其是干燥
、
寒冷等极端环境中的实际应用
。
基于此，本专利技术提供一种可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料及其制备方法，具有防冻与防干燥特性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料及其制备方法，用以解决水凝胶材料在低温干燥环境中吸波性能与机械性能不稳定的技术问题；所述水凝胶基电磁隐身材料具有优异的防冻与防干燥性能，在低温与干燥等环境中具有良好的稳定性
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料，其特征在于，所述水凝胶基电磁隐身材料由芯层与包覆于芯层外的弹性体表层构成，所述芯层为水凝胶芯层或水油凝胶芯层，所述弹性体表层为油凝胶层
。
[0007]进一步的，水油凝胶芯层的分散介质为纯水与有机溶剂的混合液，有机溶剂为乙醇
、
乙二醇
、
甘油或山梨醇，纯水与有机溶剂的体积比为
(1
～
2):1。
[0008]进一步的，水凝胶芯层与水油凝胶芯层中，凝胶单体采用以下中的一种或两种复合：丙烯酰胺
、
丙烯酸
、
丙烯酸钠
、
甲基丙烯酸
、
乙烯磺酸
、
苯乙烯磺酸钠
、4
‑
乙烯基
‑
丙磺酸钠
、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠
、3
‑
丙烯酰胺丙基
‑
三甲基氯化铵
、
丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵
、
乙烯亚胺
、
乙烯胺
、
乙烯吡啶
。
[0009]进一步的，弹性体表层中，凝胶单体采用以下中的一种或多种复合：2‑
丙烯酸十二烷基酯
、
丙烯酸正丁酯
、
丙烯酸戊酯
、
丙酯酸己酯
、
丙烯酸
‑2‑
乙基己酯
、
丙烯酸庚酯
、
丙烯酸
辛酯
、
甲基丙烯酸十一烷基酯
。
[0010]进一步的，可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤
1、
水凝胶前驱体或水油凝胶前驱体的制备；
[0012]步骤
1.1、
将纯水或者纯水与有机溶剂的混合液作为溶剂，将凝胶单体加入溶剂中配置得到浓度为
0.5
～
3mol/L
的水凝胶预聚体单体溶液；再向水凝胶预聚体单体溶液中加入
0.5
～
100mmol/L
的引发剂与1～
100mmol/L
的交联剂，混合溶解后得到凝胶前驱体溶液；
[0013]步骤
1.2、
在凝胶前驱体溶液中按照质量分数1～5％加入增稠剂，并于
70℃
～
90℃
下搅拌
0.5
～
1h
后得到热溶液；将热溶液在0～
10℃
的冷藏环境中聚合
0.5
～
1h
，得到水凝胶前驱体或水油凝胶前驱体；
[0014]步骤
2、
弹性体前驱液的制备；
[0015]向凝胶单体中加入体积分数为
0.1
～
10
％的引发剂与
0.1
～
10
％的交联剂，混合均匀得到弹性体前驱液；
[0016]步骤
3、
弹性体表层对芯层的包覆；
[0017]将步骤1制得水凝胶前驱体或水油凝胶前驱体完全浸润在步骤2制得弹性体前驱液中，并于无氧环境中进行聚合交联，得到可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料
。
[0018]更进一步的，步骤1中，交联剂包括但不限于
N
，
N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺
、
丙二胺和丙烯酸中的一种，引发剂包括但不限于氧化还原类引发剂
、
有机过氧化物
、
无机过氧化物和偶氮类引发剂中的一种
。
[0019]更进一步的，步骤2中，交联剂采用乙二醇甲基丙烯酸酯，引发剂包括但不限于氧化还原类引发剂
、
有机过氧化物
、
无机过氧化物和偶氮类引发剂中的一种
。。
[0020]更进一步的，增稠剂采用以下中的一种或多种：琼脂糖
、
纳米粘土
、
卡拉胶
、
海藻酸钠，水凝胶内的物理交联网络则通过增稠剂进行物理交联形成
。
[0021]更进一步的，聚合交联在光照射条件下或加热条件下进行；光照射条件具体为：在紫外灯光下聚合
30
～
120
分钟，聚合参数为：波长
365nm、
功率密度为
4mW cm
‑2；加热条件具体为：于
60℃
的真空烘箱中加热
30
～
120
分钟
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料，其特征在于，所述水凝胶基电磁隐身材料由芯层与包覆于芯层外的弹性体表层构成，所述芯层为水凝胶芯层或水油凝胶芯层，所述弹性体表层为油凝胶层
。2.
按权利要求1所述可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料，其特征在于，水油凝胶芯层的分散介质为纯水与有机溶剂的混合液，有机溶剂为乙醇
、
乙二醇
、
甘油或山梨醇，纯水与有机溶剂的体积比为
(1
～
2):1。3.
按权利要求1所述可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料，其特征在于，水凝胶芯层与水油凝胶芯层中，凝胶单体采用以下中的一种或两种复合：丙烯酰胺
、
丙烯酸
、
丙烯酸钠
、
甲基丙烯酸
、
乙烯磺酸
、
苯乙烯磺酸钠
、4
‑
乙烯基
‑
丙磺酸钠
、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠
、3
‑
丙烯酰胺丙基
‑
三甲基氯化铵
、
丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵
、
乙烯亚胺
、
乙烯胺
、
乙烯吡啶
。4.
按权利要求1所述可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料，其特征在于，弹性体表层中，凝胶单体采用以下中的一种或多种复合：2‑
丙烯酸十二烷基酯
、
丙烯酸正丁酯
、
丙烯酸戊酯
、
丙酯酸己酯
、
丙烯酸
‑2‑
乙基己酯
、
丙烯酸庚酯
、
丙烯酸辛酯
、
甲基丙烯酸十一烷基酯
。5.
按权利要求1所述可拉伸且环境稳定的水凝胶基电磁隐身材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
水凝胶前驱体或水油凝胶前驱体的制备；步骤
1.1、
将纯水或者纯水与有机溶剂的混合液作为溶剂，将凝胶单体加入溶剂中配置得到浓度为
0.5
～
3mol/L
的水凝胶预聚体单体溶液；再向水凝胶预聚体单体溶液中加入
0.5

【专利技术属性】
技术研发人员：文岐业，谢文科，唐倩，丁天朋，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：