[发明专利]一种锰锌铁氧体包覆DBSA改性的碳纳米管-聚苯胺复合吸波材料的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料制备领域，特别涉及一种锰锌铁氧体包覆DBSA改性的碳纳米管-聚苯胺复合吸波材料的制备方法。

背景技术

锰锌铁氧体是由锰、锌、铁组成的具有尖晶石结构的非金属复合氧化物，是国民经济发展中一种非常重要的基础功能材料，与同类型的金属磁性材料相比，在高频下具有高磁导率、高电阻率、高饱和磁化强度、低矫顽力和低损耗等物理化学性能，被广泛应用于电子信息产业、家电产业、通信网络与终端及仪器仪表等行业。

碳纳米管既具有碳素材料的固有本性，又具有金属材料的导电和导热性，陶瓷材料的耐热、耐腐蚀性，纺织纤维的可编织性，以及高分子材料的轻质、易加工性。碳纳米管作为复合材料增强体，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，因此碳纳米管增强复合材料可能带来复合材料性能的一次飞跃。

聚苯胺以其单体价格低廉、合成工艺简单、掺杂机制特殊、导电性能优良、稳定好以及特殊的光、电、磁性能而受到人们的广泛关注，被认为是最有发展前景的一种导电高分子。人们对其合成、结构、特性与应用己做了大量的工作，并取得了一系列重要的成果，被广泛地应用于许多领域。如今，人们对聚苯胺的研究已经不再局限于电学领域，发现将聚苯胺与磁性材料复合后，展现出特殊的光学、磁学以及电学性能。

因此，以聚苯胺导电高分子为基质制备出的锰锌铁氧体包覆DBSA改性碳纳米管-聚苯胺复合材料，具有磁性和导电性的双重特性，是集铁氧体吸波、碳纳米管吸波、导电高分子吸波于一体的新型复合材料，在传感技术、电磁屏蔽和雷达吸收等方面具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种锰锌铁氧体包覆DBSA改性碳纳米管-聚苯胺复合吸波材料的制备方法，通过改性碳纳米管的加入，以及与聚苯胺导电聚合物的复合，来调控复合材料整体的阻抗匹配特性，克服传统吸波材料密度大的缺陷。

本发明是这样来实现的，其制备方法如下：

（1）DBSA改性碳纳米管的制备：将1.0g管径为20～30nm的多壁碳纳米管加入到水溶液中，超声分散1h后，再加入2.0g DBSA，在冰水浴中反应2.5h，碳纳米管与DBSA质量比为1：2。反应完毕后经去离子水洗涤至中性，50℃下真空干燥后得到DBSA改性碳纳米管。

（2）锰锌铁氧体包覆DBSA改性的碳纳米管复合材料的制备：首先按照化学计量比Mn_xZn_1-xFe₂O₄(X=0.3～0.9)分别称取0.10～0.30g MnSO₄·H₂O、0.06～0.42g Zn(NO₃)₂·6H₂O、1.60g Fe(NO₃)₃·9H₂O，溶于适量蒸馏水中，超声分散处理30min溶解完全，然后加入1.0g DBSA改性碳纳米管，再超声处理30min后，在磁力搅拌器快速搅拌条件下，用10mol/L NaOH溶液滴定至pH值大于8。滴定完成后，静置分层，移去上部清液，其余部分全部移入反应釜中，温度60℃下反应12h。冷却至室温，过滤，蒸馏水洗涤滤饼至中性，再用乙醇洗涤1～2次，70～80℃下干燥，得到锰锌铁氧体包覆DBSA改性的碳纳米管复合材料。

（3）锰锌铁氧体包覆DBSA改性的碳纳米管-聚苯胺复合材料的制备：分别称取Yg（Y=0.05～0.15）锰锌铁氧体包覆DBSA改性的碳纳米管、1mL苯胺单体，加入盛有35mL 0.1mol/L盐酸溶液的三口烧瓶中，超声分散30min，然后将2.50g过硫酸铵溶解在15mL 0.1mol/L盐酸溶液中，用滴液漏斗缓慢滴入上述混合溶液中，不断搅拌下反应12h，过滤，分别用0.1mol/L盐酸、去离子水洗涤产物至滤液为无色，60℃下真空干燥24h，得到锰锌铁氧体包覆DBSA改性的碳纳米管-聚苯胺复合吸波材料。

用H-600透射电子显微镜对锰锌铁氧体包覆DBSA改性的碳纳米管-聚苯胺复合吸波材料的颗粒形态及尺寸进行观测，操作电压为75kV。以锰锌铁氧体包覆DBSA改性的碳纳米管-聚苯胺复合物（X=0.90，Y=0.15）为例，复合物粒径约为100nm。