[发明专利]一种铁氧体/聚苯胺复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸波材料领域，具体涉及一种铁氧体/聚合物复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

电磁辐射已成为继水污染、大气污染和噪音污染之后的第四大环境污染，严重的电磁污染不仅会使电子设备仪器的正常工作受到干扰，长期的高频电磁辐射也会对人的神经系统、心血管系统、免疫系统、内分泌系统造成影响。在此背景下，吸波材料的发展越来越重要。

将两种具有吸波功能的材料聚苯胺和铁氧体复合，不仅能够提高吸波效能、拓宽吸收频带并降低重量，而且还具有以下两个方面的优势：第一，铁氧体和线型聚苯胺不仅损耗方式不同且有着不同的吸收频率范围，从而达到进一步拓宽吸收频带的目的；第二，对于铁氧体而言，通过与聚苯胺进行复合还可以有效改善其与聚合物基体的相容性，从而提高其与聚合物基体的结合性能。

(中国专利：CN200610037966)公开了一种采用聚苯胺包铁氧体的结构制备铁氧体/聚苯胺复合吸波材料的方法，是最为简单直接的方法，近年来该领域的研究也多采用这种结构。卢佃清等(“锂镧铁氧体/PANI纳米复合材料的磁性质和吸波性能”,《材料科学与工程学报》,2011(01):第30-34页)利用高能球磨法制备了聚苯胺包覆Li-La铁氧体纳米复合材料。测试结果表明，与单纯的铁氧体纳米材料相比，该复合材料的阻抗匹配特性得到了改善，其介电损耗和磁损耗均有所提高。然而，通过对其测试结果进一步分析可以看到复合材料的吸收频率与聚苯胺接近，主要表现为聚苯胺的吸收作用。经分析，可推断为聚苯胺的包覆产生了电磁屏蔽作用，从而限制了铁氧体吸波作用的发挥。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铁氧体/聚苯胺复合材料，该复合材料具有能够充分发挥聚苯胺与铁氧体各自吸波作用，并使二者能够产生协同效果的结构；本发明的目的还在于提供制备上述铁氧体/聚苯胺复合材料的方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：

一种铁氧体/聚苯胺复合材料，所述复合材料以铁氧体为核心，线型聚苯胺呈现以该核心为中心的向外放射线状，所述铁氧体核体与线型聚苯胺包覆层通过含有苯环的有机硅烷连接，整体形状类似海胆状。

上述铁氧体/聚苯胺复合材料的制备方法，该方法包括以下几个步骤:

(1)对铁氧体进行预处理，使其表面富含羟基；

(2)通过偶联处理将含有苯环的有机硅烷接枝到铁氧体表面；

(3)以引入苯环上的苯氨基为起点，进行线型聚苯胺的聚合反应。

可选地，上述制备方法中所含的各步骤可以具体实施如下(所述份数均为质量份数)：

(1)将铁氧体置于水中搅拌静置后烘干,以使其表面富含羟基；

(2)将质量份数为0.1-50份的含有苯环的有机硅烷溶于质量份数为100份的无水酒精或丙酮中，再将经步骤(1)处理后的铁氧体置入上述溶液中后烘干，以通过偶联处理将含有苯环的有机硅烷接枝到铁氧体表面，主要化学反应如下(其中，含有苯环的有机硅烷以苯胺甲基三乙氧基硅烷为例):

(3)将质量份数为0.01-30份的苯胺溶于100份四氯化碳或二氯甲烷中，形成A溶液；将0.01-10份过硫酸铵、1-20份浓盐酸(37％)和1份步骤(2)处理后铁氧体加入100份水中，形成B溶液；将B溶液缓慢加入A溶液中，以形成有机相和水相界面，随后静置，最后洗涤烘干，从而得到海胆状线型聚苯胺修饰铁氧体复合吸波功能体材料。此步骤的目的是以引入苯环上的苯氨基为起点，进行线型聚苯胺的聚合反应，主要化学反应如下：

从上面的反应步骤可以看到，在制备该以铁氧体为核心，线型聚苯胺呈现以该核心为中心的向外放射线状复合材料的过程中，试剂主要与铁氧体表面的羟基发生反应而与铁氧体本身是何种铁氧体无关，由此可知本发明所述方法对实施例中所举的Li-Zn铁氧体之外的其他铁氧体也是适用的。此外，在此制备方法中所用到的含有苯环的有机硅烷的主要作用是，其有机硅烷一侧与羟基反应，并随后以其苯环上的苯胺基为起点，进行线型聚苯胺的聚合反应，以达到连接铁氧体与聚苯胺的目的。

可选地，上述具体方法中步骤(1)所述的铁氧体是Li-Zn铁氧体。

可选地，上述具体方法中步骤(2)所述的含有苯环的有机硅烷是苯胺甲基三乙氧基硅烷。

可选地，上述具体方法中步骤(3)所述的聚苯胺的聚合反应方式为界面聚合。

可选地，上述方法中步骤(2)所述的搅拌时间为1-5分钟。