[发明专利]纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机-有机微纳米复合材料技术领域，特别是一种高频微波衰减性能良好的纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料及其制备方法。

背景技术

铁氧体具有价格低廉、制备工艺简单、吸波性能好等特点，是目前研究较多且比较成熟的微波衰减吸收剂。铁氧体对电磁波的损耗同时包括介电损耗和磁损耗，其中最主要的损耗机制为剩余损耗中的铁磁自然共振吸收。铁氧体吸波材料通常可分为立方晶系尖晶石型(AFe₂O₄)、稀土石榴石型(R₃Fe₅O₁₂)和六角晶系磁铅石型(AFe₁₂O₁₉)等三种，而在这三种中又以六角晶系磁铅石型铁氧体在高频段对微波有就好的吸收，这是因为它独特的晶格排列结构使得它具有较高的磁各向异性场，和较高的自然共振频率。若再细分的话，可将六角晶系磁铅石型铁氧体细分为M型、W型、Y型以及Z型铁氧体，而这其中尤以M型和W型铁氧体在高频段有较高的自然共振响应，因此研究的热门就集中在对M型和W型六角晶系铁氧体的合成与吸波性能研究。

虽然M型铁氧体在高频段对微波吸收有一定的响应，但是由于响应的频段太过狭隘，导致最终呈现出强而窄的衰减吸波，而且铁氧体的比重大，作为涂覆性材料涂覆在战机上，也增加战机的负载，这些使得它越来越不能满足现代军事战略需求。为解决这个问题，人们开始将M型铁氧体和密度低，电损耗大的导电高分子材料复合在一起，不仅可以大幅度降低材料的密度，同时还可以拓宽其吸波频带。

聚苯胺是一种轻质，电导率可调控，易于与电磁波形成阻抗匹配的性能优异的高分子材料，用它与M型铁氧体复合后既可以在比重上较单一的铁氧体有一定的减轻，同时还能在引入聚苯胺后让其阻抗匹配趋于最佳。文献ZhifuHeetal.SyntheticMet.2011,161(5):420-425.采用聚苯胺包覆CIP和Fe₃O₄，得到了一种三元复合的微米级核壳结构的球形粉体，通过引入聚苯胺和CIP来调节复合物的电磁参数，进而得到宽频轻质的微波衰减材料。范慧俐等专利CN201410360925.7报道了聚苯胺/氧化石墨烯/四氧化三铁吸波材料及制备方法；齐暑华等专利CN201310388264.4报道了一种聚苯胺/镀银/钴铁氧体复合材料的制备方法：文献ZhengHeetal.JAlloyandCompd.2015,621:194-200.采用聚苯胺包覆表面沉积Ag的M型铁氧体的球形结构粉体。

然而，上述现有技术存在的问题是：聚苯胺类的复合物材料大都是球形包覆结构，毫米波衰减效果不好，密度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料，毫米波衰减效果好，密度小，能在烟幕遮蔽中得到很好应用。

本发明的另一目的在于提供一种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料的制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料，其组成及摩尔比为：

片状M型铁氧体：纤维形聚苯胺＝1:3。

优选地，所述片状M型铁氧体为六角晶型铁氧体。

优选地，所述片状M型铁氧体的摩尔配比根据化学通式AB₁₂O₁₉的化学计量数投料，其中A为锶的硝酸盐或硫酸盐，B为铁和三价掺杂元素的硝酸盐或硫酸盐。

实现本发明另一目的的技术解决方案为：

一种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(10)六角晶型铁氧体生成：采用聚丙烯酰胺溶胶凝胶法合成六角晶系掺杂SrFe_12-xM_xO₁₉铁氧体以及未掺杂SrFe₁₂O₁₉铁氧体粉体；

(20)铁氧体改性：采用硅烷偶联剂改性六角晶型铁氧体粉体；

(30)铁氧体包覆：将由改性铁氧体制备的片状铁氧体表面附着纤维状纳米聚苯胺的复合粉体过滤、洗涤、干燥，得到纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料。

优选地，所述(10)六角晶型铁氧体生成步骤包括：