[发明专利]石墨烯聚氨酯海绵及其应用

说明书

本发明涉及一种石墨烯聚氨酯海绵及其应用。所述石墨烯聚氨酯海绵由包含以下组分的组合物制备：聚醚多元醇、基于胺的催化剂、基于锡的催化剂、泡沫稳定剂、水、石墨烯分散液、羰基铁粉分散液、以及异氰酸酯。根据本发明的石墨烯聚氨酯海绵为超疏水海绵，机械强度高，比表面积大，非常有利于电磁波在海绵内部的多重散射，从而增加电磁波损耗，降低电磁波总的反射率。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种石墨烯聚氨酯海绵及其应用。

背景技术

石墨烯由于具有表面效应、量子尺寸效应、霍尔效应等独特性能，且密度小易加工，使其在吸波材料领域备受瞩目。石墨烯具有明显缺陷以及残余的含氧官能团，不仅提高了阻抗匹配特性，促进能量从相邻态向费米能级的及时转化，而且还会产生缺陷极化弛豫和官能团电子偶极极化弛豫，这些都有利于电磁波的吸收。目前关于磁性材料、导电聚合物与石墨烯复合制备多元复合材料作为电磁波吸收剂的报道较多。在文献方面，Ling和Mikhailov等人研究了石墨烯在电磁波方面的干扰特性和响应特性，发现石墨烯在X波段电磁干扰效果良好，石墨烯的电子对频率辐射具有非线性响应的特点。石墨烯的吸波层厚度为l mm时，在7GHz左右最大衰减值为-6.5dB，但是不能实现对微波的90％的衰减。王洁萱等人研究了简易湿法化学法制备还原氧化石墨烯/羰基铁粉复合材料，在3mm厚度下可以产生以9.4GHz为中心的强而宽的吸波峰，峰值可达-52.18dB。在7.8～11.6GHz频率范围内，反射损耗低于-10dB，在8.8～10.0GHz频率范围内，反射损耗低于-20dB。Zhang等人报道了还原氧化石墨烯/Fe₂O₃复合材料在高温热处理(540-700℃)后的晶型结构及2-18GHz的吸波效果。Wang等用肼还原得到的还原氧化石墨烯表现出较好的吸波能力。研究发现，在7GHz时反射损耗值为-6.9dB，明显强于文献报道的CNTs和石墨。CN104163919A公开了聚苯胺/氧化石墨烯/四氧化三铁吸波材料及其制备方法，该材料在2～18GHz内，最小反射损耗值可达-46.5dB，但反射损耗值低于-10dB的频带宽度仅为2.62GHz。CN101550003B公开了一种纳米石墨烯基吸波复合材料及其制备方法，该材料首先采用电化学方法沉积金属，再通过高温氧化，得到纳米石墨烯/金属氧化物吸波复合材料。CN104762060A公开了一种石墨烯/空心四氧化三铁/聚苯胺纳米介孔复合材料，在1～20GHz范围内吸波为-35～-55dB，可用于电磁吸波材料，也可以作为环境吸附材料。

然而，传统吸波材料所用的石墨烯均采用化学法制备，不仅制备工艺复杂、时间周期长，而且制备过程中还使用了强酸、强氧化剂，产生大量污水而严重污染环境。

此外，市售的聚氨酯吸波海绵是由聚氨酯海绵经浸渍吸波剂、阻燃剂加工而成，并喷涂涂料以防止吸波剂漏出。但是，在多雨季节和室外使用的聚氨酯吸波海绵需要具有高效的防水能力，否则影响防水效果，并导致吸波性能的下降。

发明内容

[技术问题]

本发明的一个方面提供了一种石墨烯聚氨酯海绵

本发明的另一个方面提供了上述石墨烯聚氨酯海绵用作吸波材料的用途。

[技术方案]

针对现有技术中存在的缺陷，根据本发明的一个方面，提供了一种石墨烯聚氨酯海绵，其中，所述石墨烯聚氨酯海绵可以由包含以下组分的组合物制备：

聚醚多元醇50-100重量份，基于胺的催化剂0.1-0.5重量份，基于锡的催化剂0.1-0.5重量份，泡沫稳定剂0.5-3重量份，水0.5-7重量份，石墨烯分散液10-50重量份，羰基铁粉分散液0-30重量份，以及异氰酸酯30-60重量份。