[发明专利]一种聚苯胺-钡铁氧体-石墨烯电磁屏蔽材料及其制法

说明书

本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域，且公开了一种聚苯胺‑钡铁氧体‑石墨烯电磁屏蔽材料，包括以下配方原料及组分：钴‑钛共掺杂钡铁氧体、三维多孔石墨烯、苯胺、过硫酸铵。该一种聚苯胺‑钡铁氧体‑石墨烯电磁屏蔽材料，通过水热合成法和液相沉积法，纳米钴‑钛共掺杂钡铁氧体孔隙结构丰富，介电常数和饱和磁化强度更高，增强了钡铁氧体的磁导率和磁损耗性能，石墨烯和聚苯胺增强材料的电荷转移过程和界面极化效应，提高了材料的介电损耗性能，吸收的电磁波在复合材料丰富孔隙和孔道结构中不断反射，通过磁损耗性能、介电损耗和空间位阻反射效应，达到良好的阻抗匹配性能，表现出优异的电磁屏蔽和吸波性能。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域，具体为一种聚苯胺-钡铁氧体-石墨烯电磁屏蔽材料及其制法。

背景技术

电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场，在空间中衍生发射的震荡粒子波，以波动的形式传播的电磁场，具有电磁辐射特性的电磁波有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线等，随着无线电技术的广泛应用，电磁辐射污染已经和噪音污染、水污染、空气污染成为四大公污染害，电磁辐射会干扰精密电子仪器、医疗设备和飞机导航系统等仪器正常运转，并且人体长期接触电磁辐射，会影响人体的视觉、听觉系统、免疫系统和生殖系统等，通过热效应、非热效应和积累效应引起新陈代谢紊乱、免疫力下降，甚至诱发癌症，因此研发出新型高效的电磁屏蔽和吸波材料成为研究热点。

目前的电磁屏蔽和吸波材料主要有碳系材料，如碳纤维、石墨烯和碳纳米管等；陶瓷系吸波材料如碳化硅等；铁系吸波材料如铁氧体和磁性铁纳米材料等，电磁屏蔽材料可以通过电阻型损耗、电介质损耗和磁损耗对电磁波进行吸收和消耗，其中钡铁氧体磁导率较高，成本低廉、抗退磁性能良好，在电磁屏蔽材料中应用广泛，但是传统的钡铁氧体的电磁波吸收带宽较窄，并且仅仅靠钡铁氧体的磁损耗很难达到阻抗匹配，对电磁波的吸收和损耗效果很差，限制了钡铁氧体在电磁屏蔽和吸波材料中的应用。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚苯胺-钡铁氧体-石墨烯电磁屏蔽材料及其制法，解决钡铁氧体材料的电磁波吸收带宽较窄的问题，同时解决了单一的钡铁氧体吸波材料很难达到良好的阻抗匹配性能。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚苯胺-钡铁氧体-石墨烯电磁屏蔽材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：56-75份钴-钛共掺杂钡铁氧体、8-15份三维多孔石墨烯、5-9份苯胺、12-20份过硫酸铵。

优选的，所述三维多孔石墨烯的制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和氧化石墨烯，超声分散均匀后，将溶液转移进聚四氟乙烯水热反应釜中，并置于加热箱中，加热至170-200℃反应5-10h，将溶液冷却至室温，加入氢氧化钾，匀速搅拌10-18h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为3-8℃/min，在720-780℃，保温处理1-3h，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三维多孔石墨烯。

优选的，所述氧化石墨烯和氢氧化钾的质量比为1:3-6。

优选的，所述钴-钛共掺杂钡铁氧体制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、葡萄糖、硝酸钡、硝酸铁、硝酸钴、钛酸四丁酯和分散剂柠檬酸，匀速搅拌均匀后，加入氨水调节溶液pH至中性，将溶液转移进聚四氟乙烯水热反应釜中，并置于加热箱中，加热至170-190℃反应10-20h，将溶液冷却并在油浴锅中加热至90-110℃，匀速搅拌直至形成凝胶状，将凝胶状混合产物充分干燥，并置于电阻炉中，升温速率为5-10℃/min，升温至440-480℃保温处理2-4h，再升温至1000-1100℃，保温煅烧4-6h，煅烧产物即为多孔状的纳米钴-钛共掺杂钡铁氧体。