[发明专利]四氧化三铁/还原氧化石墨烯绿色工业化制备方法及其吸波树脂复合材料

说明书

本发明提供了一种四氧化三铁/还原氧化石墨烯绿色工业化制备方法及其吸波树脂复合材料。将氧化石墨烯分散液与二价、三价铁盐混合溶液在反应釜中共同升温搅拌，并以碱性溶液调节pH值后进行第一阶段反应，然后加入还原剂进行第二阶段反应，反应完成后在强磁场下沉淀分离，洗涤后的沉淀物经干燥，即得到四氧化三铁/还原氧化石墨烯纳米吸波粒子。本方法不使用有毒有害的原料且具有良好的可控性与稳定性。此外，利用分层固化工艺制备了四氧化三铁/还原氧化石墨烯/环氧树脂吸波复合材料。本发明将电磁波的介电损耗和磁损耗有效结合，并且通过具有良好可控性与稳定性的简单工艺解决了比重较大的功能粒子在与树脂共混、固化过程中的沉降问题。

技术领域

本发明属于纳米电磁功能材料技术领域，具体为一种四氧化三铁/还原氧化石墨烯绿色工业化制备方法及其吸波树脂复合材料。

背景技术

电子设备的广泛使用为经济建设、军事发展提供了强大助力。然而，其所产生的电磁辐射和电磁干扰不仅影响了电子设备的使用，而且还危害着人们的身体健康。有效控制电磁辐射污染，降低其产生的危害的关键技术之一是发展高性能的电磁波吸收材料，其中以石墨烯为代表的二维材料具有独特的微观结构、理化性质以及良好的介电损耗能力，一直是电磁波吸收领域研究的热点。

作为一种新型介电吸波材料，石墨烯以其良好的理化性能、轻质的特性越来越受到科学界的广泛关注。氧化石墨烯是通过物理化学等手段对石墨进行氧化而得到的一种带有多种含氧官能团的二维（2D）结构，而还原氧化石墨烯是通过化学方法去除氧化石墨烯片上的含氧基团得到的，是大批量生产石墨烯的经济途径。由于还原氧化石墨烯材料的阻抗匹配机制较差，仅仅利用介电损耗衰减电磁能量，不利于电磁吸收，因此，要提高还原氧化石墨烯的吸波性能，必须在其介电损耗的基础上协同一定的磁性损耗机制。四氧化三铁是一种常见的磁性材料，由于其优异的电磁特性以及简单的制备方法，被广泛应用于磁性材料领域。然而常见的四氧化三铁/石墨烯纳米复合吸波粒子目前基本只能在实验室中少量制备，无法满足日常生产和研究的需求，且由于使用水合肼等有毒药品，无法做到绿色环保。

此外，在以四氧化三铁/还原氧化石墨烯作为吸波剂、树脂作为基体制备吸波复合材料时，由于四氧化三铁的密度远高于树脂基体的。因此，在两者共混、固化的过程中，吸波剂不可避免地会出现沉降，导致所制备的吸波复合材料在厚度方向上出现电磁参数不均匀的现象。

发明内容

本发明为了解决目前四氧化三铁/石墨烯纳米复合吸波粒子的制备无法做到绿色环保，以及以四氧化三铁/还原氧化石墨烯作为吸波剂、树脂作为基体制备吸波复合材料时厚度方向会出现电磁参数不均匀的问题，提供了一种四氧化三铁/还原氧化石墨烯绿色工业化制备方法及其吸波树脂复合材料。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种四氧化三铁/还原氧化石墨烯的绿色工业化制备方法，包括如下步骤：

S1，制备氧化石墨烯分散液；

S2，以可溶性铁盐制备含有Fe²⁺、Fe³⁺的铁盐混合溶液；

S3，将氧化石墨烯分散液与铁盐混合溶液于反应釜中混合，通入氮气保护并升温搅拌；

S4，待达到设定温度后，滴加碱性溶液调节pH后保持温度以进行第一阶段反应；

S5，第一阶段反应完成后加入还原剂并保持温度以进行第二阶段反应；

S6，待第二阶段反应完成后转出反应产物，外加磁场进行沉淀；

S7，将沉淀物洗涤、干燥，即得到四氧化三铁/还原氧化石墨烯纳米吸波粒子。

作为本发明绿色工业化制备方法技术方案的进一步改进，所述Fe²⁺的可溶性铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁及其水合物中的一种或多种。