[发明专利]一种碳包覆磁性吸收剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碳包覆磁性吸收剂及其制备方法和应用。该磁性吸收剂是将磁性粒子超声分散至有机碳源溶液中后，依次进行烘干和煅烧，即得。该磁性吸收剂结构稳定，保留了磁性粒子较高的磁饱和强度，同时具有良好的稳定性、耐酸碱性和表面功能化的可选性，且其制备方法简单，成本低廉。将该磁性吸收剂用于聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫，得到的吸波泡沫具有良好的电磁特性和吸波效果，且吸波泡沫材料性能稳定，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种磁性吸收材料，具体涉及一种碳包覆磁性吸收剂，还涉及其制备方法和应用，属于材料制备技术领域。

背景技术

聚甲基丙烯酰亚胺泡沫合成原材料中常采用丙烯酸类物质，但丙烯酸类物质对金属及其氧化物具有一定的化学腐蚀性，因此在制备聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫时开始使用不易被腐蚀的碳类吸收剂，如石墨烯、碳纳米管、碳纤维、炭黑等。但是单独使用碳类吸收剂制备的吸波泡沫只有电损耗，没有办法实现磁损耗，不能实现理想的吸波性能。西北工业大学张广成教授课题组使用导电炭黑作为吸收剂制备了聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫，添加5％导电炭黑做吸收剂，制备的厚度为20mm聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫在2～18GHz反射率仅为-4.14dB。公开号CN103923337A的专利，公开了一种聚甲基丙烯酰亚胺复合泡沫材料，通过使用表面活性剂处理吸收剂，使吸收剂耐腐蚀性提高，体系相容性提高，但是这种方法会使磁性粒子磁性能减弱，需要磁性粒子添加量比较高时才能够实现较好的吸波性能，而磁性粒子添加量较高时，会导致聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫密度加大，影响聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫的应用范围。

现有技术中，也有采用磁化晶须吸收剂和磁化纤维宽频吸收剂相结合来提高聚甲基丙烯酰亚胺泡沫吸收效果，改善泡沫力学强度和耐热性的方法，但磁化晶须吸收剂的制备过程比较复杂，且对磁化晶须吸收剂的直径、长度均有苛刻的要求，而且磁化晶须本质上也是掺杂了铁氧体等磁性粒子，和磁性粒子有一样的问题，容易被酸腐蚀。磁化纤维宽频吸收剂，则是在碳纤维表面镀层或者掺杂磁性吸收剂，以结合磁性吸收剂和碳类吸收剂的吸波效果，但是无论是镀层还是掺杂，都会让磁性吸收剂暴露在酸性体系下，容易被腐蚀而影响吸波泡沫的磁损耗。

发明内容

针对现有磁性吸收剂存在的易腐蚀、稳定性差、制备方法复杂等缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种碳包覆磁性吸收剂。该吸收剂结构稳定，耐腐蚀性好，尤其不易被丙烯酸类物质腐蚀，性能稳定。

本发明的第二个目的是在于提供一种碳包覆磁性吸收剂的制备方法。该方法简单，成本低廉，适合工业规模化生产。

本发明的第三个目的是在于提供一种碳包覆磁性吸收剂的应用。将该碳包覆磁性吸收剂作为聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫的磁性吸收剂时，能够大大提高聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的电磁特性和吸波效果，同时提高泡沫材料的稳定性能。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种碳包覆磁性吸收剂的制备方法，该方法是将磁性粒子超声分散至有机碳源溶液中后，依次进行烘干和煅烧，即得。

该制备过程得到的碳包覆磁性吸收剂，能够确保磁性完全被有机碳源包裹均匀，同时使得吸收剂活性较好，将其与丙烯酸类物质混合时，能够确保磁吸收剂不被腐蚀，保持良好的磁性性能。

作为一个优选的方案，所述有机碳源溶液中有机碳源与磁性粒子的质量比为1:1～5，进一步优选为1:1～3。在碳包覆磁性吸收剂制备过程中，控制有机碳源与磁性粒子间的比例在合适的范围有利于获得性能优良的碳包覆磁性吸收剂。有机碳源比例过低会造成包覆层太薄或包覆不充分，有机碳源比例过高会造成包覆层太厚影响整体性能。

作为一个优选的方案，所述有机碳源包括葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种。

作为一个优选的方案，聚乙二醇的分子量为200～6000。

作为一个优选的方案，聚乙烯醇的分子量为200～6000。