[发明专利]核壳型钛酸钡/聚苯胺复合吸波材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸波材料，特别是涉及一种在低频段具有吸波性能的核壳型复合吸波材料的制备方法。

背景技术

现代科技迅猛发展，尤其是电磁波对环境带来的危害和第4代“隐身”战机投入实战，导致电磁兼容，电磁屏蔽和微波吸收等技术越来越引起材料研究人员的极大关注。传统的微波吸收材料主要包括金属和铁氧体等材料，它们拥有好的机械性能和微波吸收性能，但缺点是密度大、易腐蚀。

Abbas等研究表明，导电聚苯胺（PANI）具有质量轻、抗腐蚀性强、环境稳定性好等特性，但聚苯胺属于介电材料，它的磁损耗几乎是零，因此难于作为单一的微波吸收材料使用。近年来，导电聚苯胺与无机磁性纳米粒子形成的复合物不仅具有导电聚合物的导电性、柔韧性和机械加工性，还具有无机纳米粒子的磁性能、机械强度和硬度，因而被广泛应用在电磁屏蔽及微波吸收材料等领域。在已成功合成的具有电磁功能的复合物中，钛酸钡（BaTiO₃）是重要的铁电、压电陶瓷材料，具有优良的铁电特性，能够依靠介电损耗吸收电磁波。若将两者以核/壳结构的方式进行复合，则复合后的材料不仅同时具有介电损耗和磁损耗，还会因核/壳结构所特有的磁电效应，提高材料对电磁波的吸收强度和调整吸收频率。

BaTiO₃/PANI复合材料的制备与性能在国内外已有报道。物理化学学报(2002, 18(7):653-656)公开了一种粒径400nm左右的复合电流变材料，其采用BaTiO₃和苯胺单体复合得到；功能材料(2006, 5(36):716-719)公开了一种用BaTiO₃和苯胺单体复合得到的粒径5～10μm的复合电流变材料；Composites Science and Technology(2010, 70:466–471)公开了一种采用BaTiO₃和苯胺单体复合得到的复合吸波材料，其粒径1～2μm，在2～18GHz范围内，当BaTiO₃含量为50%、样品厚度保持在2mm左右时，在11.6GHz处最大反射率达到-13.8dB，-5dB带宽为5.5GHz。这些报道的BaTiO₃/PANI复合材料普遍粒径较大，而且前两篇报道未研究BaTiO₃/PANI复合材料的吸波性能，第3篇报道虽然提及了BaTiO₃/PANI复合材料的吸波性能，但其在0～6GHz范围内的反射率几乎为0。

发明内容

本发明的目的是提供一种核壳型钛酸钡/聚苯胺复合吸波材料的制备方法，以提高吸波材料在低频段的吸收能力，括宽吸收频带。

本发明提供的核壳型钛酸钡/聚苯胺复合吸波材料的制备方法包括以下步骤：

1) 按照钛酸钡与水为1～2.5:1的质量比，将纳米钛酸钡粉体分散在水中得到分散液；

2) 在分散液中一次性加入硅烷偶联剂的醇水溶液，使钛酸钡与硅烷偶联剂的质量比为60～100:1，搅拌20～50min；

3) 按照钛酸钡:苯胺=0.5～8:1的质量比，向分散液中缓慢滴加苯胺的盐酸溶液，滴加完毕后搅拌降温至低于5℃；

4) 按照过硫酸铵与苯胺为1:1的摩尔比，在强力搅拌下，逐滴滴加过硫酸铵的盐酸溶液，反应6～8h；

5) 抽滤，洗涤，于70～80℃烘干24h，研磨，得到核壳型钛酸钡/聚苯胺复合吸波材料。

其中，所述的硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH570）。本发明优选将所述硅烷偶联剂配制成质量百分浓度1%的醇水溶液，其中无水乙醇与水的体积比为0.4:1。

上述步骤中，所述苯胺的盐酸溶液以及过硫酸铵的盐酸溶液均优选以1～2mol·L^-1的盐酸溶液配制。

进一步地，所述的苯胺盐酸溶液是将苯胺与1～2mol·L^-1盐酸溶液以1:1～1.5的体积比混合得到；所述的过硫酸铵盐酸溶液是将过硫酸铵与1～2mol·L^-1盐酸溶液以0.5～1:1的质量体积比混合得到。