[发明专利]一种壳聚糖修饰的铁氧体填充多壁碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料制备领域，特别涉及一种壳聚糖修饰的铁氧体填充多壁碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料的制备方法。

背景技术

虽然吸波材料的研制与开发已取得了一定的成果，但还存在频带窄、效率低、面密度大等缺点，应用范围受到一定的限制，因此研制宽频带吸收剂，发展多频带兼容型吸波材料，实现高效吸收是吸波材料的未来发展趋势。同时，要求材质的物理化学性能稳定，即在各种物理化学（如光热长期电磁照射等）条件下吸收剂保持稳定。随着各种新型电磁波吸收机理和模型的发展，“薄、轻、宽、强”的吸波材料将会被逐步的研制出来并应用到军事和民用的各个方面。导电高分子-无机纳米材料复合材料是当今材料科学的前沿是一种很有发展前景的吸波材料。

因此，本发明从复合材料的角度制备出壳聚糖修饰的铁氧体填充多壁碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料，该复合材料通过导电聚合物、碳纳米管、铁氧体三者的协同增效作用获得更加优越的吸波性能，具有重要的科学意义和良好的应用前景，对增进我国的国防实力、增强航空兵器的作战能力和减少电磁波对环境的污染具有重大贡献。

发明内容

本发明的目的是提供一种壳聚糖修饰的铁氧体填充多壁碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料的制备方法，其制备方法为：

（1）铁氧体的制备：将一定量的二价铁盐(FeSO₄·7H₂O)和三价铁盐(Fe(NO₃)₃·9H₂O)混合溶液加入到三口烧瓶中,滴液漏斗中加入一定浓度的沉淀剂NH₃·H₂O,在氮气氛下将氨水溶液加到反应体系中,使体系的pH=10~11,剧烈搅拌,水浴恒温.搅拌30~40 min后结束反应,用蒸馏水反复洗涤直至中性,倾去上层清液,在60^oC下真空干燥后,研磨即得纳米Fe₃O₄粒子。

（2）铁氧体填充多壁碳纳米管复合材料的制备：试验用多壁碳纳米管(MWNTs),纯度为95%,直径为60~100 nm,长度为5~15Lm;其他化学试剂均为分析纯。首先用电子天平称取2.0 ~2.5g多壁碳纳米管,放入装有80~100 mL浓H₂SO4与浓HNO₃混合溶液(二者的体积比为3比1)的三角烧瓶中,搅拌均匀后超声分散1~1.5 h。将超声分散好的多壁碳纳米管混合液置于中60~80^oC恒温加热并伴以冷凝回流3~4 h,其间不断搅拌;待冷却到室温后,向混合液中加入920 mL去离子水,用微孔滤膜(孔径为0.22Lm)进行抽滤,并用去离子水反复冲洗几次。将抽滤所得产物置于DZF6000型真空干燥箱中60~80^oC恒温干燥7~8 h,再用研钵细研后制成酸化碳纳米管待用。

水热反应在100 mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢水热反应釜中进行。首先称取一定量的酸化碳纳米管,分散于去离子水中,并超声分散25~30 min。然后将称量好的二价铁盐(FeSO₄·7H₂O)和三价铁盐(Fe(NO₃)₃·9H₂O)混合物加入酸化碳纳米管分散体系中不断搅拌,待二价铁盐和三价铁盐完全溶解后。反应液的Fe³⁺浓度为0.1 mol·L-1。将反应体系加热到120~140^oC并恒温反应11~12 h。所得产物用去离子水反复冲洗几次并抽滤,置于80^oC真空干燥箱中恒温干燥5~6 h后用研钵细研。将部分所得粉体用浓度为0.1 mol·L-1的稀HCl冲洗三次并抽滤,后置于60~80^oC真空干燥箱中恒温干燥5~6 h,所得产物用研钵细研成粉,得到四氧化三铁复合材料。

（3）铁氧体填充的的碳纳米管/聚噻吩复合吸波材料的制备：称取铁氧体填充的多壁碳纳米管200~250mg加入60~80mL三氯甲烷中，超声30~40min，使碳纳米管均匀分散在三氯甲烷中，加入噻吩单体2.0~2.5mL，继续搅拌1~2h，加入3.5~4.5g无水三氯化铁引发聚合反应，在室温下继续搅拌22~24h，过滤，用甲醇和二次蒸馏水反复洗涤直至滤液变为无色为止，最后将产物在40~60℃下真空干燥5~6h，得到铁氧体填充的多壁碳纳米管-聚噻吩复合材料。