[发明专利]一种碳纳米管钛酸钡聚苯胺复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸波材料领域，具体涉及一种碳纳米管钛酸钡聚苯胺复合材料的制备方法。

背景技术

随着现代微波电子技术与现代雷达的飞速发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大，在继噪音污染、空气污染、水污染之后，电磁波污染已经成了威胁人类生存的第四大公害，对电磁辐射的防护已越来越引起人们的重视。针对日常电磁污染的防护要求，设计及制备吸波材料是解决电磁污染危害的有效途径。因此对电磁波吸收材料的研究具有非常重要的意义，制备性能优异的吸波材料成为当前的研究热点。

长期以来，人类生活在低电磁辐射水平的环境中，但随着科学技术的日新月异，特别是电子工业及电子产品的迅猛发展，电子元器件的高度集成化、电子设备的高度微型化，使得生活环境的电磁辐射日益严重，从而造成环境的电磁污染。常见的电磁波对环境的污染，主要表现在下列几方面：电磁干扰、电磁波泄露以及电磁辐射对人体健康带来的危害等。随着电磁辐射的危害越来越引起人们的关注，如何把电磁辐射对环境造成的污染减小到最低程度，保护环境，保护居民的身体健康，就成为一个重要的研究课题。目前，电磁防护的主要措施有电磁波屏蔽、电磁波吸收两种方法。前者主要以反射电磁波能量的形式对电磁辐射进行衰减；后者主要以吸收电磁波能量的形式对电磁辐射进行衰减。电磁屏蔽一般是采用低电阻的金属良导体或导电树脂材料，当电磁辐射由空气射向这些导体时，在金属导体的表面将产生反射与折射现象，电磁屏蔽就是利用金属导体对电磁辐射的反射效应与吸收效应来达到抑制电磁辐射的目的。而电磁波吸收是通过吸波材料对电磁波进行吸收。吸波材料是一种使入射电磁波最大限度进入材料内部，并且能够有效吸收衰减入射电磁波，并将其电磁能转换成热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一种功能材料。

各种碳系材料，包括碳黑，碳纳米纤维，碳纳米管及石墨烯，由于它们具有独特的结构，在电磁波领域逐渐被发掘，特别是碳纳米管，其对电磁波具有更大的反射率，从而降低了电磁波的波长，同时，多壁碳纳米管的大高宽比使其具备非常大的界面面积，这有利于电子传输性和导电性，这些都显示其在吸波材料领域具备巨大的潜能。

而目前，不论是吸波材料宏观领域还是关于碳纳米管应用于吸波材料的微观领域，均存在着空白。这从另一方面限制了吸波材料的发展。

发明内容

为了解决目前存在的上述问题，本发明提供一种碳纳米管钛酸钡聚苯胺复合材料的制备方法。采用该方法制备的复合材料具有优异的吸波材料，该吸波材料具有高介电性能，并且其阻抗匹配频率可调得到了调节。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳纳米管钛酸钡聚苯胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：取30-50mg碳纳米管钛酸钡复合材料，将其分散到20-30ml去离子水中，再加入20-25mg十二烷基苯磺酸钠，超声条件下反应2h，得悬浮液；将5mmol苯胺单体和1-8ml的0.5-5mol/L的盐酸，在不断搅拌下，逐次添加至悬浮液体系中，得到悬浮体系；将5mmol的过硫酸铵溶解到10ml的去离子水中，得到过硫酸铵溶液；将悬浮体系和过硫酸铵溶液均预冷至-10-0℃，然后将过硫酸铵溶液滴以1-2ml/min的速度加至悬浮液体系中，在冰浴下反应5-24h，最后将所得产物用去离子水和乙醇反复清洗至无色，得到碳纳米管钛酸钡聚苯胺复合材料。

碳纳米管钛酸钡复合材料虽然具有良好的吸波性能，但是其在阻抗匹配吸波频率可调上却存在着不足，通过将聚苯胺与碳纳米管钛酸钡复合材料形成三元异质结构并制备得到三元复合材料后，从而实现导电性能可控，其实现形式是以调节加入的酸浓度达到的。

作为优选，所述悬浮体系或滴加有硫酸铵溶液的悬浮体系中还加入10-30mg二甲基亚砜。

随着温度的降低，会朝着有利于悬浮体系和过硫酸铵溶液的反应进行，但是随着温度的降低，反应体系中会出现结冰现象，为了确保反应能够顺利进行，就要避免结冰对反应的不利影响，当加入二甲基亚砜后，不仅可以使得体系的冰点降低，同时二甲基亚砜能够加速硫酸铵的反应，促使反应向正方向进行。

作为优选，所述悬浮体系或滴加有硫酸铵溶液的悬浮体系中还加入10-20mg的羧甲基纤维素。

在本发明中，在碳纳米管钛酸钡复合材料包覆的聚苯胺与基材的结合强度不稳定，加入羧甲基纤维素可以提高聚苯胺与基材的结合强度，省去了对制备的产品后续的处理工序，节省了工艺时间。从而不仅优化了制备工艺，并且提高了产品的稳定性能。

作为优选，所述碳纳米管钛酸钡复合材料的制备方法包括以下步骤：