[发明专利]一种有机磁性复合材料、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种有机磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将纳米碳材料、催化剂、联苯类化合物和4‑硝基邻苯二甲腈在有机溶剂中反应，得到纳米碳材料/邻苯二甲腈单体；B)将所述纳米碳材料/邻苯二甲腈单体和磁性金属盐在溶剂中反应，得到磁性酞菁金属预聚体；固化上述磁性酞菁金属预聚体或其组合物，得到有机磁性复合材料。本申请利用上述方法实现了纳米碳材料与金属酞菁共价接枝，使得到有机磁性复合材料具有耐高温、低密度、强吸收、低频、高强度和高模量的优异性能。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，尤其涉及一种有机磁性复合材料、其制备方法及其应用。

背景技术

磁性材料广泛应用于吸波材料领域，传统的无机磁性材料加工性能差、易氧化，比重大，使得其在高新尖端领域的应用受到限制。而有机磁性材料因其灵活的加工特性、良好的耐化学性以及相对稳定的磁性能逐渐受到关注。

有机磁性材料主要分为结构型和复合型，结构型是本身具有强磁性的聚合物，而复合型是将高分子基体与无机磁性粉体复合，但无机磁性粉体在高分子基体中的分散性和界面结合力都较差，因此复合型的加工性能和一些功能性远远弱于结构型有机磁性材料。

随着航空航天、电子信息等高科技行业的迅速发展，对材料的要求也越来越苛刻，比如，耐高温性能、低密度以及宽吸收等，因此需要开发一种同时具有耐高温和强磁性的吸波材料。酞菁高分子除了具有耐高温、高强度和高模量等优点外，还可以和金属离子配位成为化合物并带有金属离子的性能；由此，酞菁铁、酞菁钴、酞菁镍等磁性高分子聚合物受到广泛关注。目前，单一的磁性损耗机制已经无法满足吸波材料现在的“薄、轻、宽、强”的需求，需要将碳系材料与磁性材料复合以制备出多种损耗机制并存的复合材料。但由于纳米碳材料易团聚，不易于分散，酞菁铁等磁性高分子在有机溶剂中的溶解度也较少，极易聚集，使其应用受到了限制。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种有机磁性复合材料的制备方法，本申请制备的有机磁性复合材料同时解决了金属酞菁难溶和纳米碳材料分散不均匀的难题，使得有机磁性基吸波材料具有耐高温、低密度、强吸收、低频、高强度和高模量的优异性能。

有鉴于此，本申请提供了一种有机磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A)将纳米碳材料、催化剂、联苯类化合物和4-硝基邻苯二甲腈在有机溶剂中反应，得到纳米碳材料/邻苯二甲腈单体；所述联苯类化合物为含有羟基取代基的联苯类化合物；

B)将所述纳米碳材料/邻苯二甲腈单体和磁性金属盐在溶剂中反应，得到磁性酞菁金属预聚体；

C)固化上述磁性酞菁金属预聚体或其组合物，得到有机磁性复合材料。

优选的，所述联苯类化合物为4,4’-二羟基联苯，所述纳米碳材料为带有可溶性官能团的碳纳米管和氧化石墨烯中的一种或多种；所述磁性金属盐选自铁的磁性盐、钴的磁性盐和镍的磁性盐中的一种或多种。

优选的，步骤A)具体为：

将纳米碳材料和4,4’-二羟基联苯在强极性有机溶剂中反应，再加入4-硝基邻苯二甲腈和无水碳酸钾，反应后得到纳米碳材料/邻苯二甲腈单体。

优选的，所述纳米碳材料、4,4’-二羟基联苯、4-硝基邻苯二甲腈和无水碳酸钾的质量比为1：(10～20)：(20～40)：(5～10)。

优选的，所述纳米碳材料/邻苯二甲腈单体和所述磁性金属盐的质量比为(10～20)：1。

优选的，所述固化包括依次进行的预固化和后固化；所述预固化具体于200℃下保持2h，再于250℃下保持4h，所述后固化具体于300℃下保持4h，再于350℃下保持4h。

优选的，步骤B)具体为：