[发明专利]一种磁性微孔碳基吸波复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磁性微孔碳基吸波复合材料及其制备方法，属于电磁吸波材料技术领域。其制备过程如下：首先合成聚酰胺酸树脂溶液，之后加入磁性金属的盐类化合物，继续搅拌得到前驱体混合溶液，定型预处理后将其浸入凝固浴中进行相分离，经过后固化和热酰亚胺化得到具有微孔结构的聚酰亚胺前体。而后通过高温碳化热处理便可得到磁性微孔碳基吸波材料。本发明所制备的磁性微孔碳基吸波材料具有耐热性好、吸收频率段宽、易加工等优势。

技术领域

本发明属于电磁吸波材料技术领域，具体涉及一种磁性微孔碳基吸波复合材料及其制备方法。

背景技术

吸波材料是指能够对入射的电磁波进行吸收衰减，使电磁能转化为热能耗散掉或使电磁波通过干涉效应而消失的一类材料。发展高性能吸波材料在国防、军事和无线通讯技术领域具有重要意义。

要提高微波吸收材料的效能，应该构建能够产生多重损耗机制的微波吸收材料，可以使尽量多的电磁波进入材料内部进行衰减，从而实现强吸收、宽频带和耐高温的要求，并得到性能优异的微波吸收材料。根据电磁学理论，电磁波损耗取决于通过材料本征的介电损耗和磁损耗能力，通过良好的阻抗匹配能力从而改变材料的吸波能力。而铁氧体吸波材料由于同时具有磁损耗和介电损耗两种形式，能有效衰减吸收电磁波。如采用铁氧体制备的吸波材料具有电磁波吸收率高、吸收频带宽、制备工艺简单温和等优点，但其电磁波衰减性能仍有很大提升空间。

近年来，碳基吸波材料凭借着耐高温、密度低、力学性能好等优点得到了研究者的广泛关注，如采用石墨烯或碳纳米管作为碳基吸波剂制备的电磁吸波材料，其具有吸波性能良好，质量轻，较宽的吸波频段等特点，并且能有效的衰减电磁波。但是，纳米碳吸波剂的制备工艺复杂，且易发生团聚现象，从而会影响到材料的加工性能和力学强度。

为满足吸波材料“轻、薄，宽，强”等要求，制备轻质、易加工、宽频吸收特性的电磁吸波材料显的至关重要。

发明内容

为更好的解决以上吸波材料轻质的问题，本发明提供了一种磁性微孔碳基吸波材料及其制备方法，所制备的材料具有微孔结构，可以通过多重反射和吸收作用对电磁波进行衰减，从而可以提高材料的吸波性能，并且得到的微孔结构可使材料的密度大大降低，满足轻质电磁吸波材料的应用需求。

本发明所采用的具体技术方案是：

一种磁性微孔碳基吸波复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将芳香四羧酸二酐加入有机溶剂中，搅拌溶解后，加入二胺单体并继续搅拌反应得到聚酰胺酸树脂溶液，而后加入磁性金属的盐类化合物，继续充分搅拌后得到前驱体混合溶液；

将所制得的前驱体混合溶液进行定型预处理，并将其浸入由乙醇和水组成的凝固浴中进行相分离，相分离结束后，将其在260～350℃条件下进行高温固化和热酰亚胺化，得到微孔聚酰亚胺复合前体；

将制得的微孔聚酰亚胺复合前体在400～800℃温度条件下进行热处理并碳化，得到磁性微孔碳基吸波复合材料。

发明的特点在于:

其中，所述的磁性金属的盐类化合物为乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮钴中的一种或两种，或所述的磁性金属的盐类化合物为硝酸铁、硝酸镍和硝酸钴中的一种或两种。

其中，所述分相凝固浴中乙醇的体积比为40％～100％。

其中，所述的磁性金属的盐类化合物的添加量为树脂固含量的30wt％～80wt％。

其中，所述聚酰胺酸树脂溶液的固含量为10wt％～20wt％。

其中，所述芳香四羧酸二酐为均苯四甲酸二酐、六氟二酐、4,4’-联苯四甲酸二酐或3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐。

其中，所述二胺单体为2-三氟甲基-4,4’-二氨基二苯醚或4,4’-二氨基二苯醚，4,4’-二氨基二苯砜。