三層複合結構雷達吸波粉體及其製備方法

2023-07-10 00:10:16 4

專利名稱：三層複合結構雷達吸波粉體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種三層複合結構雷達吸波粉體及其製備方法。
背景技術：
鐵、鎳微粉是目前最常用的磁損耗型雷達吸波粉體之一，它們在塗層中的 吸波能力和添加量有關，添加量過低則吸波效果達不到要求，而添加量過高一 方面塗層重量過大，此外顆粒之間易形成導電網絡，形成對雷達波的全反射。 如何提高單位質量鐵鎳粉體的吸收率，是研製輕質吸收劑的關鍵。鐵鎳微粉的
吸收率隨著粒徑的減小而增加，當粒徑小於100納米時，吸收率的增加尤為明
顯。因此，要製備具有較強吸收率的吸波粉體，降低鐵、鎳微粉的粒徑，並使 其單分散分布是目前的研究趨勢。採用油酸鹽分解法是其中一種有效的方法。 以油酸鈉及鐵鹽或鎳鹽為反應物，通過恆溫反應即可得到油酸鐵或油酸鎳，將
其加熱分解後，可以得到粒徑分布均一、5 15nm的鐵或鎳微粒。
非晶態鐵是指內部原子排列不存在長程有序的鐵，在非晶態鐵中不存在磁 晶各向異性的問題，只要把材料的磁致伸縮係數做到零，就可以得到高磁導率 的材料。相比晶態鐵，非晶態鐵的磁導率和矯頑力與晶態鐵大致相當，並具有 良好的抗腐蝕特性及磁致伸縮特性。將非晶態鐵與納米鐵或鎳微粒結合，加上 核心部分的具有電損耗的碳管或炭化纖維，所得的三層複合材料對電磁波兼具 電損耗及磁損耗。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種三層複合結構雷達吸波粉 體及其製備方法。
三層複合結構雷達吸波粉體具有三層複合結構，其核心部分為炭化物，中 間層是粒徑均一的單分散納米鐵微粒或鎳微粒，最外層是非晶態鐵；外層表面 包覆有聚醯亞胺薄膜(英文名Polyimide，簡稱PI)。
三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法包括如下步驟-
1) 將0.05 mol鐵鹽與0.15 mol油酸鈉，或0.05 mol鎳鹽與0.1 mol油酸鈉 的混合物溶解於200 500 mL混合溶劑中，在60 90 。C水浴槽中恆溫反應2 5 小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鐵或油酸鎳，下層是副產物水溶 液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鐵或油酸鎳溶解於20 80mL有機溶劑中，加入相當於溶劑質量0.5~2%的季銨鹽類表面活性劑，加入0，5 2克炭化纖維或納米碳管，混合 攪拌均勻後，將產物真空乾燥或冷凍乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至400 600。C，恆溫15~30 分鐘後冷卻至室溫；
4) 將5 15克EDTA溶於20 80毫升5°/。~20%的氨水中，完全溶解後在 溶液中加入2 6克鐵鹽、0.1 0.4克季銨鹽表面活性劑、0.5 1.5克抗氧化劑 及0.1 0.5克增稠劑；攪拌均勻後取3 10克步驟3)所得產物，浸入到上述溶 液中，充分浸潤後取出並置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至400~600°C，恆溫 15~30分鐘後切斷氫氣並冷卻至室溫；
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的二甲基甲醯胺或N-甲基吡咯酮溶液中， 搖勻後過濾，去除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將所得固相置 於電爐中，在氮氣保護下加熱到200~300°C，恆溫1 2小時。得到具有三層複合 結構的雷達吸波粉體。
所說的鐵鹽是硝酸鐵、硫酸鐵或三氯化鐵及其水合物；所說的鎳鹽是醋酸 鎳、硝酸鎳、硫酸鎳或二氯化鎳及其水合物；所述的混合溶劑由水、無水乙醇、 己垸或凝析油組成，三者的體積比為1: L2 1.5: 2~2.5;所述的載體是天然植 物纖維棉花、木棉、棉子絨、麻類纖維或粘膠纖維在隔絕空氣或在氮氣保護下 450-650 。C高溫炭化形成的炭化纖維；所述的有機溶劑為氯仿、石油醚、1-十 八烯、油酸、乙醚、二氯甲垸或四氯化碳；所述的季銨鹽表面活性劑為十八烷 基三甲基氯化銨、雙十八垸基二甲基氯化銨、十八烷基溴化銨、十六烷基溴化 銨、十二垸基二甲基苄基溴化銨、十四垸基三甲基氯化銨或十四垸基二甲基苄 基氯化銨；所述的抗氧化劑為生育酚、抗壞血酸、丁羥甲苯(BHT)、 丁羥甲氧 苯(BHA)或乙氧喹啉；所述的增稠劑為澱粉、明膠、果膠、糊精、甲基纖維 素、聚乙烯醇或聚丙烯醯胺。
本發明以天然植物纖維炭化物或納米碳管為載體，油酸鐵或油酸鎳為反應 物，經載體吸附、加熱分解及氫氣還原製得中間產物；以此中間產物為載體， 鐵鹽為反應物，經加熱分解、氫氣還原、聚醯亞胺包覆等步驟，形成具有三層 複合結構的雷達吸波粉體。這三層結構具有各不相同的電磁特徵，核心層為電 損耗型吸波材料，中間層和外層分別為順磁性和超順磁性吸波材料，是一種兼 有磁損耗和介電損耗特性的複合型雷達吸波粉體。本發明使用的原料來源廣泛， 製備工藝簡單，成本低廉，吸波頻帶寬，化學性質穩定，與有機塗料、塑料親 和性好，適合於製作各種塗覆型雷達隱身材料。
具體實施例方式
三層複合結構雷達吸波粉體具有三層複合結構，其核心層為炭化物，屬電
損耗型吸波材料；中間層是粒徑介於l 50nm的鐵或鎳微粒，為順磁性磁耗型 吸波材料；外層是非晶態鐵，為超順磁性磁耗型吸波材料；外層表面包覆有聚 醯亞胺(英文名Polyimide，簡稱PI)。
製備方法的第一步是合成中間體油酸鐵或油酸鎳。首先將鐵鹽或鎳鹽與油 酸鈉按化學計量比混合，即三價鐵鹽與油酸鈉的摩爾比為1: 3， 二價鎳鹽與 油酸鈉的摩爾比為1: 2。將它們共同溶解在用水、無水乙醇、己垸按1: 1.2~1.5: 2 2.5的體積比配置而成的混合溶劑中。用凝析油替代己垸可以降低成本。將混 合溶液攪拌均勻後在60~90 。C水浴槽中恆溫反應2 5小時，生成的油酸鐵或油 酸鎳漂浮在上部，下層是副產物水溶液，用丙酮或分液漏鬥萃取除去水溶性雜 質後，所得油狀物即為油酸鐵或油酸鎳。
將所得油酸鐵或油酸鎳用氯仿、油酸等有機溶劑溶解稀釋，並向溶液中加 入相當於溶劑重量0.5~2%的季銨鹽類表面活性劑，以增強油酸鐵或油酸鎳在載 體表面的附著力。按每50mmol鐵鹽或鎳鹽0.5 2克載體的比例，將事先製備 好的炭化纖維或碳管加入到含有油酸鐵或油酸鎳的溶液中。充分浸潤後抽真空 乾燥或冷凍乾燥，以除去有機溶劑並使油酸鐵或油酸鎳緊密附著在載體上。
將載有油酸鐵或油酸鎳的載體置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至400~600 。C，並恆溫15-30分鐘，此時油酸鐵或油酸鎳分解，並被氫氣還原成金屬單質。 從而形成了核心層為炭化物，表層為單分散納米鐵或納米鎳顆粒的中間產物。
製備方法的第四步是以第三步產物為載體，搭載非晶態鐵。將5 15克 EDTA溶於20 80毫升5%~20%的氨水中，EDTA與氨水反應，形成EDTA銨 鹽的水溶液；完全溶解後在溶液中加入2 6克鐵鹽、0.1 0.4克季銨鹽表面活 性劑、0.5 1.5克抗氧化劑及0.1 0.5克增稠劑。EDTA與溶液中的Fe"陽離子 形成易溶於水的螯合物，表面活性劑的作用是增強載體與鐵螯合物之間的親和 力，抗氧化劑的作用是防止載體中的納米鐵或鎳顆粒被氧化，增稠劑的作用是 增加所得溶液的粘性，從而有利於被載體所吸收。攪拌均勻後取3 10克步驟3) 所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後取出並置於密閉容器中，導入氫氣 在電爐中升溫至400 600°C，恆溫15~30分鐘後切斷氫氣並冷卻至室溫； EDTA-Fe螯合物在高溫下分解，並被還原成為非晶態鐵，包覆在第三步產物載 體之上。
製備方法的最後一步是對所得產物進行包覆。由於產物是搭載於載體上的納米鐵或鎳顆粒以及非晶態鐵，其化學性質十分活潑，在空氣中極易被氧化。
因此產物從密閉還原爐中取出後，立即浸入聚醯胺酸的二甲基甲醯胺或N-甲基 吡咯酮溶液中，搖勻後過濾，去除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空, 使溶劑蒸發，將過濾所得固相置於電爐中，在氮氣保護下加熱到200 300。C，並 恆溫1 2小時。在180°C以上溫度下，聚醯亞胺酸分子脫水環化，生成聚醯亞 胺。聚醯亞胺(英文名Polyimide，簡稱PI)是一種綜合性能優異的超級工程塑 料，可在250。C高溫環境下長期工作，並擁有著優異的力學性、熱尺寸穩定性、 介電性、耐磨損、耐候性、透波性、自潤滑等性能。聚醯亞胺酸的脫水反應在 氮氣保護下進行。最好將試料分步將加熱到200~280°C，即每升溫50~100°C恆 溫半小時至一小時，這樣形成的包覆膜性能最佳。
也可使用環氧樹脂對粉體進行包覆。先將環氧樹脂溶解在稀釋液中，如丙 酮和二甲苯，再將固化劑溶入。粉體被環氧樹脂包覆後可在空氣中室溫固化。 環氧樹脂的成本低，包覆工藝簡單，但性能不如聚醯亞胺。
最終產物是具有三層複合結構的黑色粉體，它們被PI包覆成形，疏鬆的結 構得以保留，中間層的納米鐵或鎳顆粒及表層的非晶態鐵大大提高了粉體的磁 損耗率，而粉體被PI包覆後，其表面介電常數降低，有利於形成最佳阻抗匹配， 同時也提高了吸波材料的耐候性。
以下結合具體實例進一步說明本發明。
實施例1:
1) 將50mmol九水硝酸鐵(20.2克)、150mmol油酸鈉(45.7克)溶解於 50毫升去離子水、60毫升乙醇和100毫升正己垸中，混合物在60 。C水浴槽中 恆溫反應5小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鐵，下層是副產物水 溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鐵溶解於20毫升氯仿中，加入0.1克十八烷基三甲基氯化銨， 加入0.5克炭化棉纖維，混合攪拌均勻後，將產物真空乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至400 。C，恆溫30分鐘後 冷卻至室溫；
4) 將5克EDTA溶於20毫升5M的氨7jC中，完全溶解後在溶液中加入2克 九水硝酸鐵、0.1克十六烷基三甲基溴化銨、0.5克乙氧喹啉及0.1克澱粉；攪拌 均勻後取3克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後取出並置於電 爐中，在氫氣氣氛中升溫至600。C，恆溫15分鐘後切斷氫氣並冷卻至室溫；
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的二甲基甲醯胺溶液中，搖勻後過濾，去除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中，
在氮氣保護下加熱到200°C，恆溫2小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波粉 體。
實施例2:
1) 將50mmol四水醋酸鎳(12.4克)、100mmol油酸鈉(30.4克)溶解於 IOO毫升去離子水、150毫升乙醇和250毫升正己垸中，混合物在90。C水浴槽 中恆溫反應2小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鎳，下層是副產物 水溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鎳溶解於80毫升石油醚中，加入1.5克雙十八烷基二甲基氯 化銨，加入2克炭化木棉纖維，混合攪拌均勻後，將產物冷凍乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至600 。C，恆溫15分鐘後 冷卻至室溫；
4) 將15克EDTA溶於80毫升20。/。的氨水中，完全溶解後在溶液中加入6 克九水硫酸鐵、0.4克雙十八垸基二甲基氯化銨、1.5克丁羥甲氧苯及0.5克明膠； 攪拌均勻後取10克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後取出並 置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至400。C，恆溫30分鐘後切斷氫氣並冷卻至室 溫；
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的二甲基甲醯胺溶液中，搖勻後過濾，去 除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中， 在氮氣保護下加熱到300°C，恆溫1小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波粉 體。
實施例3:
1) 將50mmol九水硫酸鐵(27.2克)、150mmol油酸鈉(45.7克)溶解於 60毫升去離子水、80毫升乙醇和130毫升正己垸中，混合物在70 。C水浴槽中 恆溫反應4小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鐵，下層是副產物水 溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鐵溶解於30亳升l-十八烯中，加入0.5克十八烷基三甲基溴 化銨，加入0.6克炭化棉子絨纖維，混合攪拌均勻後，將產物冷凍乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至450 。C，恆溫25分鐘後 冷卻至室溫；
4) 將7克EDTA溶於30毫升15%的氨7乂中，完全溶解後在溶液中加入3 克無水硫酸鐵、0.35克十八烷基三甲基氯化銨、1.3克丁羥甲苯及0,2克果膠；攪拌均勻後取4克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後取出並置 於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至550°C，恆溫20分鐘後切斷氫氣並冷卻至室溫;
5)將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的N-甲基吡咯酮溶液中，搖勻後過濾，去 除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中， 在氮氣保護下加熱到220。C，恆溫1.5小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波 粉體。
實施例4:
1) 將50mmol六水硝酸鎳(14.5克)、100mmol油酸鈉(30.4克)溶解於 70毫升去離子水、IOO毫升乙醇和150毫升正己烷中，混合物在80。C水浴槽中 恆溫反應3小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鎳，下層是副產物水 溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鎳溶解於40毫升油酸中，加入0.3克十六烷基三甲基溴化銨， 加入0.8克炭化薴麻纖維，混合攪拌均勻後，將產物冷凍乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至500 。C，恆溫20分鐘後 冷卻至室溫；
4) 將9克EDTA溶於40毫升10%的氨水中，完全溶解後在溶液中加入4 克無水氯化鐵、0.15克十四烷基二甲基苄基氯化銨、0.75克抗壞血酸及0.4克糊 精；攪拌均勻後取5克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後取出 並置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至500。C，恆溫20分鐘後切斷氫氣並冷卻至 室溫；
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的N-甲基吡咯酮溶液中，搖勻後過濾，去 除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中， 在氮氣保護下加熱到240。C，恆溫1.8小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波 粉體。
實施例5:
1) 將50mmol無水硫酸鐵(20.0克)、150mmol油酸鈉(45.7克)溶解於 80毫升去離子水、100毫升乙醇和175毫升正己垸中，混合物在65 。C水浴槽中 恆溫反應2小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鐵，下層是副產物水 溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鐵溶解於50毫升乙醚中，加入0.6克十二烷基二甲基苄基氯 化銨，加入1.0克單層納米碳管，混合攪拌均勻後，將產物真空乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至550 。C，恆溫25分鐘後冷卻至室溫；
4) 將11克EDTA溶於50毫升7.5n/。的氨水中，完全溶解後在溶液中加入5 克六水氯化鐵、0.2克十二垸基三甲基氯化銨、0.6克生育酚及0.15克甲基纖維 素；攪拌均勻後取6克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後取出 並置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至450。C，恆溫15分鐘後切斷氫氣並冷卻至 室溫；
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的二甲基甲醯胺溶液中，搖勻後過濾，去 除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中， 在氮氣保護下加熱到260°C，恆溫1.4小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波 粉體。
實施例6:
1) 將50mmol六水硫酸鎳(13.1克)、100mmol油酸鈉(30.4克)溶解於 卯毫升去離子水、130毫升乙醇和200毫升正己垸中，混合物在75。C水浴槽中 恆溫反應4小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鎳，下層是副產物水 溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鎳溶解於60毫升二氯甲烷中，加入0.9克十二烷基三甲基氯 化銨，加入1.2克多層納米碳管，混合攪拌均勻後，將產物真空乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至425 。C，恆溫30分鐘後 冷卻至室溫；
4) 將13克EDTA溶於60毫升12.5y。的氨水中，完全溶解後在溶液中加入 6克九水硝酸鐵、0.25克十二烷基二甲基苄基氯化銨、0.8克乙氧喹啉及0.1克 聚乙烯醇；攪拌均勻後取7克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤 後取出並置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至575。C，恆溫15分鐘後切斷氫氣並 冷卻至室溫；
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的二甲基甲醯胺溶液中，搖勻後過濾，去 除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中， 在氮氣保護下加熱到280°C，恆溫1,2小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波粉體。
實施例7:
1)將50 mmol無水氯化鐵(8.1克)、150 mmol油酸鈉(45.7克)溶解於 90毫升去離子水、120毫升乙醇和240毫升正己垸中，混合物在85。C水浴槽中 恆溫反應3小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鐵，下層是副產物水溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鐵溶解於70毫升四氯化碳中，加入1克十四烷基二甲基苄 基氯化銨，加入1.6克炭化蓖麻纖維，混合攪拌均勻後，將產物冷凍乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至475 。C，恆溫25分鐘後 冷卻至室溫；
4) 將14克EDTA溶於70毫升17.5。/。的氨水中，完全溶解後在溶液中加入 2克九水硫酸鐵、0.3克十六垸基三甲基溴化銨、1.0克丁羥甲氧苯及0.2克聚丙 烯醯胺；攪拌均勻後取8克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後 取出並置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至525。C，恆溫15分鐘後切斷氫氣並冷 卻至室溫；
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的N-甲基吡咯酮溶液中，搖勻後過濾，去 除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中， 在氮氣保護下加熱到290°C，恆溫1小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波粉 體。
實施例8:
1) 將50mmol六水氯化鎳(U.9克)、10Ommol油酸鈉(30.4克)溶解於 80毫升去離子水、100毫升乙醇和200毫升正己烷中，混合物在70。C水浴槽中 恆溫反應4小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鎳，下層是副產物水 溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鎳溶解於45毫升氯仿中，加入0.2克十八烷基三甲基氯化銨, 加入1.8克炭化棉纖維加，混合攪拌均勻後，將產物冷凍乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至525 。C，恆溫20分鐘後 冷卻至室溫；
4) 將12克EDTA溶於35毫升9%的氨水中，完全溶解後在溶液中加入3 克無水硫酸鐵、0.35克十八垸基三甲基溴化銨、1.2克丁羥甲苯及0.3克明膠； 攪拌均勻後取9克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後取出並置 於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至475。C，恆溫25分鐘後切斷氫氣並冷卻至室溫;
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的N-甲基吡咯酮溶液中，搖勻後過濾，去 除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中， 在氮氣保護下加熱到270°C，恆溫1.3小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波粉體。
實施例9:1) 將50mmol六水氯化鐵(12.9克)、150mmol油酸鈉(45.7克)溶解於 70毫升去離子水、90毫升乙醇和150毫升正己烷中，混合物在90 。C水浴槽中 恆溫反應2小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鐵，下層是副產物水 溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鐵溶解於35毫升油酸中，加入0.4克雙十八烷基二甲基氯化 銨，加入0.7克炭化木棉纖維，混合攪拌均勻後，將產物真空乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至575 °C，恆溫15分鐘後 冷卻至室溫；
4) 將10克EDTA溶於55毫升16。/。的氨水中，完全溶解後在溶液中加入4 克無水氯化鐵、0.4克雙十八烷基二甲基氯化銨、1.4克抗壞血酸及0.4克甲基纖 維素；攪拌均勻後取10克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後 取出並置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至425。C，恆溫30分鐘後切斷氫氣並冷 卻至室溫；
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的二甲基甲醯胺溶液中，搖勻後過濾，去 除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中， 在氮氣保護下加熱到250°C，恆溫1.5小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波 粉體。
實施例10:
1) 將50 mmol無水氯化鎳(7.1克)、100 mmol油酸鈉(30.4克)溶解於 60毫升去離子水、90亳升乙醇和150毫升正己烷中，混合物在60 。C水浴槽中 恆溫反應5小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鎳，下層是副產物水 溶液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；
2) 將所得油酸鎳溶解於65毫升四氯化碳中，加入0.9克十六烷基三甲基溴 化銨，加入1.3克炭化棉子絨纖維，混合攪拌均勻後，將產物冷凍乾燥；
3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至450 。C，恆溫25分鐘後 冷卻至室溫；
4) 將8克EDTA溶於75毫升12%的氨水中，完全溶解後在溶液中加入5 克六水氯化鐵、O.l克十八垸基三甲基氯化銨、1.5克生育酚及0.5克聚乙烯醇； 攪拌均勻後取3克步驟3)所得產物，浸入到上述溶液中，充分浸潤後取出並置 於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至600。C，恆溫15分鐘後切斷氫氣並冷卻至室溫;
5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的N-甲基吡咯酮溶液中，搖勻後過濾，去 除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將過濾所得固相置於電爐中，在氮氣保護下加熱到230°C，恆溫1.8小時。得到具有三層複合結構的雷達吸波 粉體。
本發明的製備方法是以天然植物纖維炭化物或納米碳管為載體，油酸鐵或 油酸鎳為反應物，經載體吸附、加熱分解及氫氣還原製得中間產物；以此中間 產物為載體，鐵鹽為反應物，經加熱分解、氫氣還原、聚醯亞胺包覆等步驟， 形成具有三層複合結構的雷達吸波粉體。這種三層複合結構雷達吸波粉體的基
底層屬電損耗型吸波材料，中間層為順磁性吸波材料，而外層為超順磁性吸波 材料。這三種性質不同的吸波層大為增強了粉體對電磁波的吸收效率，具有高 效、輕質和吸波頻帶寬的優點，適合於製作各種塗覆型和結構型的雷達隱身材 料，尤其適合於各類飛行器的雷達隱身。
權利要求
1. 一種三層複合結構雷達吸波粉體，其特徵在於它具有三層複合結構，其核心層為碳管或碳纖維，中間層是1～50納米的單分散鐵微粒或鎳微粒，最外層是非晶態鐵；外層表面包覆有聚醯亞胺薄膜。
2. 根據權利要求1所述的一種三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法，其 特徵在於包括如下步驟1) 將0.05 mol鐵鹽與0.15 mol油酸鈉，或0.05 mol鎳鹽與0.1 mol油酸鈉 的混合物溶解於200 500 mL混合溶劑中，在60~90 。C水浴槽中恆溫反應2~5 小時；所得產物分為兩層，上層漂浮物是油酸鐵或油酸鎳，下層是副產物水溶 液，用分液漏鬥萃取除去水溶性雜質；2) 將所得油酸鐵或油酸鎳溶解於20 80mL有機溶劑中，加入相當於溶劑 質量0.5 2%的季銨鹽類表面活性劑，加入0.5 2克炭化纖維或納米碳管，混合 攪拌均勻後，將產物真空乾燥或冷凍乾燥；3) 將所得產物置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至400-600 。C，恆溫15 30 分鐘後冷卻至室溫；4) 將5 15克EDTA溶於20 80毫升5%~20%的氨水中，完全溶解後在 溶液中加入2 6克鐵鹽、0.1 0.4克季銨鹽表面活性劑、0.5 1.5克抗氧化劑 及0.1 0.5克增稠劑；攪拌均勻後取3 10克步驟3)所得產物，浸入到上述溶 液中，充分浸潤後取出並置於電爐中，在氫氣氣氛中升溫至400~600°C，恆溫 15~30分鐘後切斷氫氣並冷卻至室溫；5) 將步驟4)產物浸入聚醯胺酸的二甲基甲醯胺或N-甲基吡咯酮溶液中， 搖勻後過濾，去除多餘的溶液，將載體置於密閉容器中抽真空，將所得固相置 於電爐中，在氮氣保護下加熱到200 300°C，恆溫1 2小時。得到具有三層複合 結構的雷達吸波粉體。
3. 根據權利要求2所述的一種三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法，其特徵在於所說的鐵鹽是硝酸鐵、硫酸鐵或三氯化鐵及其水合物。
4. 根據權利要求2所述的一種三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法，其 特徵在於所說的鎳鹽是醋酸鎳、硝酸鎳、硫酸鎳或二氯化鎳及其水合物。
5. 根據權利要求2所述的一種三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法，其 特徵在於所述的混合溶劑由水、無水乙醇、己烷或凝析油組成，三者的體積比 為1: 1.2~1.5: 2~2.5。
6. 根據權利要求2所述的一種三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法，其特徵在於所述的載體是天然植物纖維棉花、木棉、棉子絨、麻類纖維或粘膠纖維在隔絕空氣或在氮氣保護下450~650 。C高溫炭化形成的炭化纖維。
7. 根據權利要求2所述的一種三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法，其 特徵在於所述的有機溶劑為氯仿、石油醚、l-十八烯、油酸、乙醚、二氯甲烷或 四氯化碳。
8. 根據權利要求2所述的一種三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法，其 特徵在於所述的季銨鹽表面活性劑為十八垸基三甲基氯化銨、雙十八烷基二甲 基氯化銨、十八垸基溴化銨、十六垸基溴化銨、十二烷基二甲基苄基溴化銨、 十四烷基三甲基氯化銨或十四烷基二甲基苄基氯化銨。
9. 根據權利要求2所述的一種三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法，其 特徵在於所述的抗氧化劑為生育酚、抗壞血酸、丁輕甲苯(BHT)、 丁羥甲氧苯(BHA)或乙氧喹啉。
10. 根據權利要求2所述一種的三層複合結構雷達吸波粉體的製備方法， 其特徵在於所述的增稠劑為澱粉、明膠、果膠、糊精、甲基纖維素、聚乙烯醇 或聚丙烯醯胺。
全文摘要
本發明公開了一種三層複合結構雷達吸波粉體及其製備方法。這種雷達吸波粉體具有三層複合結構，其核心部分為碳管或碳纖維，中間層是單分散納米鐵或鎳微粒，最外層是非晶態鐵；外層包覆有聚醯亞胺薄膜。其製備方法是以天然纖維炭化物或納米碳管為載體，油酸鐵或油酸鎳為反應物，經載體吸附、加熱分解及氫氣還原製得中間產物；以此中間產物為載體，鐵鹽為反應物，經氫氣還原、聚醯亞胺包覆等步驟，形成具有三層複合結構的雷達吸波粉體。這種粉體的基底屬電損耗型吸波材料，中間層為順磁性吸波材料，而外層為超順磁性吸波材料，具有高效、輕質和吸波頻帶寬的優點，適合於製作各種塗覆型和結構型的雷達隱身材料，尤其適合於各類飛行器的雷達隱身。
文檔編號B22F9/16GK101530915SQ20091009772
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月16日 優先權日2009年4月16日
發明者瑛 葉, 夏枚生, 程繼鵬, 陳雪剛 申請人:浙江大學