一種含竹碳納米管複合塗層型吸波材料及其製備方法
2023-05-03 02:48:26 2
專利名稱：一種含竹碳納米管複合塗層型吸波材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種複合型吸波材料及其製備方法，特別涉及一種含竹碳納米管的聚合物與其塗層(含有改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體的聚合物)及其製備方法。屬於吸波材料技術領域。
背景技術：
近年來，隨著雷達、微波通訊和電子對抗等科學技術的迅猛發展，微波吸收材料的應用日趨廣泛，並且越來越受到廣大材料科學研究工作者的重視。吸波材料是能吸收投射到它表面的電磁波能量，並通過材料的損耗轉變為熱能的一類材料。在應用上除要求吸波材料在較寬頻帶內對電磁波具有高的吸收率外，尚要求材料具有重量輕、耐溫、耐溼、抗腐蝕等性能。先進的吸波材料是高科技和精良武器的物質基礎，在航天、航空、兵器、艦艇等重要軍事工業的應用上必不可少的材料；對高技術和新一代高性能武器系統的發展有舉足輕重的影響。吸波材料是現代武器裝備的一種極重要的材料，對提高武器裝備的生存和突防能力有決定性意義，是飛彈、飛機、艦艇、坦克等現代武器的關鍵材料。隨著科學技術的發展和生活水平的提高，人們亦長期處於高電磁磁輻射環境下， 如人們收看電視、使用電腦、手機或在某些工作場合需長時間面對顯示屏，且距離較近，可能會對人體健康產生不良的影響。因此，如果能研製出一種薄膜吸波複合材料加裝在這些輻射設備靠近人體的一側，通過此薄膜吸波複合材料吸收輻射，則可以做到既不影響設備信號的發射及吸收，更能保護人體不受輻射電磁波的影響，令電腦、手機等設備的使用更加安全。碳納米管是空心的管狀纖維結構，其直徑一般為幾納米至幾十納米，長度可達數微米。它具有很強的表面效應，量子尺寸效應，局域場效應和特殊的界面區等很多奇異的物理和化學特性。它具有類似金屬的導電強度；其理論強度是鋼的100倍，但重量僅是鋼的 1/7。此外，碳納米管具有的比表面積適中、充放電能力強等物理及電學特性，可用於汽車、 機械、電子、軍事等領域的超級電容器製造，並可與各種金屬、非金屬及高分子材料複合組成綜合性能優異的導電材料、高強度複合材料、屏蔽材料及隱身材料等。其製成的吸波材料主要缺點是吸波的波峰小、頻率窄。
發明內容
本發明的目的是提供一種吸波頻率較寬、吸波能力較強的吸波材料。本發明的目的是通過如下技術方案實現的本發明的吸波材料含有兩部分，即載體部分和塗層部分。載體部分主要有以下兩種組分組成聚合物、竹碳納米管，其重量配比為聚合物50-90%，竹碳納米管10-50% ；塗層部分有以下包括但不限於的幾種成分組成塗料、改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體。其重量配比為塗料30-80%、改性納米竹碳5-30%、錳-鎳-鐵氧體5-42%。上述的聚合物為橡膠類、樹脂類、乳液類、聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等結構導電高分子材料中的至少一種。所述的橡膠為三元乙丙橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠等。所述的樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂等。所述的塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺等。所述的塗料為清漆、聚氨脂、環氧樹脂等。所述的改性納米竹碳為強氧化劑高錳酸鉀改性納米竹碳。所述的改性納米竹碳是通過以下方法製備的(1)將納米竹碳粉浸泡於10-20% 的高錳酸鉀溶液中進行氧化處理，浸泡時間為2-8小時；( 真空乾燥(1)步驟所得浸泡物，得高錳酸鉀改性納米竹碳粉，乾燥溫度為45-75°C。本發明提供了一種吸波材料的製備方法，該方法按如下步驟進行(1)預先取原始製備的竹碳納米管(未經化學和物理處理)，最好是竹碳納米管進行真空乾燥，然後按上述比例將所用聚合物、碳納米管一起加入到混合機中，使其混合均勻，然後成型；(2)將含有上述比例的改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體放入塗料中進行均勻地分散；(3)將步驟O)中製得的塗料均勻地塗覆在步驟(1)製備材料的表面，塗層為 0. 5 μ m-100 μ m。真空烘乾，烘乾溫度為100_230°C。本發明具有如下優點竹碳納米管具有比碳納米管更優良的導電性，其導電強度可達銅的100000倍以上，普通碳納米管10倍以上，將它與聚合物複合，使其體積電阻大幅度降低。另外在載體的表面塗覆一層高錳酸鉀改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體，改變材料的介電參數和電磁參數，從而有效地調整吸波峰值的頻率區間，增強了吸波強度，而吸波材料的吸波曲線形狀基本不變。
具體實施例方式為了進一步理解本發明，以下將結合實施例對本發明做出詳細的、非限定性的說明。實施例1將納米竹碳粉浸泡於10%的高錳酸鉀溶液中進行氧化處理，浸泡時間為2小時； (2)真空乾燥浸泡物，得高錳酸鉀改性納米竹碳粉，乾燥溫度為45°C。實施例2將納米竹碳粉浸泡於20%的高錳酸鉀溶液中進行氧化處理，浸泡時間為8小時； (2)真空乾燥浸泡物，得高錳酸鉀改性納米竹碳粉，乾燥溫度為75°C。實施例3將真空乾燥後的竹碳納米管10 %，聚醯胺90 %，先後加入到高速混合機中，再經雙螺杆擠出機中擠出，製備出長、寬、高分別為10mm*10mm*l. 5mm的薄片。此材料在15. 2GHz 出現一個峰值，反射率為-1. 3dB.將平均粒徑為5nm的高錳酸鉀改性納米竹碳粉15%、清漆 60%、錳-鎳-鐵氧體25 %配製成塗料，然後將塗料噴在上述材料的表面，厚度為1 μ m，此材料經塗層後材料的吸波曲線形狀基本不變，只是出峰的位置發生變化，在13. 78GHz出現一個峰值，反射率為-1.8dB。實施例4
將真空乾燥後的竹碳納米管30%，丁基橡膠70%，先後加入到高速混合機中， 再經雙螺杆擠出機中擠出，製備出長、寬、高分別為10mm*10mm*1.5mm的薄片。此材料在 10. 2GHz出現一個峰值，反射率為-3. 3dB.將平均粒徑為5nm的高錳酸鉀改性納米竹碳粉30%、清漆65%、錳-鎳-鐵氧體5%配製成塗料，然後將塗料噴在上述材料的表面，厚度為Iy m，此材料經塗層後材料的吸波曲線形狀基本不變，只是出峰的位置發生變化，在 7. 78GHz出現一個峰值，反射率為-4. 6dB。實施例5將真空乾燥後的竹碳納米管50%，丙烯酸樹脂50%，先後加入到高速混合機中， 再經雙螺杆擠出機中擠出，製備出長、寬、高分別為10mm*10mm*1.5mm的薄片。此材料在 6. 2GHz出現一個峰值，反射率為-17. 23dB.將平均粒徑為5nm的高錳酸鉀改性納米竹碳粉5%、清漆53%、錳-鎳-鐵氧體42%配製成塗料，然後將塗料噴在上述材料的表面，厚度為1 μ m，此材料經塗層後材料的吸波曲線形狀基本不變，只是出峰的位置發生變化，在 5. 78GHz出現一個峰值，反射率為-23. 78dB。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明方法的前提下，還可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應視為本發明的保護。
權利要求
1.一種含竹碳納米管複合塗層型吸波材料，其特徵是該材料含有載體部分和塗層部分，載體部分含聚合物、竹碳納米管，其重量配比為聚合物50-90%，竹碳納米管10-50% ； 塗層部分有以下包括但不限於的幾種成分組成塗料、改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體。其重量配比為塗料30-80%、改性納米竹碳5-30%、錳-鎳-鐵氧體5-42% ；所述的聚合物為橡膠類、樹脂類、乳液類、聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等結構導電高分子材料中的至少一種。
2.根據權利要求1所述的一種含有竹碳納米管複合塗層型吸波材料，其特徵是所述改性納米竹碳為高錳酸鉀改性納米竹碳，其是通過以下方法製備而成(1)將納米竹碳粉浸泡於10-20%的高錳酸鉀溶液中進行氧化處理，浸泡時間為2-8小時；(2)真空乾燥浸泡物， 得高錳酸鉀改性納米竹碳粉，乾燥溫度為45-75°C。
3.根據權利要求1所述的一種含竹碳納米管複合塗層型吸波材料，其特徵是所述的橡膠為三元乙丙橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠等中的任一種。
4.根據權利要求1所述的一種含竹碳納米管複合塗層型吸波材料，其特徵是所述的塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺等中的任一種。
5.一種含竹碳納米複合塗層型吸波材料的製備方法，其特徵是該方法按如下步驟進行(1)預先取原始製備的竹碳納米管(未經化學和物理處理)，然後按上述比例將所用聚合物、竹碳納米管一起加入到混合機中，使其混合均勻，然後成型；(2)將含有上述比例的改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體放入塗料中進行均勻地分散；(3)將步驟(2)中製得的塗料均勻地塗覆在步驟⑴製備材料的表面，塗層為 0. 5 μ m-100 μ m。真空烘乾，烘乾溫度為100_230°C。
全文摘要
本發明涉及複合塗層型吸波材料及其製備方法，該材料含有兩部分，即載體部分和塗層部分。載體部分有以下兩種組分聚合物、竹碳納米管，其重量配比為聚合物50-90％，竹碳納米管10-50％；塗層部分有以下包括但不限於的幾種成分組成塗料、改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體。其重量配比為塗料30-80％、改性納米竹碳5-30％、錳-鎳-鐵氧體5-42％。本發明可應用於軍事、通訊等行業，能有效吸收輻射，提升武器裝備性能及消除輻射(如手機輻射)對人體健康的損害。
文檔編號C08L79/02GK102233695SQ201010157619
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月27日 優先權日2010年4月27日
發明者夏濤, 王沁 申請人:無錫百奧科環境科技有限公司