[發(fā)明專利]修飾的碳納米管與鐵氧體及聚酰亞胺復(fù)合吸波材料制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110211179.1
• 申請(qǐng)日: 2011-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN102329425A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李家俊;張磊;師春生;劉恩佐;何春年;趙乃勤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G73/10
• 分類號(hào): C08G73/10;C08K13/06;C08K9/00;C08K7/00;C08K3/04;C08K3/22;C09K3/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種修飾的碳納米管與鐵氧體及聚酰亞胺復(fù)合吸波材料制備方法，屬于納米復(fù)合吸波材料的制備技術(shù)。

背景技術(shù)

碳納米管獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能預(yù)示它在制備吸波隱身材料中具有廣泛的應(yīng)用前景。但其表面能高、易團(tuán)聚和難以與基體結(jié)合的特點(diǎn)，限制了它的應(yīng)用。

在碳納米管表面修飾的氧化，胺化，鹵化等方法中，聚合物的原位修飾法尤為引起關(guān)注。但其中大部分存在引發(fā)劑，使得影響復(fù)合材料的性能。

低溫氬氣等離子體修飾碳納米管可以改善潤(rùn)濕性、吸水性、可印性、可染性、粘著性和導(dǎo)電性等表面性質(zhì)，無公害，時(shí)間短，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，在材料表面性能改善的同時(shí)，基體性能不受影響。

CoFe₂O₄鐵氧體是一種性能優(yōu)良的永磁材料，它的飽和磁化強(qiáng)度較高，磁晶各向異性常數(shù)較大，化學(xué)穩(wěn)定性好，廣泛應(yīng)用于低損耗磁芯材料、垂直記錄材料、磁性靜態(tài)波器件以及表面磁性研究中。近年來的研究發(fā)現(xiàn)：CoFe₂O₄鐵氧體具有良好的磁光效應(yīng)，這對(duì)于保持高信噪的前提下獲得高磁記錄密度和存取速度具有重要意義，因此，人們對(duì)CoFe₂O₄鐵氧體系統(tǒng)進(jìn)行了深入地研究。然而CoFe₂O₄鐵氧體的磁晶各向異性常數(shù)K1為+3.8×105J/m3，不利于其獲得較高起始磁化率或起始磁導(dǎo)率。因此，通過軟磁NiFe₂O₄鐵氧體(K1為-6.7×103J/m3)與其復(fù)合，讓Ni⁺²部分取代Co⁺²，可以有效地對(duì)CoFe₂O₄鐵氧體的微結(jié)構(gòu)、磁晶各向異性常數(shù)艦和磁致伸縮系數(shù)又等參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，從而可以獲得優(yōu)異電磁性能納米Co_1-xNi_xFe₂O₄(O＜x＜1.0)復(fù)合鐵氧體。

目前，楊雪梅等人利用水熱合成法在碳納米管表面包覆一層Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.6Fe_1.96O₄的尖晶石型納米鐵氧體顆粒，并應(yīng)用共混法制備了碳納米管/鐵氧體/聚偏二氟乙烯三相復(fù)合材料。使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在8-18GHz的頻率范圍內(nèi)對(duì)復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率進(jìn)行了測(cè)試，并由此計(jì)算出復(fù)合材料的反射損失率。利用水熱法可以達(dá)到納米顆粒的良好分散，不易團(tuán)聚，但是，由于水熱合成法要求的原料純度高，反應(yīng)中需用高壓釜，對(duì)設(shè)備的要求高。并且采用共混法制備碳納米管/鐵氧體/聚偏二氟乙烯三相復(fù)合吸波材料，這種方法簡(jiǎn)單易行，但是只是進(jìn)行機(jī)械共混，碳納米管與聚合物基之間只是范德華力的鏈接，這勢(shì)必會(huì)影響到材料的力學(xué)性能。此外，山東大學(xué)孫昌等人借助溶膠-凝膠工藝合成了新穎的鋰鋅鐵氧體包覆碳納米管納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，通過對(duì)包覆后的碳納米管與石蠟復(fù)合后的電磁屬性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)包覆鋰鋅鐵氧體后的碳納米管石蠟基復(fù)合材料在低頻段有明顯的微波吸收特性，且隨著試樣厚度的增加，吸收峰向更低的頻段移動(dòng)。采用溶膠-凝膠的方法，能夠保證嚴(yán)格控制化學(xué)計(jì)量比，易實(shí)現(xiàn)高純化，原料容易獲得，工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)周期短，反應(yīng)溫度、燒結(jié)溫度低，產(chǎn)物粒徑小，分布均勻，但目前這種方法本身還不太成熟，處理過程收縮量大，殘留小孔等，最大的缺點(diǎn)是成本高和干燥時(shí)開裂。

采用化學(xué)共沉淀的方法來制備碳納米管/鐵氧體，這種方法工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，易于工業(yè)化，并且由于在離子狀態(tài)下混合，比機(jī)械混合更均勻，使精確控制各組分的化學(xué)計(jì)量比較容易，顆粒度可以根據(jù)反應(yīng)條件進(jìn)行控制，化學(xué)活潑性較佳，因而可以在較低的燒結(jié)溫度下完成充分的固相反應(yīng)，得到較佳的微結(jié)構(gòu)。

在三相復(fù)合材料的制備方面，采用原位聚合的制備方法，由于在反應(yīng)中發(fā)生化學(xué)鍵的鏈接，可以使碳納米管在基體中實(shí)現(xiàn)良好的分散，并且制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不是很嚴(yán)格。

聚酞亞胺(PI)薄膜由于具有良好的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱以及耐熱氧化性能等而在航空航天、微電子技術(shù)以及復(fù)合材料方面得到廣泛的應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)榫厶獊啺繁∧ぷ陨頍崤蛎浵禂?shù)較高、導(dǎo)熱率低以及良好的絕緣性而造成凈電荷聚積，限制了其在航空航天領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。將具有優(yōu)異性能的碳納米管(CNTs)/鐵氧體引入到聚酰亞胺基體中，以期提高聚酞亞胺的機(jī)械性能、熱學(xué)性能，并獲得輕質(zhì)，寬頻吸波材料。

發(fā)明內(nèi)容