[發明專利]一種殼聚糖修飾的鐵氧體填充多壁碳納米管/聚噻吩復合吸波材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410289851.2
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104086953B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 張勝輝;謝宇;呂心頂;曹世帥;陳華偉;曹宗杰
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C08L65/00
• 分類號: C08L65/00;C08L5/08;C08G61/12;C08K3/22;C08K7/24
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明屬于電磁波吸收材料制備領域，特別涉及一種殼聚糖修飾的鐵氧體填充多壁碳納米管/聚噻吩復合吸波材料的制備方法。

背景技術

雖然吸波材料的研制與開發已取得了一定的成果，但還存在頻帶窄、效率低、面密度大等缺點，應用范圍受到一定的限制，因此研制寬頻帶吸收劑，發展多頻帶兼容型吸波材料，實現高效吸收是吸波材料的未來發展趨勢。同時，要求材質的物理化學性能穩定，即在各種物理化學（如光熱長期電磁照射等）條件下吸收劑保持穩定。隨著各種新型電磁波吸收機理和模型的發展，“薄、輕、寬、強”的吸波材料將會被逐步的研制出來并應用到軍事和民用的各個方面。導電高分子-無機納米材料復合材料是當今材料科學的前沿是一種很有發展前景的吸波材料。

因此，本發明從復合材料的角度制備出殼聚糖修飾的鐵氧體填充多壁碳納米管/聚噻吩復合吸波材料，該復合材料通過導電聚合物、碳納米管、鐵氧體三者的協同增效作用獲得更加優越的吸波性能，具有重要的科學意義和良好的應用前景，對增進我國的國防實力、增強航空兵器的作戰能力和減少電磁波對環境的污染具有重大貢獻。

發明內容

本發明的目的是提供一種殼聚糖修飾的鐵氧體填充多壁碳納米管/聚噻吩復合吸波材料的制備方法，其制備方法為：

（1）鐵氧體的制備：將一定量的二價鐵鹽(FeSO₄·7H₂O)和三價鐵鹽(Fe(NO₃)₃·9H₂O)混合溶液加入到三口燒瓶中,滴液漏斗中加入一定濃度的沉淀劑NH₃·H₂O,在氮氣氛下將氨水溶液加到反應體系中,使體系的pH=10~11,劇烈攪拌,水浴恒溫.攪拌30~40 min后結束反應,用蒸餾水反復洗滌直至中性,傾去上層清液,在60^oC下真空干燥后,研磨即得納米Fe₃O₄粒子。

（2）鐵氧體填充多壁碳納米管復合材料的制備：試驗用多壁碳納米管(MWNTs),純度為95%,直徑為60~100 nm,長度為5~15Lm;其他化學試劑均為分析純。首先用電子天平稱取2.0 ~2.5g多壁碳納米管,放入裝有80~100 mL濃H₂SO4與濃HNO₃混合溶液(二者的體積比為3比1)的三角燒瓶中,攪拌均勻后超聲分散1~1.5 h。將超聲分散好的多壁碳納米管混合液置于中60~80^oC恒溫加熱并伴以冷凝回流3~4 h,其間不斷攪拌;待冷卻到室溫后,向混合液中加入920 mL去離子水,用微孔濾膜(孔徑為0.22Lm)進行抽濾,并用去離子水反復沖洗幾次。將抽濾所得產物置于DZF6000型真空干燥箱中60~80^oC恒溫干燥7~8 h,再用研缽細研后制成酸化碳納米管待用。

水熱反應在100 mL聚四氟乙烯內膽的不銹鋼水熱反應釜中進行。首先稱取一定量的酸化碳納米管,分散于去離子水中,并超聲分散25~30 min。然后將稱量好的二價鐵鹽(FeSO₄·7H₂O)和三價鐵鹽(Fe(NO₃)₃·9H₂O)混合物加入酸化碳納米管分散體系中不斷攪拌,待二價鐵鹽和三價鐵鹽完全溶解后。反應液的Fe³⁺濃度為0.1 mol·L-1。將反應體系加熱到120~140^oC并恒溫反應11~12 h。所得產物用去離子水反復沖洗幾次并抽濾,置于80^oC真空干燥箱中恒溫干燥5~6 h后用研缽細研。將部分所得粉體用濃度為0.1 mol·L-1的稀HCl沖洗三次并抽濾,后置于60~80^oC真空干燥箱中恒溫干燥5~6 h,所得產物用研缽細研成粉,得到四氧化三鐵復合材料。

（3）鐵氧體填充的的碳納米管/聚噻吩復合吸波材料的制備：稱取鐵氧體填充的多壁碳納米管200~250mg加入60~80mL三氯甲烷中，超聲30~40min，使碳納米管均勻分散在三氯甲烷中，加入噻吩單體2.0~2.5mL，繼續攪拌1~2h，加入3.5~4.5g無水三氯化鐵引發聚合反應，在室溫下繼續攪拌22~24h，過濾，用甲醇和二次蒸餾水反復洗滌直至濾液變為無色為止，最后將產物在40~60℃下真空干燥5~6h，得到鐵氧體填充的多壁碳納米管-聚噻吩復合材料。