[發(fā)明專利]一種制備泡沫炭電磁屏蔽復(fù)合材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810644363.7
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108752039B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉和光;徐慧;趙娜娜;李鐵虎
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: C04B38/10
• 分類號: C04B38/10;C04B35/524
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 楊洲

本發(fā)明公開了一種制備泡沫炭電磁屏蔽復(fù)合材料的方法，該方法通過水熱法制備四氧化三鈷納米顆粒，然后以乙醇為溶劑，利用液相分散法制備均勻分散的中間相瀝青/四氧化三鈷復(fù)合體系，最后利用自發(fā)泡法制備四氧化三鈷/泡沫炭復(fù)合材料；可以保證四氧化三鈷納米顆粒在泡沫炭基體中均勻的分散性；還可以通過泡沫炭介電損耗和四氧化三鈷磁滯損耗的協(xié)同優(yōu)化作用，獲得高電磁屏蔽效能的泡沫炭復(fù)合材料。同時本發(fā)明制備泡沫炭電磁屏蔽復(fù)合材料的方法，具有工藝流程簡單和成本低的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備泡沫炭電磁屏蔽復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

泡沫炭是一種具有海綿狀結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)多孔材料。獨特的三維泡孔結(jié)構(gòu)使這種材料具有許多其他材料無法比擬的優(yōu)良性能，如輕質(zhì)高強、熱導(dǎo)率可調(diào)、吸波、耐腐蝕、減震、吸附和電磁屏蔽等。這些獨特的性能使泡沫炭材料在傳熱、減震和電磁屏蔽等許多領(lǐng)域存在著廣闊的應(yīng)用前景。

近幾年來，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)泡沫炭復(fù)合材料在電磁屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸得到了廣泛關(guān)注。這主要是因為這類材料具有輕質(zhì)、柔性、耐腐蝕、易加工成型和低成本等特性，使其作為電磁屏蔽材料具有其它材料難以比擬的優(yōu)勢。除了泡沫炭本身的電導(dǎo)率，泡沫炭復(fù)合材料的電磁屏蔽性能還依賴于第二相材料的固有導(dǎo)電率、磁導(dǎo)率、介電常數(shù)和添加量等因素。具有良好連通性的高導(dǎo)電率或是高磁導(dǎo)率的第二相材料對泡沫炭復(fù)合材料電磁屏蔽性能具有良好的增強效果，是構(gòu)建電磁屏蔽用泡沫炭復(fù)合材料時最常用的填充材料。本發(fā)明的目的是提供一種改性瀝青制備高強度泡沫炭的方法。過渡金屬磁性納米顆粒因其高磁導(dǎo)率、環(huán)保和低成本等優(yōu)點成為常用的添加劑，其在泡沫炭前驅(qū)體材料中的均勻分散性是復(fù)合材料電磁屏蔽性能的先決條件。然而，由于磁性納米材料的比較面積大和活性高等原因，導(dǎo)致其在泡沫炭前驅(qū)體中的分散性差，成為制約泡沫炭電磁屏蔽復(fù)合材料應(yīng)用的重要阻礙之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備泡沫炭電磁屏蔽復(fù)合材料的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的泡沫炭復(fù)合材料的電磁屏蔽性能和力學(xué)性能很難同時增強的問題。

為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種制備泡沫炭電磁屏蔽復(fù)合材料的方法，包括如下步驟：

步驟1，四氧化三鈷納米顆粒的制備：

將醋酸鈷加入去離子水中，磁力攪拌1h，使其溶解完全，然后將溶液加入聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，加熱至150℃，并保溫3h，然后自然冷卻至室溫，離心即得到四氧化三鈷納米顆粒；

步驟2，制備中間相瀝青/四氧化三鈷復(fù)合體系：

將煤瀝青進行研磨并過篩，然后將煤瀝青粉末置于高壓反應(yīng)釜中加熱至420℃并保溫4h，氮氣保護，即得到中間相瀝青，將中間相瀝青研磨并過篩，并和步驟1得到的四氧化三鈷納米顆粒在乙醇溶液中進行溶解，超聲4h，使其均勻分散，然后在70℃烘箱保溫12h，將乙醇徹底蒸發(fā)，得到中間相瀝青/四氧化三鈷復(fù)合體系；

步驟3，發(fā)泡：

將中間相瀝青/四氧化三鈷復(fù)合體系置于高溫高壓反應(yīng)釜中，升溫至500℃并保溫4h，通入3MPa氮氣，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，得到發(fā)泡后的中間相瀝青/四氧化三鈷復(fù)合體系；

步驟4，炭化：

將步驟3得到的發(fā)泡后的中間相瀝青/四氧化三鈷復(fù)合體系生料置于CVD管式爐中，通入氮氣保護，加熱至750℃并保溫3h，然后自然冷卻至室溫，即得到四氧化三鈷/泡沫炭復(fù)合材料。

作為本發(fā)明進一步的方案，步驟1中醋酸鈷為四水合醋酸鈷，且醋酸鈷水溶液的濃度為0.08mol/L。

作為本發(fā)明進一步的方案，步驟2中過篩為200目篩。

作為本發(fā)明進一步的方案，步驟2中煤瀝青為中溫煤瀝青，其軟化點介于75℃～80℃之間。