專(zhuān)利名稱(chēng):一種具有電磁波吸收特性的空心多層核殼材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種空心多層核殼材料,具體地說(shuō)是三類(lèi)材料,第一種是空心玻璃微珠 磁性鐵氧體雙層結(jié)構(gòu)材料,第二是空心玻璃微珠 聚吡咯雙層結(jié)構(gòu)材料,第三種是空心玻璃微珠 磁性鐵氧體 聚吡咯三層核殼結(jié)構(gòu)材料,它們對(duì)高頻電磁波具有強(qiáng)吸收特性的, 屬于電磁波吸收材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及一種對(duì)這三類(lèi)核殼材料的制備方法。技術(shù)背景
電磁波包括了無(wú)線(xiàn)電波、微波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外光、X-射線(xiàn)和伽馬射線(xiàn)等,在國(guó)家安全、通信科技、能源轉(zhuǎn)換、醫(yī)療技術(shù)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。軍事方面,偵查和反偵查手段的競(jìng)爭(zhēng)成為熱點(diǎn),為破解雷達(dá)偵測(cè),各種隱身材料和隱身結(jié)構(gòu)受到重視;民用方面, 為防止電磁泄漏和電磁波污染,各種吸波涂層和吸波體也有著廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外研究的主要吸波劑有鐵氧體、金屬超微粉、多晶鐵磁性金屬纖維、電介質(zhì)陶瓷吸波材料、導(dǎo)電高分子材料、手性吸波材料等。吸波材料的發(fā)展趨勢(shì)為納米化、多元化和多介質(zhì)化,納米材料具有極好的吸收特性、吸收頻帶寬、兼容性好、質(zhì)量輕厚度薄,是最有發(fā)展前途的隱身材料。國(guó)外的隱身技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟,但是國(guó)內(nèi)仍有頻寬不足,穩(wěn)定性差等不足,有待進(jìn)一步的改進(jìn)與新型吸波劑的開(kāi)發(fā)。電磁波吸收材料在軍事隱身方面關(guān)系到國(guó)防能力,具有很大的戰(zhàn)略意義,在日常生活,對(duì)于人體安全防護(hù)、環(huán)境保護(hù)也有著重要應(yīng)用。電磁波吸收劑的有效與否體現(xiàn)在薄、輕、寬、高四個(gè)方面,因此,研制出具有生產(chǎn)成本低,輕質(zhì)寬頻,衰減效果好的吸波材料具有極大地商業(yè)價(jià)值和應(yīng)用前景。本項(xiàng)目考慮到空腔結(jié)構(gòu)、磁損耗和介電損耗在電磁波吸收中的作用,結(jié)合單一吸收機(jī)制的有點(diǎn),將多種吸收方式合理結(jié)合,并在實(shí)際結(jié)構(gòu)上得以實(shí)現(xiàn),制備出結(jié)構(gòu)均勻、分散性好、可操作性強(qiáng),可放大和量產(chǎn)的吸波劑。此外空心微珠材料的低密度,分散佳和填充性好等特點(diǎn)在核殼材料中也得以保持,產(chǎn)品在很低的添加量下就有良好的吸收特性。影響吸波效果的主要因素便在于顆粒分散性和均勻性,以及顆粒尺度,因此,得到單分散規(guī)整結(jié)構(gòu)是首要目標(biāo),另一個(gè)重要方面就是與電磁特性參數(shù)密切相關(guān)的組成的優(yōu)選設(shè)計(jì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有電磁波吸收材料存在的密度大、吸收弱、頻帶窄的不足,提供了一種輕質(zhì)高效填充性好的一種三層核殼材料,所得的微米復(fù)合核殼材料為兼具磁性和導(dǎo)電性,并且具有密度小、分散性好,結(jié)構(gòu)均勻等特點(diǎn),在低添加量下便有良好的吸收性能,具有工藝簡(jiǎn)單、低成本、可放大的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
核殼材料的三種組分分別是空心玻璃微珠㈧、磁性鐵氧體類(lèi)化合物⑶和導(dǎo)電聚合物(C),可以組成的無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料,制備出雙層或三層核殼結(jié)構(gòu)材料。其中B化合物可以采用稀土元素進(jìn)行一定比例的摻雜,改變其磁性和吸收帶,從而調(diào)節(jié)電磁波吸收3的強(qiáng)度和寬度。其中B層化合物為鐵氧體類(lèi)化合物,當(dāng)采用進(jìn)行稀土摻雜改性時(shí),采用的稀土元素為L(zhǎng)a,Sm, Eu, Er, %和Tm,摻雜時(shí)采用的方式是氯化物溶液,該溶液由稀土元素氧化物與鹽酸反應(yīng)得到。當(dāng)僅采用A包覆B,或者A包覆C得到的產(chǎn)品,也具有電磁波吸收特性,。當(dāng)僅采用磁性鐵氧體包覆空心微珠(ASlB ),或者導(dǎo)電聚合物包覆空心微珠(A C ) 得到的產(chǎn)品,也具有一定的電磁波吸收特性。而制備得到三層核殼結(jié)構(gòu)材料(A B C )能夠彌補(bǔ)雙層核殼材料的缺點(diǎn),均衡其優(yōu)點(diǎn),得到吸收好頻帶寬的電磁波吸收材料。A B C型多層核殼材料的制備方法如下
(1)空心微珠的預(yù)處理和浮選
在帶有機(jī)械攪拌的燒瓶中加入去離子水,加入空心玻璃微珠,加熱至70°C左右攪拌1小時(shí),停止加熱,靜置后將上層浮起的空心微珠取出,棄去下層碎片和雜質(zhì),產(chǎn)品用去離子水洗滌后烘干;
(2)空心微珠 鐵氧體核殼材料的制備
將醋酸銨溶于水中配置成濃度為1. 5mol/L的水溶液,將該溶液轉(zhuǎn)移到帶機(jī)械攪拌、冷凝裝置和氮?dú)獗Wo(hù)裝置的四口燒瓶中,逐步加入十二烷基硫酸鈉,稱(chēng)取浮選后的空心玻璃微珠,保證其在溶液中的均勻分散和良好乳化,全部加入后,在氮?dú)獗Wo(hù)和冷凝條件下,升高溫度;配置含有六水合氯化高鐵和七水合硫酸亞鐵的混合前驅(qū)體溶液(摩爾比 Fe2+ Fe3+ = 1. 75 1-2 1),鐵離子含量為0. 27 1. 07mol/L,將前驅(qū)體溶液加到升至預(yù)定溫度的燒瓶反應(yīng)液中,滴加完畢后待混合物溫度達(dá)到預(yù)定溫度,入氨水反應(yīng);反應(yīng)完成后停止加熱,冷卻至室溫后傾倒至燒杯中,加入去離子水,靜置得到上層浮起黑褐色產(chǎn)品, 下層為清液和少數(shù)破碎產(chǎn)品;收集上層產(chǎn)品后在磁場(chǎng)下分離,棄去磁性弱的產(chǎn)品,用去離子水和乙醇清洗,過(guò)濾后于真空烘箱中干燥;最終得到黑褐色蓬松輕質(zhì)粉末A B;
在進(jìn)行稀土摻雜的A B型核殼材料制備過(guò)程中,加入鐵鹽前驅(qū)體的同時(shí),以一定質(zhì)量配比同時(shí)加入稀土氯化物溶液,即在上述前驅(qū)體溶液中加入稀土鹽溶液,例如LaCl3溶液,TmCl3溶液,YbCl3溶液,ErCl3溶液,SmCl3溶液,EuCl3溶液,或者將其進(jìn)行復(fù)配,在一定濃度范圍下按照一定比例調(diào)配。
(3)空心微珠 鐵氧體 聚吡咯多層核殼材料的制備
將10%質(zhì)量濃度的乙醇溶液加入帶機(jī)械攪拌的三口燒瓶中,緩慢加入制備好的粉末A B,在冰水浴條件下,攪拌加入吡咯單體和50ml 5-磺基水楊酸水溶液,攪拌均勻;配置50ml氯化高鐵水溶液,緩慢滴加到燒瓶中(吡咯5-磺基水楊酸氯化高鐵摩爾比為 1:1: 1),一般情況下每200ml乙醇溶液中單體吡咯投料量為10ml,摻雜劑和引發(fā)劑用量按摩爾比等量計(jì)算,保證冰水浴的溫度在0 5°C,反應(yīng)停止反應(yīng)后抽濾,用去離子水和甲醇洗滌至濾液無(wú)色,產(chǎn)品在真空烘箱中干燥;為黑色蓬松粉末。
ASlB型核殼材料的合成可參照上述的(1)與(2)步驟的組合。
A C型核殼材料的合成可參照上述的⑴與⑶步驟的自合,將⑶中的A B粉末視為A。
在A(yíng)SlB兩層核殼材料中,
可用的,A和B的質(zhì)量比為1. 15 5. 67 ;
最優(yōu)的,選取A和B的質(zhì)量比為2. 33。
B中稀土元素的摩爾分?jǐn)?shù)為前驅(qū)體中鐵元素總摩爾量的0 3%。
在A(yíng) C兩層核殼材料中,
可用的,A和C的質(zhì)量比為0. 44 1. 43 ;
最優(yōu)的,選取A和C的質(zhì)量比為0.67。
在A(yíng)S)BS)C三層核殼材料中,
可用的,A和B的質(zhì)量比為1. 15 5. 67,B和C的質(zhì)量比為0. 3 2. 25 ;
效果較佳的,A和B的質(zhì)量比為1. 63 4,B和C的質(zhì)量比為0. 8 1. 43 ;
最優(yōu)的,選取A和B的質(zhì)量比為2. 33,B和C的質(zhì)量比0. 83。
樣品的電磁波反射衰減率測(cè)試樣板,采用18cm*18cm*2mm鋁板為基底,將樣品分散到熔融的固體石蠟中,澆鑄到模框中,待石蠟冷卻變硬后處理,得到表面光滑,厚度在Imm 的測(cè)試樣板;另可制備環(huán)氧樹(shù)脂分散的吸波涂料,以環(huán)氧-618 (6份)和改性脂環(huán)胺環(huán)氧固化劑D925(K4份)及分散稀釋劑丁酮制備透明涂料,將樣品分散后涂在基底上。樣品的質(zhì)量濃度為0. 5%,5%和7. 5%。
圖1為A,AQ)B, AQ)BQ)C的掃描電鏡圖
圖2 為 A,AQ)B, AQ)BQ)C 的 XRD 圖
圖3 為 A,AQ)B, AQ)C, AQ)BQ)C 的 EDS 圖
圖4為A B以及B層進(jìn)行稀土摻雜后材料的磁滯回線(xiàn)圖
圖5為A B, Aq)C, AQ)BQ)C (5%質(zhì)量分?jǐn)?shù))的電磁波反射衰減率圖
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
AS)BS)C三層核殼材料的制備
(1)在帶有機(jī)械攪拌的IOOOml燒瓶中加入500ml去離子水,250rpm下攪拌加入 IOg空心玻璃微珠,加熱至70°C左右攪拌1小時(shí),停止加熱,靜置后將上層浮起的空心微珠取出,棄去下層碎片和雜質(zhì),產(chǎn)品用去離子水洗滌后烘干。
(2)將4. 235g醋酸銨溶于150g去離子水中,將該溶液轉(zhuǎn)移到帶機(jī)械攪拌、冷凝裝置和氮?dú)獗Wo(hù)裝置的500ml四口燒瓶中,300rpm攪拌速率下加入2. 675g十二烷基硫酸鈉, 稱(chēng)取7. 5g浮選后的空心玻璃微珠加入,全部加入后升高溫度至75 80°C ;配置含有7. 123g 六水合氯化高鐵和4. 183g七水合硫酸亞鐵的50ml混合前驅(qū)體溶液,將前驅(qū)體溶液滴加到升至80°C的燒瓶反應(yīng)液中,滴加完畢后加入氨水Mml,反應(yīng)1. !。
(3)反應(yīng)完成后停止加熱,在氮?dú)獗Wo(hù)下冷卻至室溫后,傾倒至燒杯中,靜置得到上層浮起黑褐色產(chǎn)品,下層為清液和少數(shù)破碎產(chǎn)品;收集上層產(chǎn)品后在磁場(chǎng)下分離,棄去磁性弱的產(chǎn)品,用去離子水和乙醇清洗,過(guò)濾后于真空烘箱中60°C干燥12h ;最終得到黑褐色蓬松輕質(zhì)粉末A B。
(4)在150g水中加入15g乙醇,將乙醇溶液加入帶機(jī)械攪拌的500ml三口燒瓶中,300rpm攪拌速率下緩慢加入5. 5g制備好的粉末A B,加入10. 8ml的吡咯單體和 39. 74g5-磺基水楊酸的水溶液50ml,在冰水浴條件下攪拌20min ;配置35. 58g六水合氯化高鐵水溶液IOOml,滴加到燒瓶中,保證冰水浴的溫度在0 5°C,在此溫度下反應(yīng)2. 5h ;停止反應(yīng)后抽濾,用去離子水和甲醇洗滌至濾液無(wú)色,產(chǎn)品在真空烘箱中60°C干燥24h ;產(chǎn)品為黑色蓬松粉末A B C。
(5)石蠟背景底板將切片固體石蠟IOOg切小稱(chēng)重后加入燒杯中,在70 80°C 的下熔融,待完全熔化后,加入0. 5g目標(biāo)產(chǎn)物(該實(shí)例下為A B C),攪拌均勻后,澆鑄到18cm*18cm*2mm的鋁板底板上,常溫自然冷卻,清理邊緣,得到測(cè)試反射衰減用樣板; 環(huán)氧樹(shù)脂背景底板另采用618牌號(hào)的環(huán)氧樹(shù)脂60g,加入固化劑改性脂環(huán)胺環(huán)氧固化劑 D925022g,丁酮作為稀釋劑加入,目標(biāo)產(chǎn)物加入后攪拌均勻,澆鑄到底板上,常溫表干M小時(shí),在70°C固化12h,清理后待測(cè)。
實(shí)施例2
實(shí)施例1中的以下量改為空心微珠8g,六水合氯化高鐵4. 448g,七水合硫酸亞鐵 2. 615g,十二烷基硫酸鈉2. 5g,醋酸銨2. 65g,氨水39. 6ml,其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例3
實(shí)施例1中的以下量改為六水合氯化高鐵11. 12g,七水合硫酸亞鐵6. 537g,十二烷基硫酸鈉3. 125g,醋酸銨6. 625g,氨水99ml,其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例4
增加稀土摻雜鐵氧體內(nèi)容,以實(shí)施例1中前驅(qū)體溶液(7. 123g六水合氯化高鐵和 4. 183g七水合硫酸亞鐵的50ml混合前驅(qū)體溶液)為例,配置濃度為0. 005mol/L的稀土鹽溶液,即將稀土氧化物鹽溶解在相對(duì)比例的稀鹽酸中,摻雜稀土量以前驅(qū)體溶液中的鐵元素計(jì)算,加入LaCl3溶液0 0. 543g,其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例5
實(shí)施例4中的稀土咨射夜變?yōu)閕TmCl3容液0 ’-0.643g,其余同實(shí)施例4。
實(shí)施例6
實(shí)施例4中的稀土咨射夜變?yōu)椋13容液0 ’-0.657g,其余同實(shí)施例4。
實(shí)施例7
實(shí)施例4中的稀土咨射夜變?yōu)镋rCl3容液0 ’-0.638g,其余同實(shí)施例4。
實(shí)施例8
實(shí)施例4中的稀土咨射夜變?yōu)镾mCl3容液0 ’-0.581g,其余同實(shí)施例4。
實(shí)施例9
實(shí)施例4中的稀土咨射夜變?yōu)镋uCl3容液0 ’-0.587g,其余同實(shí)施例4。
實(shí)施例10
A B兩層核殼材料
(1)在帶有機(jī)械攪拌的IOOOml燒瓶中加入500ml去離子水,,加入IOg空心玻璃微珠,攪拌加熱至70°C左右攪拌1小時(shí),停止加熱,靜置后將上層浮起的空心微珠取出,棄去下層碎片和雜質(zhì),產(chǎn)品用去離子水洗滌后烘干。
(2)將4. 235g醋酸銨溶于150g除氧去離子水中,將該溶液轉(zhuǎn)移到帶機(jī)械攪拌、冷凝裝置和氮?dú)獗Wo(hù)裝置的500ml四口燒瓶中,攪拌加入2. 675g十二烷基硫酸鈉,稱(chēng)取7. 5g 浮選后的空心玻璃微珠加入,保證其在溶液中的均勻分散和良好乳化,全部加入后升高溫度至75 80°C ;配置含有7. 123g六水合氯化高鐵和4. 183g七水合硫酸亞鐵的50ml混合前驅(qū)體溶液滴加到升至預(yù)定溫度的燒瓶反應(yīng)液中,保證氮?dú)馑俾屎透艚^空氣以防止氧化, 滴加完畢后待混合物溫度達(dá)到預(yù)定溫度75 80°C,加入氨水6細(xì)1,反應(yīng)1.證。
(3)反應(yīng)完成后停止加熱,在氮?dú)獗Wo(hù)下冷卻至室溫后,傾倒至燒杯中,靜置得到上層浮起黑褐色產(chǎn)品,下層為清液和少數(shù)破碎產(chǎn)品;收集上層產(chǎn)品后在磁場(chǎng)下分離,棄去磁性弱的產(chǎn)品,用去離子水和乙醇清洗,過(guò)濾后于真空烘箱中60°C干燥12h ;最終得到黑褐色蓬松輕質(zhì)粉末A B。
(4)石蠟背景底板將切片固體石蠟IOOg切小稱(chēng)重后加入燒杯中,在70 80°C 的下熔融,待完全熔化后,加入0. 5g目標(biāo)產(chǎn)物(該實(shí)例下為A B ),攪拌均勻后,澆鑄到 18cm*18cm*2mm的鋁板底板上,常溫自然冷卻,清理邊緣,得到測(cè)試反射衰減用樣板;環(huán)氧樹(shù)脂背景底板另采用618牌號(hào)的環(huán)氧樹(shù)脂60g,加入固化劑改性脂環(huán)胺環(huán)氧固化劑 D925022g,丁酮作為稀釋劑加入,目標(biāo)產(chǎn)物加入后攪拌均勻,澆鑄到底板上,常溫表干M小時(shí),在70°C固化12h,清理后待測(cè)。
實(shí)施例11
實(shí)施例10中的以下量改為空心微珠8g,六水合氯化高鐵4. 448g,七水合硫酸亞鐵2. 615g,十二烷基硫酸鈉2. 5g,醋酸銨2. 65g,氨水39. 6ml,其余同實(shí)施例10。
實(shí)施例12
實(shí)施例10中的以下量改為六水合氯化高鐵11. 12g,七水合硫酸亞鐵6. 537g, 十二烷基硫酸鈉3. 125g,醋酸銨6. 625g,氨水99ml,其余同實(shí)施例10。
實(shí)施例13
實(shí)施例10中增加稀土溶液LaCl3溶液0 0. M3g,其余同實(shí)施例10。
實(shí)施例14
實(shí)施例13中的稀土溶液變?yōu)門(mén)mCl3溶液0 0. 643g,其余同實(shí)施例13。
實(shí)施例15
實(shí)施例13中的稀土溶液變?yōu)椋13溶液0 0. 657g,其余同實(shí)施例13。
實(shí)施例16
實(shí)施例13中的稀土溶液變?yōu)镋rCl3溶液0 0. 638g,其余同實(shí)施例13。
實(shí)施例17
實(shí)施例13中的稀土溶液變?yōu)镾mCl3溶液0 0. 581g,其余同實(shí)施例13。
實(shí)施例18
實(shí)施例13中的稀土溶液變?yōu)镋uCl3溶液0 0. 587g,其余同實(shí)施例13。
實(shí)施例19
ASC兩層核殼材料
(1)在帶有機(jī)械攪拌的IOOOml燒瓶中加入500ml去離子水,加入IOg空心玻璃微珠,攪拌加熱至70°C左右攪拌1小時(shí),停止加熱,靜置后將上層浮起的空心微珠取出,棄去下層碎片和雜質(zhì),產(chǎn)品用去離子水洗滌后烘干。
(2)在帶有機(jī)械攪拌的500ml燒瓶中加入250ml去離子水和25g無(wú)水乙醇,加入浮選后的空心微珠5g和50ml 18. 43g 5-磺基水楊酸的水溶液,再加入吡咯單體5ml攪拌 20min后,滴加50ml 19. 6g高氯化鐵的水溶液,得到絳紫色溶液,反應(yīng)2. 5小時(shí)
(3)停止反應(yīng)后用去離子水和無(wú)水甲醇洗滌至無(wú)色后,在真空干燥箱中80°C烘干,得到黑色蓬松產(chǎn)物A C。
(4)石蠟背景底板將切片固體石蠟IOOg切小稱(chēng)重后加入燒杯中,在70 80°C 的下熔融,待完全熔化后,加入0. 5g目標(biāo)產(chǎn)物(該實(shí)例下為A C ),攪拌均勻后,澆鑄到 18cm*18cm*2mm的鋁板底板上,常溫自然冷卻,清理邊緣,得到測(cè)試反射衰減用樣板;環(huán)氧樹(shù)脂背景底板另采用618牌號(hào)的環(huán)氧樹(shù)脂60g,加入固化劑改性脂環(huán)胺環(huán)氧固化劑 D925022g,丁酮作為稀釋劑加入,目標(biāo)產(chǎn)物加入后攪拌均勻,澆鑄到底板上,常溫表干M小時(shí),在70°C固化12h,清理后待測(cè)。
實(shí)施例20
實(shí)施例19中以下量改為36. 86g5-磺基水楊酸,吡咯單體10ml,39. 2g高氯化鐵, 其余同實(shí)施例19。
實(shí)施例21
實(shí)施例1中AS)BS)C用量5. 5g,其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例22
實(shí)施例1中ASBSC用量8. 2g,其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例23
實(shí)施例10中ASlB用量5. 5g,其余同實(shí)施例10。
實(shí)施例M
實(shí)施例10中ASlB用量8. 2g,其余同實(shí)施例10。
實(shí)施例25
實(shí)施例19中ASB用量5. 5g,其余同實(shí)施例19。
實(shí)施例沈
實(shí)施例19中ASB用量8. 2g,其余同實(shí)施例19。
本實(shí)施方式制備的A,AQ)B, A B C材料的表面形貌如圖1所示,定性表征見(jiàn)圖2 和圖3。
本實(shí)施方式制備的ASlB空心核殼磁性材料經(jīng)過(guò)振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)VSM測(cè)試后的磁性能參數(shù)及磁滯回曲線(xiàn)如圖4所示,該種核殼材料(包括稀土摻雜材料)的飽和磁強(qiáng)為18 Memu/g,其中Tm摻雜產(chǎn)物飽和磁強(qiáng)較低,磁滯回線(xiàn)為一過(guò)原點(diǎn)的S型曲線(xiàn),剩余磁強(qiáng)和矯頑力接近零,表現(xiàn)出超順磁性。
本實(shí)施方式制備的ASC空心核殼導(dǎo)電材料經(jīng)過(guò)壓片機(jī)15MI^壓力下得到直徑13mm 厚度小于Imm的薄片,經(jīng)過(guò)四探針測(cè)試儀測(cè)試,得到的電導(dǎo)率在0 18. 5S/cm。具體磁性能數(shù)據(jù)與電導(dǎo)率數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
石蠟具有電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率為零的特性,可視為空白背景,測(cè)試樣品本身的電磁波吸收性能,而環(huán)氧樹(shù)脂由于較好的加工型和機(jī)械性能,作為涂料和結(jié)構(gòu)材料均可使用。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀測(cè)試3. 8 18GHz頻率下復(fù)合材料的反射衰減率如圖5 (曲線(xiàn)為濃度5%條件下的所示撥A B, Aq)C, A B C核殼材料均具有一定的吸波特性,圖中可以看出,在8 16范圍內(nèi),產(chǎn)品具有較好的吸波性能,而稀土摻雜產(chǎn)品對(duì)頻段位置和吸收量都有影響。
權(quán)利要求
1.一種具有電磁波吸收特性的空心多層核殼材料,其特征在于,由內(nèi)至外由玻璃微珠核、磁性鐵氧體類(lèi)化合物殼和導(dǎo)電聚合物殼組成,該核殼質(zhì)量比為1. 15 5. 67 1 2.27 0. 645 3. 01 或 1. 15 5. 67 1 0 或 0. 44 1. 43 0 1;所述磁性氧鐵類(lèi)化合物為=Fe3O4,或稀土摻雜!^e3O4 ; 所述導(dǎo)電聚合物為聚吡咯。
2.如權(quán)利要求1所述材料,其特征在于,所述磁性氧鐵類(lèi)化合物經(jīng)過(guò)摻雜稀土改性,所述稀土元素為L(zhǎng)a,Sm, Eu,Er,Yb和/或Tm。
3.—種如權(quán)利要求1所述的多層核殼材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟 步驟1將醋酸銨溶液在機(jī)械攪拌、冷凝并氮?dú)獗Wo(hù)條件下加入陰離子表面活性劑,加入玻璃微珠,直至分散、乳化,升溫至75 80°C ;步驟2配置含有六水合氯化高鐵和七水合硫酸亞鐵的混合前驅(qū)體溶液,其中摩爾比 Fe2+ Fe3+為1. 75 2 1,鐵離子濃度范圍在0. 27 1. 08mol/L,將前驅(qū)體溶液加入升至預(yù)定溫度的步驟1所得的反應(yīng)液中,加入氨水反應(yīng);步驟3反應(yīng)完成冷卻至室溫,進(jìn)行浮選、磁場(chǎng)分離、洗滌、干燥,得到空心微珠S)鐵氧體材料粉末;所述玻璃微珠六水合氯化高鐵七水合硫酸亞鐵的質(zhì)量比為1.15 4. 34 1. 75 2. 00 1。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,所述步驟2中加入鐵鹽前驅(qū)體的同時(shí), 同時(shí)加入稀土氯化物溶液,對(duì)磁性氧鐵類(lèi)化合物進(jìn)行摻雜改性。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述稀土氯化物溶液為L(zhǎng)aCl3溶液、 TmCl3溶液、%C13溶液、ErCl3溶液、SmCl3溶液、或/和EuCl3溶液,稀土元素的摩爾分?jǐn)?shù)為前驅(qū)體中鐵元素總摩爾量的0 3%。
6.如權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,還包括步驟4乙醇溶液中加入步驟3 所得的空心微珠 鐵氧體粉末材料,并攪拌加入吡咯單體和摻雜酸,攪拌均勻后加入與摻雜酸相同摩爾量的引發(fā)劑氯化高鐵水溶液,保證冰水浴的溫度在0 5°C ;反應(yīng)停止反應(yīng)后抽濾、洗滌、干燥,得到空心微珠 鐵氧體 聚吡咯多層核殼材料粉末;所述六水合氯化高鐵同吡咯單體的質(zhì)量比為2. 79 6. 41 1,空心微珠S)鐵氧體粉末與吡咯單體質(zhì)量比為1 2. 3 1。
7.如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,所述六水合氯化高鐵同吡咯單體的質(zhì)量比為2. 79 6. 41 1,空心微珠S)鐵氧體粉末與吡咯單體質(zhì)量比為1 2. 3 1。
8.—種如權(quán)利要求1所述的多層核殼材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟 乙醇溶液中加入空心微珠,并攪拌加入吡咯單體和摻雜劑5-磺基水楊酸,加入引發(fā)劑氯化高鐵水溶液吡咯摻雜劑氯化高鐵摩爾比為1 1 1,保證冰水浴的溫度在0 5°C ;反應(yīng)停止反應(yīng)后抽濾、洗滌、干燥,得到空心微珠S)聚吡咯多層核殼材料粉末; 所述空心微珠同吡咯單體的質(zhì)量比為0. 44 1. 43。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空心多層核殼材料及其制備方法。核殼材料的三種組分分別是空心玻璃微珠(A)、磁性鐵氧體類(lèi)化合物(B)和導(dǎo)電聚合物(C),可以組成的無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料,制備出雙層或三層核殼結(jié)構(gòu)材料。其中B化合物可以采用稀土元素進(jìn)行一定比例的摻雜,改變其磁性和吸收帶,從而調(diào)節(jié)電磁波吸收的強(qiáng)度和寬度。其中B層化合物為鐵氧體類(lèi)化合物,當(dāng)采用進(jìn)行稀土摻雜改性時(shí),采用的稀土元素為L(zhǎng)a,Sm,Eu,Er,Yb和Tm,摻雜時(shí)采用的方式是氯化物溶液,該溶液由稀土元素氧化物與鹽酸反應(yīng)得到。本發(fā)明具有密度小、分散性好,結(jié)構(gòu)均勻等特點(diǎn),在低添加量下便有良好的吸收性能,具有工藝簡(jiǎn)單、低成本、可放大的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J13/02GK102504758SQ20111031526
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者吳蘊(yùn)雯, 周曉東, 孔懿陽(yáng), 張紫曉, 林群芳, 沈健偉, 范傳杰, 謝玄 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)