專利名稱：一種含竹碳納米管復(fù)合涂層型吸波材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合型吸波材料及其制備方法，特別涉及一種含竹碳納米管的聚合物與其涂層(含有改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體的聚合物)及其制備方法。屬于吸波材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著雷達(dá)、微波通訊和電子對(duì)抗等科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，微波吸收材料的應(yīng)用日趨廣泛，并且越來(lái)越受到廣大材料科學(xué)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，并通過(guò)材料的損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿囊活惒牧?。在?yīng)用上除要求吸波材料在較寬頻帶內(nèi)對(duì)電磁波具有高的吸收率外，尚要求材料具有重量輕、耐溫、耐濕、抗腐蝕等性能。先進(jìn)的吸波材料是高科技和精良武器的物質(zhì)基礎(chǔ)，在航天、航空、兵器、艦艇等重要軍事工業(yè)的應(yīng)用上必不可少的材料；對(duì)高技術(shù)和新一代高性能武器系統(tǒng)的發(fā)展有舉足輕重的影響。吸波材料是現(xiàn)代武器裝備的一種極重要的材料，對(duì)提高武器裝備的生存和突防能力有決定性意義，是導(dǎo)彈、飛機(jī)、艦艇、坦克等現(xiàn)代武器的關(guān)鍵材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，人們亦長(zhǎng)期處于高電磁磁輻射環(huán)境下， 如人們收看電視、使用電腦、手機(jī)或在某些工作場(chǎng)合需長(zhǎng)時(shí)間面對(duì)顯示屏，且距離較近，可能會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不良的影響。因此，如果能研制出一種薄膜吸波復(fù)合材料加裝在這些輻射設(shè)備靠近人體的一側(cè)，通過(guò)此薄膜吸波復(fù)合材料吸收輻射，則可以做到既不影響設(shè)備信號(hào)的發(fā)射及吸收，更能保護(hù)人體不受輻射電磁波的影響，令電腦、手機(jī)等設(shè)備的使用更加安全。碳納米管是空心的管狀纖維結(jié)構(gòu)，其直徑一般為幾納米至幾十納米，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)微米。它具有很強(qiáng)的表面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，局域場(chǎng)效應(yīng)和特殊的界面區(qū)等很多奇異的物理和化學(xué)特性。它具有類似金屬的導(dǎo)電強(qiáng)度；其理論強(qiáng)度是鋼的100倍，但重量?jī)H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(qiáng)等物理及電學(xué)特性，可用于汽車、 機(jī)械、電子、軍事等領(lǐng)域的超級(jí)電容器制造，并可與各種金屬、非金屬及高分子材料復(fù)合組成綜合性能優(yōu)異的導(dǎo)電材料、高強(qiáng)度復(fù)合材料、屏蔽材料及隱身材料等。其制成的吸波材料主要缺點(diǎn)是吸波的波峰小、頻率窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種吸波頻率較寬、吸波能力較強(qiáng)的吸波材料。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的吸波材料含有兩部分，即載體部分和涂層部分。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% ；涂層部分有以下包括但不限于的幾種成分組成涂料、改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體。其重量配比為涂料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(jié)構(gòu)導(dǎo)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(huán)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、聚酰胺等。所述的涂料為清漆、聚氨脂、環(huán)氧樹脂等。所述的改性納米竹碳為強(qiáng)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(guò)以下方法制備的(1)將納米竹碳粉浸泡于10-20% 的高錳酸鉀溶液中進(jìn)行氧化處理，浸泡時(shí)間為2-8小時(shí)；( 真空干燥(1)步驟所得浸泡物，得高錳酸鉀改性納米竹碳粉，干燥溫度為45-75°C。本發(fā)明提供了一種吸波材料的制備方法，該方法按如下步驟進(jìn)行(1)預(yù)先取原始制備的竹碳納米管(未經(jīng)化學(xué)和物理處理)，最好是竹碳納米管進(jìn)行真空干燥，然后按上述比例將所用聚合物、碳納米管一起加入到混合機(jī)中，使其混合均勻，然后成型；(2)將含有上述比例的改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體放入涂料中進(jìn)行均勻地分散；(3)將步驟O)中制得的涂料均勻地涂覆在步驟(1)制備材料的表面，涂層為 0. 5 μ m-100 μ m。真空烘干，烘干溫度為100_230°C。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)竹碳納米管具有比碳納米管更優(yōu)良的導(dǎo)電性，其導(dǎo)電強(qiáng)度可達(dá)銅的100000倍以上，普通碳納米管10倍以上，將它與聚合物復(fù)合，使其體積電阻大幅度降低。另外在載體的表面涂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(shù)和電磁參數(shù)，從而有效地調(diào)整吸波峰值的頻率區(qū)間，增強(qiáng)了吸波強(qiáng)度，而吸波材料的吸波曲線形狀基本不變。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，以下將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)的、非限定性的說(shuō)明。實(shí)施例1將納米竹碳粉浸泡于10%的高錳酸鉀溶液中進(jìn)行氧化處理，浸泡時(shí)間為2小時(shí)； (2)真空干燥浸泡物，得高錳酸鉀改性納米竹碳粉，干燥溫度為45°C。實(shí)施例2將納米竹碳粉浸泡于20%的高錳酸鉀溶液中進(jìn)行氧化處理，浸泡時(shí)間為8小時(shí)； (2)真空干燥浸泡物，得高錳酸鉀改性納米竹碳粉，干燥溫度為75°C。實(shí)施例3將真空干燥后的竹碳納米管10 %，聚酰胺90 %，先后加入到高速混合機(jī)中，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)中擠出，制備出長(zhǎng)、寬、高分別為10mm*10mm*l. 5mm的薄片。此材料在15. 2GHz 出現(xiàn)一個(gè)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 %配制成涂料，然后將涂料噴在上述材料的表面，厚度為1 μ m，此材料經(jīng)涂層后材料的吸波曲線形狀基本不變，只是出峰的位置發(fā)生變化，在13. 78GHz出現(xiàn)一個(gè)峰值，反射率為-1.8dB。實(shí)施例4
將真空干燥后的竹碳納米管30%，丁基橡膠70%，先后加入到高速混合機(jī)中， 再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)中擠出，制備出長(zhǎng)、寬、高分別為10mm*10mm*1.5mm的薄片。此材料在 10. 2GHz出現(xiàn)一個(gè)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%配制成涂料，然后將涂料噴在上述材料的表面，厚度為Iy m，此材料經(jīng)涂層后材料的吸波曲線形狀基本不變，只是出峰的位置發(fā)生變化，在 7. 78GHz出現(xiàn)一個(gè)峰值，反射率為-4. 6dB。實(shí)施例5將真空干燥后的竹碳納米管50%，丙烯酸樹脂50%，先后加入到高速混合機(jī)中， 再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)中擠出，制備出長(zhǎng)、寬、高分別為10mm*10mm*1.5mm的薄片。此材料在 6. 2GHz出現(xiàn)一個(gè)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%配制成涂料，然后將涂料噴在上述材料的表面，厚度為1 μ m，此材料經(jīng)涂層后材料的吸波曲線形狀基本不變，只是出峰的位置發(fā)生變化，在 5. 78GHz出現(xiàn)一個(gè)峰值，反射率為-23. 78dB。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種含竹碳納米管復(fù)合涂層型吸波材料，其特征是該材料含有載體部分和涂層部分，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% ； 涂層部分有以下包括但不限于的幾種成分組成涂料、改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體。其重量配比為涂料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(jié)構(gòu)導(dǎo)電高分子材料中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有竹碳納米管復(fù)合涂層型吸波材料，其特征是所述改性納米竹碳為高錳酸鉀改性納米竹碳，其是通過(guò)以下方法制備而成(1)將納米竹碳粉浸泡于10-20%的高錳酸鉀溶液中進(jìn)行氧化處理，浸泡時(shí)間為2-8小時(shí)；(2)真空干燥浸泡物， 得高錳酸鉀改性納米竹碳粉，干燥溫度為45-75°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含竹碳納米管復(fù)合涂層型吸波材料，其特征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(jù)權(quán)利要求1所述的一種含竹碳納米管復(fù)合涂層型吸波材料，其特征是所述的塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等中的任一種。
5.一種含竹碳納米復(fù)合涂層型吸波材料的制備方法，其特征是該方法按如下步驟進(jìn)行(1)預(yù)先取原始制備的竹碳納米管(未經(jīng)化學(xué)和物理處理)，然后按上述比例將所用聚合物、竹碳納米管一起加入到混合機(jī)中，使其混合均勻，然后成型；(2)將含有上述比例的改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體放入涂料中進(jìn)行均勻地分散；(3)將步驟(2)中制得的涂料均勻地涂覆在步驟⑴制備材料的表面，涂層為 0. 5 μ m-100 μ m。真空烘干，烘干溫度為100_230°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及復(fù)合涂層型吸波材料及其制備方法，該材料含有兩部分，即載體部分和涂層部分。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％；涂層部分有以下包括但不限于的幾種成分組成涂料、改性納米竹碳、錳-鎳-鐵氧體。其重量配比為涂料30-80％、改性納米竹碳5-30％、錳-鎳-鐵氧體5-42％。本發(fā)明可應(yīng)用于軍事、通訊等行業(yè)，能有效吸收輻射，提升武器裝備性能及消除輻射(如手機(jī)輻射)對(duì)人體健康的損害。
文檔編號(hào)C08L79/02GK102233695SQ201010157619
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者夏濤, 王沁 申請(qǐng)人:無(wú)錫百奧科環(huán)境科技有限公司