一種紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用。技術(shù)方案為：（1）將卟啉類(lèi)化合物超聲分散在溶劑中，得到溶液A；（2）將氧化石墨烯超聲分散在溶劑中，得到溶液B；（3）將溶液B加入到溶液A中不斷攪拌，完全加入后振蕩、超聲至上層溶液澄清，離心，將沉淀用溶劑洗滌、真空烘干；（4）將步驟（3）中真空烘干的沉淀用蒸餾水分散后經(jīng)還原劑還原，冷卻、離心、水洗、真空干燥后即可。本發(fā)明將卟啉類(lèi)化合物與氧化石墨烯復(fù)合后再經(jīng)還原制得卟啉/還原氧化石墨烯復(fù)合材料，經(jīng)試驗(yàn)證明該復(fù)合材料對(duì)紅外射線能夠達(dá)到多波段、寬頻帶的吸收效果，具有優(yōu)良的紅外吸收功能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性；該材料在涂料中應(yīng)用方便，組分間發(fā)揮協(xié)同作用夠進(jìn)一步增加紅外吸收波段。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用，特別涉及一種紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法及其在涂料中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外線是一種不可見(jiàn)的射線，介于可見(jiàn)光和微波之間，波長(zhǎng)范圍約為
O.75-1000 μ m，分為“近紅外”、“中紅外”和“遠(yuǎn)紅外”三部分。當(dāng)構(gòu)成分子內(nèi)能的三部分能量（原子核外電子的能量，原子的振動(dòng)能量和分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能量）中有一、二或三種同時(shí)發(fā)生量子化躍遷時(shí)就會(huì)向外輻射紅外線。由于能量躍遷差的不同，分別輻射出近紅外線、中紅外線和遠(yuǎn)紅外線。在光譜學(xué)中，根據(jù)紅外輻射產(chǎn)生的機(jī)理不同，可將紅外輻射按波長(zhǎng)分成三個(gè)區(qū)域：近紅外區(qū)（波長(zhǎng)O. 75-2. 5 μ m)對(duì)應(yīng)原子能級(jí)之間的躍遷和分子振動(dòng)泛頻區(qū)的振動(dòng)光譜帶，中紅外區(qū)（波長(zhǎng)2. 5-25 μ m)對(duì)應(yīng)分子轉(zhuǎn)動(dòng)-振動(dòng)能級(jí)之間的躍遷，遠(yuǎn)紅外區(qū)（波長(zhǎng)25-1000 μ m)對(duì)應(yīng)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)之間的躍遷。
[0003]紅外吸波材料是指對(duì)紅外光區(qū)某一頻段或某幾個(gè)頻段具有較強(qiáng)吸收的特殊功能材料。它可以是單一的粉體、薄膜，也可以是由兩種或者兩種以上的材料復(fù)合而成。在紅外隱身技術(shù)中，紅外吸波材料主要用于吸收目標(biāo)的紅外輻射達(dá)到紅外隱身的效果。納米材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其在紅外吸波材料中具有獨(dú)特的性能和優(yōu)勢(shì)。在紅外吸收材料的研究和開(kāi)發(fā)中，納米材料的研制無(wú)疑是一個(gè)新的熱點(diǎn)。各個(gè)國(guó)家相繼投入大量人力、物力開(kāi)展了大量的相關(guān)工作。目前，研究者對(duì)納米氧化物的紅外吸收特性的研究較多。但納米氧化物粉末制造成本高，以及制備和使用過(guò)程中納米氧化物粉末易團(tuán)聚，較難均勻分散，且其不穩(wěn)定，易老化，而且單一的吸波材料難以達(dá)到多波段、寬頻帶的吸收效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中紅外吸波材料多波段、寬屏帶吸收效果差的不足，提供一種紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明實(shí)際所采用的技術(shù)方案如下：一種紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
[0006](I)將金屬卟啉類(lèi)化合物超聲分散在溶劑中，得到溶液A ;
[0007](2)將氧化石墨烯超聲分散在溶劑中，得到溶液B ;
[0008](3)將溶液B緩慢加入到溶液A中，并不斷攪拌，待完全加入后振蕩、超聲至上層溶液澄清，離心，將沉淀用溶劑洗滌、水洗后、真空烘干；
[0009](4)將步驟（3)中真空烘干的沉淀加入到蒸餾水中攪拌、超聲分散配制溶液C，經(jīng)還原后，冷卻至室溫、離心、水洗、真空干燥后，制得紅外吸收功能納米復(fù)合材料。
[0010]作為優(yōu)選，所述的金屬卟啉類(lèi)化合物中金屬為鋅、銅、鎂、鐵、鈰或鈷的一種。
[0011]作為優(yōu)選，步驟（4)所述的還原劑為乙二醇或葡萄糖。還原方法為向溶液C中加入等體積的還原劑乙二醇，超聲，150°C下反應(yīng)5h ;或向溶液C中加入與真空烘干的沉淀等質(zhì)量的還原劑葡萄糖，調(diào)節(jié)pH至8，超聲，90°C下反應(yīng)5h。
[0012]進(jìn)一步地，步驟(1)、(2)和(3)中溶劑為甲醇、乙醇、丁醇、二氯甲烷、三氯甲烷或二甲基甲酰胺中的一種。
[0013]作為優(yōu)選，所述的溶液A中卟啉類(lèi)化合物濃度為4X 10_5mol/mL~4X 10_4mol/mL，所述的溶液B中氧化石墨烯濃度為0.lmg/mL~0.2mg/mL，步驟(3)中溶液B與溶液A體積比為1: 1.5~2，步驟(4)中溶液C中沉淀的濃度為0.5mg/mL~lmg/mL。
[0014]上述的紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法制備的復(fù)合材料在涂料中的應(yīng)用，涂料的配方組成如下:水20~30份；紅外吸收功能納米復(fù)合材料15~20份；凹凸棒土20~30份；纖維素衍生物I~2份；無(wú)機(jī)磷酸鹽20~30份；分散劑0.5~1份；消泡劑I~2份。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明將卟啉類(lèi)化合物與氧化石墨烯復(fù)合后再經(jīng)還原制得卟啉/還原氧化石墨烯復(fù)合材料，經(jīng)試驗(yàn)證明該復(fù)合材料對(duì)紅外射線能夠達(dá)到多波段、寬頻帶的吸收效果，具有優(yōu)良的紅外吸收功能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性；
[0016]該材料在涂料中應(yīng)用方便，在使隱身涂層具備凹凸棒土自身性能(凹凸棒土因其具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)、較高的比表面積以及獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)尺寸，從而使涂層擁有優(yōu)異的保溫、保濕、除味、耐磨等性能)之外，同時(shí)組分間發(fā)揮協(xié)同作用夠進(jìn)一步增加紅外吸收波段。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
[0018]將四(對(duì)羧基苯基)`鋅卟啉超聲分散在甲醇中，得到溶液A，濃度為4X10_5mol/mL ；將氧化石墨烯超聲分散在甲醇中，得到溶液B，濃度為0.lmg/mL ;將1份溶液B緩慢加入到
1.5份溶液A中，并不斷攪拌，待完全加入后振蕩、超聲至上層溶液澄清，離心，將沉淀用甲醇洗滌、水洗后、真空烘干；將上述真空烘干的沉淀加入到蒸餾水中攪拌、超聲分散配制溶液C濃度為0.5mg/mL,向溶液C中加入等體積的還原劑乙二醇，超聲，150°C下反應(yīng)5h，冷卻至室溫、離心、水洗、真空干燥后，制得紅外吸收功能納米復(fù)合材料。采用美國(guó)Nicolet公司生產(chǎn)的Avatar360型傅里葉變化紅外光譜儀對(duì)該紅外吸收功能納米復(fù)合材料的紅外吸收性能進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)紅外吸收峰較寬，表現(xiàn)出較強(qiáng)的紅外吸收能力，在2.5-25 μ m范圍內(nèi)，紅外光的吸收率為94.8%。
[0019]實(shí)施例2
[0020]將將四(對(duì)羧基苯基)銅卟啉超聲分散在二甲基甲酰胺中，得到溶液A，濃度為4X10_4mol/mL ;將氧化石墨烯超聲分散在二甲基甲酰胺中，得到溶液B，濃度為0.2mg/mL ；將1份溶液B緩慢加入到2份溶液A中，并不斷攪拌，待完全加入后振蕩、超聲至上層溶液澄清，離心，將沉淀用二甲基甲酰胺洗滌、水洗后、真空烘干；將上述真空烘干的沉淀加入到蒸餾水中攪拌、超聲分散配制溶液C濃度為lmg/mL，向溶液C中加入與沉淀等質(zhì)量的還原劑葡萄糖，調(diào)節(jié)PH至8，超聲，90°C下反應(yīng)5h，冷卻至室溫、離心、水洗、真空干燥后，制得紅外吸收功能納米復(fù)合材料。采用美國(guó)Nicolet公司生產(chǎn)的Avatar360型傅里葉變化紅外光譜儀對(duì)該紅外吸收功能納米復(fù)合材料的紅外吸收性能進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)紅外吸收峰較寬，表現(xiàn)出較強(qiáng)的紅外吸收能力，在2.5-25 μ m范圍內(nèi)，紅外光的吸收率為95.7%。[0021]實(shí)施例3
[0022]將四(對(duì)氨基苯基)鎂卟啉超聲分散在二氯甲烷中，得到溶液A，濃度為9X 10_5mol/mL ;將氧化石墨烯超聲分散在二氯甲烷中，得到溶液B，濃度為O. 15mg/mL ;將1份溶液B緩慢加入到1. 8份溶液A中，并不斷攪拌，待完全加入后振蕩、超聲至上層溶液澄清，離心，將沉淀用二氯甲烷洗滌、水洗后、真空烘干；將上述真空烘干的沉淀加入到蒸餾水中攪拌、超聲分散配制溶液C濃度為O. 75mg/mL,向溶液C中加入與沉淀等質(zhì)量的還原劑葡萄糖，調(diào)節(jié)pH至8，超聲，90°C下反應(yīng)5h，冷卻至室溫、離心、水洗、真空干燥后，制得紅外吸收功能納米復(fù)合材料。采用美國(guó)Nicolet公司生產(chǎn)的Avatar360型傅里葉變化紅外光譜儀對(duì)該紅外吸收功能納米復(fù)合材料的紅外吸收性能進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)紅外吸收峰較寬，表現(xiàn)出較強(qiáng)的紅外吸收能力，在2. 5-25 μ m范圍內(nèi)，紅外光的吸收率為94. 4%。
[0023]實(shí)施例4
[0024]將上述實(shí)施例I制備的紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法制備的復(fù)合材料在涂料中的應(yīng)用，涂料的配方組成如下：水30份；紅外吸收功能納米復(fù)合材料15份；凹凸棒土 20份；纖維素衍生物2份；無(wú)機(jī)磷酸鹽20份；分散劑1份；消泡劑2份。采用美國(guó)Nicolet公司生產(chǎn)的Avatar360型傅里葉變化紅外光譜儀對(duì)所制備的涂料進(jìn)行紅外吸收性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在1-30 μ m范圍內(nèi)均有較強(qiáng)的紅外吸收能力。
[0025]實(shí)施例5 [0026]將上述實(shí)施例2制備的紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法制備的復(fù)合材料在涂料中的應(yīng)用，涂料的配方組成如下：水20份；紅外吸收功能納米復(fù)合材料20份；凹凸棒土 30份；纖維素衍生物1份；無(wú)機(jī)磷酸鹽30份；分散劑O. 5份；消泡劑1份。采用美國(guó)Nicolet公司生產(chǎn)的Avatar360型傅里葉變化紅外光譜儀對(duì)所制備的涂料進(jìn)行紅外吸收性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在1-30 μ m范圍內(nèi)均有較強(qiáng)的紅外吸收能力。
[0027]實(shí)施例6
[0028]將上述實(shí)施例3制備的紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法制備的復(fù)合材料在涂料中的應(yīng)用，涂料的配方組成如下：水25份；紅外吸收功能納米復(fù)合材料18份；凹凸棒土 25份；纖維素衍生物I. 5份；無(wú)機(jī)磷酸鹽25份；分散劑O. 7份；消泡劑I. 5份。采用美國(guó)Nicolet公司生產(chǎn)的Avatar360型傅里葉變化紅外光譜儀對(duì)所制備的涂料進(jìn)行紅外吸收性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在1-30 μ m范圍內(nèi)均有較強(qiáng)的紅外吸收能力。
[0029]對(duì)比例I
[0030]將四(對(duì)羧基苯基）鋅卟啉超聲分散在甲醇中，得到溶液A，濃度為4X l(T5m0l/mL ；將氧化石墨烯超聲分散在甲醇中，得到溶液B，濃度為O. lmg/mL ;將1份溶液B緩慢加入到
I.5份溶液A中，并不斷攪拌，待完全加入后振蕩、超聲至上層溶液澄清，離心，將沉淀用甲醇洗漆、水洗后、真空烘干，制得一種復(fù)合材料。采用美國(guó)Nicolet公司生產(chǎn)的Avatar360型傅里葉變化紅外光譜儀對(duì)該復(fù)合材料的紅外吸收性能進(jìn)行測(cè)試，在5-17 μ m范圍內(nèi)，紅外光的吸收率為69. 6%。
[0031]對(duì)比例2
[0032]將四（對(duì)羧基苯基）銅卟啉超聲分散在二甲基甲酰胺中，得到溶液A，濃度為4X10_4mol/mL ;將還原氧化石墨烯超聲分散在二甲基甲酰胺中，得到溶液B，濃度為O. 2mg/mL ;將1份溶液B緩慢加入到2份溶液A中，并不斷攪拌，待完全加入后振蕩、超聲至上層溶液澄清，離心，將沉淀用二甲基甲酰胺洗滌、水洗后、真空烘干，制得一種復(fù)合材料。采用美國(guó)Nicolet公司生產(chǎn)的Avatar360型傅里葉變化紅外光譜儀對(duì)該復(fù)合材料的紅外吸收性能進(jìn)行測(cè)試，在4-23 μ m范圍內(nèi)，紅外光的吸收率為65.8%。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟如下: (1)將金屬卟啉類(lèi)化合物超聲分散在溶劑中，得到溶液A; (2)將氧化石墨烯超聲分散在溶劑中，得到溶液B; (3)將溶液B緩慢加入到溶液A中，并不斷攪拌，待完全加入后振蕩、超聲至上層溶液澄清，離心，將沉淀用溶劑洗滌、水洗后、真空烘干； (4)將步驟(3)中真空烘干的沉淀加入到蒸餾水中攪拌、超聲分散配制溶液C，經(jīng)還原后，冷卻至室溫、離心、水洗、真空干燥后，制得紅外吸收功能納米復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的金屬卟啉類(lèi)化合物中金屬為鋅、銅、鎂、鐵、鈰或鈷的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟(4)所述的還原方法為:向溶液C中加入等體積的還原劑乙二醇，超聲，150°C下反應(yīng)5h;或向溶液C中加入與真空烘干的沉淀等質(zhì)量的還原劑葡萄糖，調(diào)節(jié)pH至8，超聲，90°C下反應(yīng)5h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)、(2)和(3)中溶劑為甲醇、乙醇、丁醇、二氯甲烷、三氯甲烷或二甲基甲酰胺中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的溶液A中卟啉類(lèi)化合物濃度為4X 10_5mol/mL~4X 10_4mol/mL，所述的溶液B中氧化石墨烯濃度為0.lmg/mL~0.2mg/mL，步驟(3)中溶液B與溶液A體積比為1:1.5~2，步驟(4)中溶液C中沉淀的濃度為0.5mg/mL~lmg/mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的紅外吸收功能納米復(fù)合材料的制備方法制備的復(fù)合材料在涂料中的應(yīng)用，其特征在于:涂料的配方組成如下:水20~30份；紅外吸收功能納米復(fù)合材料15~20份；凹凸棒土 20~30份；纖維素衍生物I~2份；無(wú)機(jī)磷酸鹽20~30份；分散劑0.5~1份；消泡劑I~2份。
【文檔編號(hào)】C09K3/00GK103805135SQ201410055137
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】萬(wàn)懷新, 紀(jì)俊玲, 蔣海華, 汪媛, 汪信 申請(qǐng)人:江蘇麥閣吸附劑有限公司