一种生物基多孔碳吸波复合材料的制作方法

本发明属于工程材料技术领域，具体是一种生物基多孔碳吸波复合材料。

背景技术：

随着现代社会的不断发展，电磁波干扰对人们的生产生活产生额外的干扰和负担，在电磁屏蔽、隐身材料等领域有着广泛的需求和技术变革。传统吸波材料主要以添加石墨、铁氧体、磁性微粉、导电聚合物等填充物，无法同时满足电磁匹配性能与高强度损耗性能要求。因此，复合化处理就成为获得良好吸波性能的必要手段，成为复合吸波材料研究热点。

复合吸波材料按其复合方式不同，可分为合金化及金属掺杂型、表面改性型和共混型，其中合金化及金属掺杂型多作为吸波材料复合化的预处理使用，共混型及表面改性型常作为最终复合手段。吸波材料通过材料组份中不同成份的损耗机制，将射入电磁波转化为能量或热能消耗，达到吸波目的。

现有吸波复合材料多采用共混型，将磁性粉体材料、导电材料等添加到基体材料中，制备的复合材料吸波性能在12-18ghz小于20db，无法满足工业需求。因此，寻求一种经济、可再生、制作简单、吸波或电磁屏蔽效果好的吸波复合材料成为科研工作者们的研究方向。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明目的是提供一种生物基多孔碳吸波复合材料，生物质多孔碳材料取用天然竹子或竹笋为原料，其制备工艺简单，可大规模工业化生产，制备得到的吸波复合材料具有优异的吸波、电磁屏蔽特性。

所述的一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于：按重量份数计，包括50~80份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚丙烯共混物，1~20份生物基多孔碳，1~20份四氧化三铁，1~20份二硫化钼，0.1~2份偶联剂，0.1~2份抗氧剂。

所述的一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚丙烯共混物中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚丙烯的质量比为2:1~1:2。

所述的一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于生物基多孔碳为竹碳、竹笋碳的一种或两种，碳材料的比表面积为100～3000m²/g，优选为600～3000m²/g。

所述的一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于四氧化三铁粒径为0.05～10μm。

所述的一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于二硫化钼粒径为0.05～10μm。

所述的一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三氯硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。

所述的一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂215、抗氧剂225中的一种或两种。

本发明与现有技术相比具有如下的有益效果：本发明的生物基多孔碳原料采用天然竹子或竹笋，其加工工艺简单，所得多孔碳材料比表面积为100～3000m²/g，填充改性制备吸波复合材料，基体树脂在多孔碳中形成网状交联结构，多孔碳相当于铆钉牢牢镶嵌在基体树脂中，起到缓冲和分散应力作用，成功制备的吸波复合材料具有优异的力学性能和吸声隔音特性，具有高的工业应用前景。

附图说明

图1为本发明生物基多孔碳材料扫描电镜图；

图2为实施例1制备的吸波复合材料基体树脂脆断断口扫描电镜图；

图3为实施例1制备的吸波复合材料脆断断口扫描电镜图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种生物基多孔碳吸波复合材料，按重量份数计，包括80份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，5份生物基多孔碳，3份四氧化三铁，3份二硫化钼，0.3份偶联剂，0.3份抗氧剂。

所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，sbs和pp质量百分比为2:1。

所述的生物基多孔碳为竹碳，碳材料的比表面积为1500m²/g。

所述的四氧化三铁粒径为0.5μm。

所述的二硫化钼粒径为1μm。

所述的偶联剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010。

实施例2：

一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于：按重量份数计，包括80份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，10份生物基多孔碳，3份四氧化三铁，3份二硫化钼，0.3份偶联剂，0.3份抗氧剂。

所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，sbs和pp质量百分比为2:1。

所述的生物基多孔碳为竹碳，碳材料的比表面积为1500m²/g。

所述的四氧化三铁粒径为0.5μm。

所述的二硫化钼粒径为1μm。

所述的偶联剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010。

实施例3：

一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于：按重量份数计，包括80份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，15份生物基多孔碳，3份四氧化三铁，3份二硫化钼，0.3份偶联剂，0.3份抗氧剂。

所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，sbs和pp质量百分比为2:1。

所述的生物基多孔碳为竹碳，碳材料的比表面积为1500m²/g。

所述的四氧化三铁粒径为0.5μm。

所述的二硫化钼粒径为1μm。

所述的偶联剂为γ-氯丙基三氯硅烷。

所述的抗氧剂为抗氧剂215。

实施例4：

一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于：按重量份数计，包括80份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，20份生物基多孔碳，3份四氧化三铁，3份二硫化钼，0.3份偶联剂，0.3份抗氧剂。

所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，sbs和pp质量百分比为2:1。

所述的生物基多孔碳为竹碳，碳材料的比表面积为1500m²/g。

所述的四氧化三铁粒径为0.5μm。

所述的二硫化钼粒径为1μm。

所述的偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。

所述的抗氧剂为抗氧剂225。

实施例5：

一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于：按重量份数计，包括80份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，15份生物基多孔碳，5份四氧化三铁，5份二硫化钼，0.3份偶联剂，0.3份抗氧剂。

所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，sbs和pp质量百分比为2:1。

所述的生物基多孔碳为竹碳，碳材料的比表面积为1500m²/g。

所述的四氧化三铁粒径为1μm。

所述的二硫化钼粒径为1μm。

所述的偶联剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010。

实施例6：

一种生物基多孔碳吸波复合材料，其特征在于：按重量份数计，包括80份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，15份生物基多孔碳，5份四氧化三铁，5份二硫化钼，0.3份偶联剂，0.3份抗氧剂。

所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物sbs和聚丙烯pp共混物，sbs和pp质量百分比为2:1。

所述的生物基多孔碳为竹碳，碳材料的比表面积为1500m²/g。

所述的四氧化三铁粒径为5μm。

所述的二硫化钼粒径为5μm。

所述的偶联剂为质量比为1:1的γ-氯丙基三乙氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合物。

所述的抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1010抗氧剂1076。

测定本实施例吸波复合材料的吸波性能测试结果，具体见数值见表1。

表1生物基多孔碳吸波复合材料的吸声系数和隔音效果测定表

从表1的数据可以看出，生物基多孔碳吸波复合材料在低频和高频区都具有明显的吸波屏蔽功能，较传统吸波材料在高频区吸波性能有显著增强，如实施例4中，在200khz-2ghz低频区，复合材料频点峰值可达到38db，远高于市场销售常规发泡聚丙烯材料的23db，吸波性能显著。同样，10ghz-20ghz高频区，复合材料频点峰值最高可达到17.5db，远高于常规发泡聚丙烯材料的11db，高低频区均具有显著的吸波性能。