一种碳纳米管复合吸波材料及其制备方法

本发明涉及微波吸收材料制备领域，具体为一种碳纳米管复合吸波材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子信息工业的快速发展，电器产品得到了广泛的应用。由于电器产品在使用过程中会产生大量的电磁辐射，影响人们的身体健康，同时电磁辐射会泄露信息，使计算机等仪器无安全保障，作为电磁波发生源或受扰对象的电气设备往往以聚合物作为外壳材料，通常聚合物对电磁波几乎没有屏蔽作用，因此为了维护设备稳定和人体安全，国内外研究者就改善聚合物的电磁屏蔽性能开展了大量研究，研究发现，增加碳纳米管含量，在逾渗值附近复合材料的电磁屏蔽效能值se会得到大幅度的提高。

2、然而，单一使用碳纳米管作为微波吸收剂不能达到很好的吸波效果，为了提高吸波能力，通常会填充磁损耗型的吸波材料进行共混复合，但是在共混过程中，有些溶剂无法从复合材料中完全去除，可能使得材料易腐蚀、易氧化或高温失效，使碳纳米管作为吸波材料应用的密度低，稳定性好等优势不再明显，影响材料的基本性能，且在制备过程中，会产生大量不能回收利用的废液，对环境会造成很大污染，同时也增加制造成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳纳米管复合吸波材料及其制备方法，解决了现有制备方法，可能使得材料易腐蚀、易氧化或高温失效，使碳纳米管作为吸波材料应用的密度低，稳定性好等优势不再明显，影响材料的基本性能的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，包括以下制备步骤：

3、步骤一：将碳纳米管放入硝酸和氯化铵共混溶液中，升温加热并持续搅拌，进行酸活化；

4、步骤二：将酸活化后的碳纳米管利用去离子水洗涤，随后在真空环境下干燥研磨，过80-100目筛，得到碳纳米管粉末；

5、步骤三：将碳纳米管粉末转移至无水乙醇和聚甘油硬脂酸酯的共混溶液中进行超声分散，随后加入氨水将共混溶液ph值调至7.5-9，得到备用溶液；

6、步骤四：按重量比1：0.3：0.1：1.7称取pa6树脂、聚烯烃及弹性体共混、添加剂和聚对苯二甲酸丁二醇酯，采用原位聚合法制备得到聚合物基体，备用；

7、步骤五：将备用溶液和聚合物基体分别加入乙二醇溶液中，加入聚苯乙烯和表面活性剂，持续加热并利用磁力搅拌机搅拌混合，随后利用去离子水洗涤至中性后涂膜，在真空环境下干燥，之后取出研磨成粉末，得到碳纳米管复合吸波材料。

8、优选的，所述步骤一中硝酸和氯化铵的质量比为3：7，碳纳米管的质量比为共混溶液的3％-15％。

9、优选的，所述步骤一中加热温度为70-80℃，加热时间为7-12h，搅拌速率为800-1200r/mi n。

10、优选的，所述步骤二中洗涤时间为30-50mi n，干燥温度为50-60℃，干燥时间为5-6h。

11、优选的，所述步骤三中无水乙醇和聚甘油硬脂酸酯的质量比为1：0.2，超声分散时间为15-20mi n。

12、优选的，所述步骤四中添加剂为玻璃纤维。

13、优选的，所述步骤四中聚烯烃及弹性体共混为聚烯烃与弹性体的共混物，所述聚烯烃为pe、pp、epdm、epr、eva塑料中的一种，所述弹性体为丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶中的一种。

14、优选的，所述步骤五中备用溶液、聚合物基体、乙二醇、聚苯乙烯和表面活性剂的质量比为1：3.5：9：0.3：0.4，所述表面活性剂为聚丙烯腈，所述加热温度为110-130℃，所述加热时间为4-6h，所述搅拌速率为600-900r/mi n。

15、优选的，所述步骤五中涂膜厚度为3-5mm，干燥温度为50-70℃，干燥时间为7-8h，研磨出的粉末过100-150目筛。

16、一种碳纳米管复合吸波材料，采用上述制备方法所制备得到的碳纳米管复合吸波材料。

17、本发明提供了一种碳纳米管复合吸波材料及其制备方法。具备以下有益效果：

18、本发明通过在制备过程中将碳纳米管研磨成粉后再进行原位复合共混，同时引入由pa6树脂、聚烯烃及弹性体共混、添加剂和聚对苯二甲酸丁二醇酯的聚合物基体作为载体，使碳纳米管均匀地分散在聚合物基体中，增强碳纳米管和聚合物之间的相互作用力，使复合材料的导电性能大为增加，同时会使碳纳米管和聚合物基体之间形成一定的化学键，提高材料的耐腐蚀、耐氧化和耐高温特性，制备过程中产生的共混溶液可以进行回收，降低制作成本的同时，保护环境。

技术特征：

1.一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中硝酸和氯化铵的质量比为3:7，碳纳米管的质量比为共混溶液的3％-15％。

3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中加热温度为70-80℃，加热时间为7-12h，搅拌速率为800-1200r/min。

4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中洗涤时间为30-50min，干燥温度为50-60℃，干燥时间为5-6h。

5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中无水乙醇和聚甘油硬脂酸酯的质量比为1：0.2，超声分散时间为15-20min。

6.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中添加剂为玻璃纤维。

7.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中聚烯烃及弹性体共混为聚烯烃与弹性体的共混物，所述聚烯烃为pe、pp、epdm、epr、eva塑料中的一种，所述弹性体为丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤五中备用溶液、聚合物基体、乙二醇、聚苯乙烯和表面活性剂的质量比为1：3.5：9：0.3：0.4，所述表面活性剂为聚丙烯腈，所述加热温度为110-130℃，所述加热时间为4-6h，所述搅拌速率为600-900r/min。

9.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤五中涂膜厚度为3-5mm，干燥温度为50-70℃，干燥时间为7-8h，研磨出的粉末过100-150目筛。

10.一种碳纳米管复合吸波材料，其特征在于：采用权利要求1-8任一项所述碳纳米管复合吸波材料的制备方法所制备得到的碳纳米管复合吸波材料。

技术总结
本发明涉及微波吸收材料制备领域，公开了一种碳纳米管复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤，步骤一：将碳纳米管放入共混溶液中酸活化，步骤二：将碳纳米管洗涤后干燥研磨得到粉末，步骤三：将粉末转移至共混溶液中进行超声分散，并调节pH值，步骤四：采用原位聚合法制备聚合物基体，步骤五：将备用溶液和聚合物基体加入聚苯乙烯和表面活性剂在乙二醇溶液中混合，洗涤至中性后涂膜，干燥后研磨，得到碳纳米管复合吸波材料。本发明通过在制备过程中将碳纳米管研磨成粉后再进行原位复合共混，同时引入聚合物基体作为载体增强碳纳米管和聚合物之间的相互作用力，使复合材料的导电性能大为增加，提高材料的耐腐蚀、耐氧化和耐高温特性。

技术研发人员：石聆孜,王熠若,杨柳,庄强
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15