[发明专利]膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体吸波材料及制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，特别是一种具有抗电磁干扰作用的膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体吸波材料及制备工艺。

背景技术

随着现代科学技术的发展和工业文明的不断进步，越来越多的电子电器设备和通讯系统产生的电磁波污染已渗透到生产和生活的各个角落，严重地影响了人们的心身健康。研究证明，微波电磁辐射可引起生物基体、中枢神经、心血管系统、眼晶状体、血液系统的疾患；同时，这种电磁辐射(污染)对各类电子设备的干扰所造成的损失也是不可低估的。因此，如何有效地预防和消除电磁辐射和干扰(EMI)的问题引起了世界各国的高度重视，已成为全球科技界的重要课题。

电磁波吸收材料的基本要求是“薄、轻、宽、强”，即吸波材料的涂层要薄、密度要小，吸收频带要宽(雷达波段指2～18GHz)、吸收性能要强。吸波材料本身按吸收机理的不同可分为干涉型和吸收型两大类。其中吸收型吸收材料由于可以通过自身的吸收性能将入射电磁波转化为其他形式的能力而被消耗掉，因而备受关注。

吸收型吸收材料按其电磁波损耗机制的不同主要有介电损耗型和磁损耗型。介电损耗型吸收剂如膨胀石墨、碳化硅、钛酸钡、导电聚合物等，具有较高的介电损耗正切值，其损耗机制是依靠介质的偶极极化或界面极化衰减和吸收电磁波；磁损耗型吸收剂如铁氧体、羰基铁粉等，具有较高的磁损耗正切值，其损耗机制是依靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁极化机制衰减和吸收电磁波。大量研究表明，单一损耗型的吸收剂很难满足吸收材料的基本要求，因此，开发具有介电损耗和磁损耗的复合材料才是解决电磁波吸收的最有效途径。

目前关于以铁氧体和导电聚合物作为电磁波吸收剂的报道较多，但以膨胀石墨作为吸收剂的报道较少，尤其是将具有介电损耗特性的膨胀石墨、聚苯胺和具有磁损耗特性的铁氧体复合制成的多元吸波材料，不仅可以降低吸收剂的密度，而且可以拓宽吸收频带，提高吸收效果。

中国专利CN101179921A“一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法”中报道以膨胀石墨和磁性金属的前驱物为原料，通过还原性气氛处理得到膨胀石墨和磁性纳米金属的复合材料。该材料在300kHz～1.5GHz范围内屏蔽效能优异，达75～105dB。中国专利CN101367647“镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法”的制备方法与CN101452756所述方法基本相同。

中国专利CN101521046A“石墨薄片表明负载磁性合金粒子吸波材料及其制备方法”中公开了一种用还原气氛从复合氧化物中还原出的磁性合金粒子负载在石墨薄片的表面，通过调整合金组分比例和热处理温度，能方便地调整产品的吸波性能。该复合材料在2～18GHz频率范围的反射损耗达-34.4dB，但有效带宽较窄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸收电磁波能力强、吸收频带宽、使用便利，在吸波材料中采用对环境无污染的石蜡为成膜材料(粘结剂)的膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体吸波材料及制备工艺。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体吸波材料，该吸波材料由成膜材料和电磁波吸收剂组成，其中，成膜材料采用石蜡，电磁波吸收剂采用膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体三元复合物。

在所述的一种膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体吸波材料中，膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体三元复合物与石蜡的质量比为：1～5∶5～1。

一种膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体吸波材料制备工艺，包括如下步骤：

(1)将石墨经过浓酸处理、水洗、烘干后得可膨胀石墨；将一定量的可膨胀石墨快速放入已升温至600～800℃的马弗炉中，30～60s后迅速从炉中取出，自然冷却即得膨胀石墨，其中，浓酸采用浓硫酸和浓硝酸中的一种；

(2)按质量比称取1～6份膨胀石墨，于乙醇溶剂中超声处理0.5～2h，使膨胀石墨分散于无水乙醇中；

(3)在含有膨胀石墨的无水乙醇中加入按质量比4～9份苯胺，恒速搅拌25～50min成均匀乳液；将一定量的过硫酸铵(APS)溶液慢速滴加到上述乳液中，30～40min内滴加完毕；在冰浴条件下反应10～16h；静置8～16h，乳液分层；减压抽滤，依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤至中性，80～100℃真空干燥16～24h，得到膨胀石墨的质量分数为0.1～0.6的膨胀石墨/聚苯胺二元复合物；