[发明专利]一种红外/微波兼容隐身复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合功能材料制备领域，具体涉及一种红外/微波兼容隐身复合材料及其制备方法。 

背景技术

皮胶原是一类天然高分子材料，主要来自牛、羊、猪等动物的皮，是世界上资源量最大的可再生动物生物质之一，传统上主要用作制革的原材料。皮胶原因其特殊的化学结构，广泛地应用于生物医学、吸附分离等领域中。林晓艳^[1]采用低温原位合成等方法，原位合成了胶原基/纳米羟基磷灰石复合功能材料，该复合功能材料接近于自然骨。石碧 ^[2]等采用皮胶原的鞣质原理，制备了一系列的皮胶原基吸附材料，开创了皮胶原应用的新领域。孙艳青^[3]等用胶原与改性纳米TiO₂复合得到新型有机-无机复合材料，两者间较强的复合协同作用明显降低了材料的红外发射率，并提高了材料的热稳定性。汪小舟^[4]等采用液-液分散法制备胶原/In₂O₃纳米粒子复合物，涂层的红外发射率(1～22μm, 8～14μm, 3～5μm)为0.658-0.671，效果较为明显。石碧^[5]研究团队利用金属离子的掺杂，探索了金属离子掺杂对皮胶原基微波吸波剂的电导率和微波吸波性能的影响规律，研究结果表明：当金属离子掺杂达到一定量后，可有效地改变电损耗型高分子雷达吸波材料的吸波性能。但利用皮胶原与烯酸酯类单体接枝共聚生成的纳米微粒与稀土金属氧化物纳米微粒复合制备具有红外/微波兼容隐身性能材料，目前尚未见到报道。 

发明内容

本发明的主要目的是针对上述现有皮胶原应用中存在的不足，利用皮胶原与烯酸酯类单体接枝共聚生成的纳米微粒与稀土金属氧化物纳米微粒复合，提供一种新型红外/微波兼容隐身复合材料。 

本发明还提供所述红外/微波兼容隐身复合材料的制备方法。 

为实现上述目的，本发明采取如下措施： 

本发明所述红外/微波兼容隐身复合材料，由胶原/烯酸酯类单体接枝共聚纳米微粒与稀土金属氧化物纳米微粒按照质量比为1:1～4复合而成；其中胶原/烯酸酯类单体接枝共聚纳米微粒由I型皮胶原与烯酸酯类单体通过接枝共聚反应制成，I型皮胶原和烯酸酯类单体的质量比为1:3～5。 

本发明上述I型皮胶原从动物生皮中提取得到。 

本发明上述动物生皮为盐湿小牛皮或废弃的生皮碎片。 

本发明上述烯酸酯类单体为甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮或甲基丙烯酸缩水甘油酯。 

本发明上述稀土金属氧化物纳米微粒为CeO₂纳米微粒、La₂O₃纳米微粒或Y₂O₃纳米微粒。 

本发明上述红外/微波兼容隐身复合材料的红外隐身性能是指测定材料在8～14μm内的红外发射率大小，发射率越小，红外隐身效果越好，反之；复合材料的微波隐身性能是指测定材料在8.2～12.4GHz内的微波反射损失大小，损失越大，材料微波隐身效果越好，反之。 

本发明上述红外/微波兼容隐身复合材料的制备方法，包括如下步骤： 

（1）皮胶原的提取 

以动物生皮为原料，依次通过脱灰、脱毛、去肉、机械破碎、酸浸泡、低温酶解、分离纯化、冷冻干燥等工序获得了酸溶性I型皮胶原，具体提取步骤包括： 

① 将动物生皮浸泡、脱灰、脱毛、去肉，切片成3～5cm²的小块，用冰保持温度低于2～5℃下机械破碎； 

② 取经步骤①处理的动物生皮置于1000 mL三口烧瓶中，把烧瓶置于冰水恒温水浴槽中，加入0.2～0.6mol/L乙酸，浸泡2～3h，加入胃蛋白酶，其中乙酸和胃蛋白酶的添加量按照经步骤①处理的动物生皮质量：乙酸体积：胃蛋白酶质量=1g：50～2500mL：0.2～0.5g计算，在2℃以下限制性降解7～18h，并缓慢搅拌，得水解液； 

③ 将步骤②所得水解液在-4～2°C下离心分离，去掉残渣和水，再经多次盐析和透析得到纯度较高的皮胶原，2°C以下冷藏待用； 

④ 将步骤③所得皮胶原在约-40°C下冷冻8～10h后，置于高真空下16～18 h，然后以恒定的升温速度升温至18～20°C，即得I型皮胶原； 

（2）胶原/烯酸酯类单体接枝共聚纳米微粒的制备