[发明专利]石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料

说明书

本发明提供了一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料及其制备方法。该涂料型吸波材料的制备方法包括以下步骤：将石墨烯、碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮以及N‑甲基吡咯烷酮的混合物进行超声处理，得到一混合液；在搅拌条件下，向所述混合液中加入含铁化合物和聚合物，之后继续搅拌一段时间，得到所述的石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料。本发明提供了一种功能化石墨烯与含铁化合物、高分子聚合物复合涂料型吸波材料及其制备方法，该复合涂料型吸波材料具有优异的吸波性能。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料及其制备方法，属于材料科学技术领域。

背景技术

吸波材料是能吸收投射到其表面的电磁波能量，并通过材料的损耗转变为热能的一类材料。吸波材料最初的设计主要应用于军事中隐形飞机的研究。随着社会的进步，无线电磁波等技术的广泛应用，吸波材料也开始被广泛的应用在建筑、家电等日常生活中。

石墨烯是一类最新发现的具有二维结构的碳材料。由于其独特的二维结构，石墨烯具有许多奇特的物理性质，如高比表面积、密度小、机械性能强、导电性优异等。石墨烯也迅速成为当前材料领域的一个研究热点，也被吸波领域的研究人员所关注。以石墨烯为基质的吸波材料的形态主要包括粉体和高分子两大类。相较于单纯的粉体和高分子吸波材料，涂料型吸波材料的应用更为广泛，使用时只需涂在相应材料表面即可。

因此，研发以石墨烯为基质的涂料型吸波材料仍是本领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料及其制备方法。该涂料型吸波材料具有优异的吸波性能。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将石墨烯、碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮以及N-甲基吡咯烷酮的混合物进行超声处理，得到一混合液；

(2)在搅拌条件下，向步骤(1)得到的混合液中加入含铁化合物和聚合物，之后继续搅拌一段时间，得到所述的石墨烯/碳纳米管/含铁化合物/聚合物涂料型吸波材料。

在上述制备方法中，优选地，以质量比计，所述石墨烯、碳纳米管、含铁化合物、聚合物(指步骤(2)中加入的聚合物)的用量比例为(1～5):1:(1～7):(1～5)。

在上述制备方法中，优选地，所采用的石墨烯的厚度为5～20nm，二维片径尺寸为1～10μm。

在上述制备方法中，优选地，所采用的碳纳米管为直径1～2nm、长度20～80nm的单壁碳纳米管和/或外径2～10nm、长度100～150nm的多壁碳纳米管。

在上述制备方法中，优选地，所采用的含铁化合物包括二茂铁、三氧化二铁、四氧化三铁以及硝酸铁等中的一种或几种的组合。更优选地，所采用的三氧化二铁、四氧化三铁的粒径为100～200nm。

在上述制备方法中，优选地，步骤(2)中所采用的聚合物包括聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、F68、聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、橡胶树脂以及酚醛树脂等中的一种或几种的组合。

在上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，以质量比计，所述聚乙烯吡咯烷酮与所述石墨烯的用量比例为1:(0.5～25)。

在上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，以体积(mL)/质量(mg)比计，所述N-甲基吡咯烷酮与所述石墨烯的用量比例为250mL/(50～250mg)。

在上述制备方法中，优选地，步骤(1)中的超声处理的时间为2～4h，超声工作频率为20～40kHz，功率50～80W。