[发明专利]一种吸波复合大纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明属于吸波大纤维技术领域，具体涉及吸波复合大纤维，为海藻酸类化合物、二维黏土材料、纤维素和碳纳米管交联复合的宏观大纤维，且其纤维中负载有金属盐。本发明还公开了所述大纤维的制备方法及其在吸波领域的应用。本发明研究发现，所述的大纤维具有良好的吸波性能和机械性能。

技术领域

本发明属于纳米黏土基吸波复合材料技术领域，具体涉及吸波大纤维技术领域。

背景技术

进入21世纪以来，电子化和信息化技术发展的势头愈发迅猛，各种电子和通信设备进入了人们的日常生活。在有限的空间内，人体无法承受高强度的电磁辐射，高精尖的设备也无法在电磁干扰下正常运行，可以说电磁辐射已然成为一个棘手且亟待解决的难题。

电磁波吸收材料，通过将电磁能量转化为热能以及其它形式的能量，实现对电磁波的衰减与吸收，可以在很大程度上解决电磁污染以及雷达隐身问题。因此，基于人民安全防护意识的增强与电磁污染防护的需求，开发具有较宽的吸收频带、较大的吸收程度、较薄的高性能吸收材料已迫在眉睫。

然而，现有的吸波材料主要是铁氧体之类的吸波材料，其因自身密度大、有效吸波频段窄、匹配厚度大等缺点已无法满足新时代对吸波材料的要求。另外，其容易团聚，从而降低磁导率和磁损耗、恶化吸波性能。因此，开发出轻质高效的电磁波吸收材料不管是对国土安全还是日常生产生活都有着建设性的意义。

发明内容

本发明第一目的在于，提供一种防止电磁波污染，成本低，加工方便，防辐射能力强的吸波复合大纤维(本发明也简称为大纤维)。

本发明第二目的在于，提供一种吸波复合大纤维的制备方法。

本发明第三目的在于，提供所述的吸波复合大纤维在吸波领域特别是吸波纺织领域中的应用。

一种吸波复合大纤维，为海藻酸类化合物、二维黏土材料、纤维素和碳纳米管交联复合的宏观大纤维，且其纤维中负载有金属盐；

所述的纤维素为复合的纳米纤维素；

所述的金属盐为亚铁、钴中的至少一种元素的水溶性盐。

本发明所述的吸波大纤维，通过纤维素、二维黏土材料、碳纳米管、海藻酸类化合物相互交织连接，以自组装的方式交织形成具有宏观尺度的纤维。该复合纤维基于各成分以及形貌的协同，可以表现出优异的机械以及吸波性能，研究发现，本发明所述的复合纤维在整个2-18GHz频段内，具有较大的介电常数与损耗因子，这使该材料成为一种新型的对2-18GHz频段电磁波吸收的吸波复合材料，可用于纺织领域减少电磁辐射对人体的伤害。

本发明中，黏土材料、纤维素和碳纳米管协同成分交织形成的纤维基质以及纤维基质中负载的金属盐的进一步协同是改善所述大纤维机械结构和吸波性能的关键。研究还发现，进一步控制成分、比例和赋存结构，有助于进一步改善所述的大纤维的机械性能以及吸波性能。

本发明研究发现，采用二维结构的黏土材料有助于和所述的其他成分以及结构联合实现协同，有助于改善大纤维的机械性能，还能意外地改善吸波性能。

作为优选，所述的二维黏土材料为蒙脱石、高岭石、累托石中的至少一种。

优选地，所述的二维黏土材料沿纤维长度方向有序排列。本发明研究发现，该优选结构的材料，有助于进一步改善大纤维的机械性能以及吸波性能。

本发明中，复配的纳米纤维素能够和其他成分协同，有助于改善大纤维的吸波以及机械性能。

优选地，纤维素为纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶体和细菌纤维素中的两种及以上的混合物；

进一步优选，所述的纤维素为纤维素纳米晶和细菌纤维素；更进一步优选，二者的重量比为1～3：1～3。