[发明专利]一种中空碳纳米颗粒及由其制备得到的吸波材料

说明书

本发明提供了一种中空碳纳米颗粒及由其制备得到的吸波材料。中空碳纳米颗粒的制备方法包括：将苯胺、吡咯、非离子表面活性剂和水混合，得到第一溶液；将过硫酸铵溶液进行冰浴后加入第一溶液中，得到第二溶液；将第二溶液进行反应后抽滤、洗涤、冷冻干燥，得到初产物；将初产物进行碳化处理，得到中空碳纳米颗粒。吸波材料的制备方法包括：将石墨烯、中空碳纳米颗粒和聚丙烯加入转矩流变仪中密炼，得到混合物；将混合物进行热压、冷压，得到吸波材料。本发明提供的技术方案以石墨烯和中空碳纳米颗粒为吸波介质，聚丙烯为载体，制得的吸波材料不仅能够达到对电磁波的有效吸收，同时还集成了聚丙烯材料密度小、耐疲劳等一系列优点。

技术领域

本发明涉及一种中空碳纳米颗粒及由其制备得到的吸波材料，属于高分子复合材料技术领域。

背景技术

吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波，并将其入射的电磁能转化成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的材料，是一种重要的功能材料，在电子产品、隐身技术、微波通讯、微波暗室、抗电磁辐射以及防止电磁污染等方面得到了广泛的应用。因此，对吸波材料的开发至关重要。

近年来，对吸波材料的需求不断增长，电磁波吸收材料的作用和地位越来越突出，传统的铁氧体等磁性材料密度较大，易被氧化，因此开发高性能复合吸波材料意义重大。

现有技术中利用石墨烯制备电磁吸波材料主要是通过氧化还原法、化学气相沉积法(CVD)等方法，然而这种方法存在无法实现量产或者制备过程产生大量污染物等缺点，无法达到绿色无污染的要求，并且在工业上无法实现量产。

因此，提供一种简单易行，绿色无污染，且能工业量产的制备吸波材料的方法成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种中空碳纳米颗粒及其制备方法；本发明提供的中空碳纳米颗粒其独特的中空结构可以使得入射的电磁波在空腔内形成多重反射，可以极大的提升吸波材料的吸波性能。

本发明还提供了一种由上述中空碳纳米颗粒制备得到的吸波材料。

为达到上述目的，本发明提供了一种中空碳纳米颗粒的制备方法，其包括以下步骤：

将苯胺、吡咯、非离子表面活性剂和水混合，得到第一溶液；

将过硫酸铵溶液进行冰浴后加入所述第一溶液中，得到第二溶液；

将所述第二溶液在0-5℃下反应8-16h，然后进行抽滤、洗涤、冷冻干燥，得到初产物；

将所述初产物进行碳化处理，得到中空碳纳米颗粒。所述中空碳纳米颗粒的形状基本上呈球形，因此也可以称之为中空碳纳米球。

在上述方法中，优选地，所述苯胺、吡咯、非离子表面活性剂和水的比例为0.76mL:0.58mL:(0.04-0.16)g:120mL。

在一个具体实施方式中，将苯胺、吡咯、非离子表面活性剂和水混合时，苯胺的加入量为0.76mL，吡咯的加入量为0.58mL，非离子表面活性剂的加入量为(0.04-0.16)g，水的加入量为120mL。

在上述方法中，优选地，所述非离子表面活性剂为曲拉通X-100(所述曲拉通X-100又称之为乳化剂TX-100，其英文名为Triton X-100)。

在上述方法中，优选地，将苯胺、吡咯、非离子表面活性剂和水混合时，所述水为去离子水。

在上述方法中，优选地，该方法还包括对所述第一溶液进行搅拌、超声和冰浴的步骤；更优选地，对所述第一溶液进行冰浴时，所述冰浴的温度为0-5℃，所述冰浴的时间为30-50min。

在上述方法中，优选地，所述过硫酸铵溶液是由过硫酸铵溶于去离子水后得到的，其中，所述过硫酸铵与所述水的比例为3.8g:30mL。