專利名稱：一種復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料的制備方法，具體涉及溶膠凝膠法制備 !^e3O4，原位聚合法制備!^e3O4/聚苯胺納米復(fù)合粒子，以及使用靜電紡絲方法制備超細(xì)纖維 吸波材料等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微波吸收材料是指能夠有效吸收入射電磁波并使其散射衰減的一類材料，它通過 材料的各種不同損耗機(jī)制將入射電磁波轉(zhuǎn)化成熱能或者是其它能量形式而達(dá)到吸收電磁 波目的，對(duì)于為吸波材料的研究和開發(fā)一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。其中，有研究發(fā)現(xiàn)金屬纖 維具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，與樹脂、橡膠等低介電基體復(fù)合時(shí)，較低的含量能得到介電實(shí)部和 虛部都很高的吸波材料，金屬纖維復(fù)合材料電磁波的損耗機(jī)理主要是渦流損耗、電偶極子 振蕩損耗、介電損耗及歐姆損耗等。Hochberg等人用不銹鋼纖維做導(dǎo)電填料制成的屏蔽材 料屏蔽效果很好，用直徑為7 μ m的極細(xì)不銹鋼纖維，填充量占質(zhì)量的6%，其屏蔽效能(SE) 值可達(dá)40dB。但金屬纖維的缺點(diǎn)是在成型過程中易產(chǎn)生纏繞折斷等問題。碳纖維、碳化硅 纖維等與金屬纖維相比具有密度小、化學(xué)穩(wěn)定性好、成型性好的優(yōu)點(diǎn)，雖然導(dǎo)電能力不如金 屬高，可通過對(duì)其表面進(jìn)行改性、摻雜等技術(shù)來提高纖維的導(dǎo)電性能。Tzeng等人發(fā)現(xiàn)，通過 化學(xué)鍍的方法將鎳鍍到碳纖維表面來做導(dǎo)電填料，填充到ABS樹脂中，電阻率達(dá)到73 Ω cm， 制備性能良好的屏蔽材料，纖維結(jié)構(gòu)吸波材料已經(jīng)成為吸波材料應(yīng)用的主要發(fā)展方向。將導(dǎo)電聚合物與納米無機(jī)粒子進(jìn)行復(fù)合尤其引人關(guān)注，所得復(fù)合材料兼具導(dǎo)電性 和磁性，集合了導(dǎo)電聚合物和納米無機(jī)粒子的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，聚合物將納米無機(jī)粒子進(jìn)行包 覆，防止了納米粒子由于其極高的表面活性而發(fā)生團(tuán)聚的缺點(diǎn)。但上述研究均未涉及本發(fā)明提出的納米無機(jī)粒子四氧化三鐵O^e3O4)/聚苯胺復(fù) 合超細(xì)纖維吸波材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的制備復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料的方法，利用溶膠凝 膠法制備狗304，原位聚合法制備!^e3O4/聚苯胺納米復(fù)合粒子，最后使用靜電紡絲方法制備 超細(xì)纖維吸波材料。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為利用原位聚合與靜電紡絲方法制備出 超細(xì)纖維吸波材料，具體步驟如下(1)納米Fii3O4的制備，將一定量的!^eSO4 ·7Η20水溶液和FeCl3的水溶液以體積比 2 1進(jìn)行混合，往其中加入適量聚乙二醇，超聲波振蕩混合均勻后升溫至70°C，強(qiáng)烈攪拌 數(shù)分鐘后往其中滴加濃氨水，調(diào)節(jié)到PH = 9后繼續(xù)反應(yīng)，磁分離掉上層清液，將!^e3O4粒子 用蒸餾水反復(fù)洗滌數(shù)次，并進(jìn)行干燥。(2) ^304/ΡΑΝΙ復(fù)合粒子的制備，稱取一定量的CTAB，按照質(zhì)量比1 1與正丁醇 混合后置于三口燒瓶中，往其中加入一定量水溶解，通氮?dú)獗Ｗo(hù)后取上述適量狗304粒子加入到溶液中，室溫下超聲振蕩一定時(shí)間。將苯胺加入到上述溶液后避光處理機(jī)械攪拌。滴 加HCl調(diào)節(jié)PH = 4。隨后將體系溫度控制在0°C后逐步滴加過硫酸銨溶液，得到墨綠色乳 液破乳，用蒸餾水洗滌數(shù)次真空干燥，得到I^e3O4/摻雜態(tài)PANI納米核殼材料(3)Fe304/PANI與聚丙烯腈復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料的制備，稱取一定量的PANI/ Fe3O4納米粒子溶解DMF中，待攪拌溶解后，取適量的PAN加入到溶液中，將混合溶液磁力攪 拌。取混合溶液裝入帶針頭的標(biāo)準(zhǔn)容量的注射器，將靜電紡絲混合溶液所用的正電勢(shì)加在 針頭，用被鋁箔覆蓋的滾筒作為接收裝置。收集鋁箔上的納米纖維，在溫室狀態(tài)下干燥，使 殘留DMF揮發(fā)。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果(1)本發(fā)明由于采用了 PAm和聚丙烯腈進(jìn)行復(fù)合紡絲，既克服了 PANI由于分子量 低，難以紡絲的缺點(diǎn)，又使得制備出的超細(xì)纖維吸波材料具有良好的力學(xué)性能，有利于工業(yè) 化應(yīng)用。(2)本發(fā)明提出的使用溶膠凝膠和原位聚合的制備方法，使得各反應(yīng)原料充分利 用，既節(jié)約了成本，又使得整個(gè)制備過程易于控制。說明書附1復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料吸波性能曲線圖2復(fù)合超細(xì)纖維掃描電鏡圖像
具體實(shí)施例方式實(shí)例1將0. 3mol/l的FeSO4 ·7Η20水溶液和0. 4mol/L的FeCl3的水溶液以體積比2 1 進(jìn)行混合，置于通氮?dú)獾娜跓恐校渲屑尤脒m量聚乙二醇，超聲波振蕩混合均勻后升 溫至70°C，強(qiáng)烈攪拌數(shù)分鐘后往其中滴加濃氨水，調(diào)節(jié)到PH = 9后繼續(xù)反應(yīng)lh，磁分離掉 上層清液，將!^e3O4粒子用蒸餾水反復(fù)洗滌數(shù)次，40°C下真空干燥Mh。稱取一定量的CTAB， 按照質(zhì)量比1 1與正丁醇混合后置于三口燒瓶中，往其中加入40ml水溶解，通氮?dú)獗Ｗo(hù) 后取上述適量!^e3O4粒子加入到溶液中，室溫下超聲振蕩池；將2ml苯胺加入到上述溶液后 避光處理機(jī)械攪拌lh，滴加HCl調(diào)節(jié)PH = 4。隨后將體系溫度控制在0°C后逐步滴加過硫 酸銨溶液，30min內(nèi)滴加完畢。保持反應(yīng)溫度在0 5°C反應(yīng)20h，得到墨綠色乳液破乳，用 蒸餾水洗滌數(shù)次真空干燥Mh，得到!^e3O4/摻雜態(tài)PANI納米核殼材料。使用靜電紡絲進(jìn)行 紡絲。實(shí)例2將2mol/l的FeSO4 ·7Η20水溶液和2. 2mol/L的FeCl3的水溶液以質(zhì)量比3 2進(jìn) 行混合，置于通氮?dú)獾娜跓恐?，往其中加入適量聚乙二醇，超聲波振蕩混合均勻后升溫 至75°C，強(qiáng)烈攪拌數(shù)分鐘后往其中滴加濃氨水，調(diào)節(jié)到PH = 9后繼續(xù)反應(yīng)1.池，磁分離掉 上層清液，將!^e3O4粒子用蒸餾水反復(fù)洗滌數(shù)次，40°C下真空干燥Mh。稱取一定量的CTAB， 按照質(zhì)量比3 2與正丁醇混合后置于三口燒瓶中，往其中加入80ml水溶解，通氮?dú)獗Ｗo(hù) 后取上述適量!^e3O4粒子加入到溶液；中，室溫下超聲振蕩池。將IOg苯胺加入到上述溶液 后避光處理機(jī)械攪拌lh。滴加HCl調(diào)節(jié)PH = 4。隨后將體系溫度控制在0°C后逐步滴加過 硫酸銨溶液，30min內(nèi)滴加完畢。保持反應(yīng)溫度在0 5°C反應(yīng)20h，得到墨綠色乳液破乳，用蒸餾水洗滌數(shù)次真空干燥Mh，得到!^e3O4/摻雜態(tài)PANI納米核殼材料。使用靜電紡絲進(jìn) 行紡絲。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料及其制備方法，其特征是以原位聚合法制備出納米 !^e3O4/聚苯胺納米復(fù)合粒子，然后將得到的納米復(fù)合粒子與聚丙烯腈混合成混合紡絲液，再 通過靜電紡絲的方法紡出具有多孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料。
2.如權(quán)利1所述的一種復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料的制備方法，其特征在于溶膠凝膠法制 備納米!^e3O4 FeSO4 · 7H20水溶液和FeCl3的水溶液以體積比2 1進(jìn)行混合，置于通氮 氣的三口燒瓶中，反應(yīng)溫度為70°C。PH值為9。
3.如權(quán)利1所述的一種復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料的制備方法，其特征在于以HCl為摻 雜酸，采用CTAB為乳化劑、正丁醇為助乳化劑，在過硫酸銨(APQ為引發(fā)劑微乳液原位聚合 !^e3O4/聚苯胺。
全文摘要
一種復(fù)合超細(xì)纖維吸波材料及其制備方法，涉及利用溶膠凝膠法制備Fe3O4，原位聚合法制備Fe3O4/聚苯胺納米復(fù)合粒子，以及使用靜電紡絲方法制備超細(xì)纖維吸波材料等技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明借助溶膠凝膠和原位復(fù)合的原理，通過FeSO4·7H2O、FeCl3、過硫酸銨等原料的原位聚合化學(xué)反應(yīng)制備出具有良好分散性能的Fe3O4/聚苯胺復(fù)合粒子；然后使用靜電紡絲技術(shù)通過滾筒法接收，得到超細(xì)纖維吸波材料。本發(fā)明解決了聚苯胺難以溶解、常規(guī)吸波材料電磁損耗難以控制等缺點(diǎn)。發(fā)明制備出的超細(xì)纖維吸波材料強(qiáng)度高、可加工性強(qiáng)，纖維直徑小、分布均勻，可廣泛應(yīng)用于電子屏蔽、軍事偽裝、民用航空等多個(gè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)D01F8/08GK102061144SQ20101058183
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者喬輝, 李靜, 董憲君, 蔣淑冬, 魏取福, 黃鋒林 申請(qǐng)人:江南大學(xué)