專利名稱：納米磁性合金吸波材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米磁性合金吸波材料的制備方法，屬于電磁波吸收材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隱身技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的作用日益突出，已成為世界尖端軍事技術(shù)之一。其中，雷 達(dá)波吸收材料的研究和應(yīng)用，對隱身技術(shù)的發(fā)展有重大意義。此外在民用方面，由于信息技 術(shù)的迅速發(fā)展，隨之而來的各種電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使電磁波輻射成為一種污染。電磁干 擾不但影響各種電子設(shè)備的工作運(yùn)行，且對人類健康帶來重大危害。吸波材料能有效吸收 電磁波輻射，是解決電磁干擾問題的重要方法。 磁性金屬、合金及氧化物在雷達(dá)波吸收材料領(lǐng)域已被廣泛的研究和應(yīng)用。這類材 料具有良好的熱穩(wěn)定性，較大的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，常見者有鐵氧體、羰基鐵粉、鐵系金屬 合金等。鐵氧體發(fā)展較早研究的比較成熟，主要形式有鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鋇系鐵氧 體等，吸波機(jī)制為磁疇自然共振。鐵氧體晶型分為尖晶石型、石榴石型、磁鉛石型，其中六角 晶系片狀磁鉛石型鐵氧體由于其高的磁各向異性表現(xiàn)出優(yōu)良的高頻吸收性能。鐵氧體吸波 材料的主要缺點(diǎn)是密度大，溫度適應(yīng)性差。 鐵系金屬合金是一類兼有電損耗和磁損耗的吸波材料，主要包括鐵鈷合金王磊， 毛昌輝，楊志民，楊劍，杜軍，稀有金屬，2007，31 (5) :622-626，鐵鎳合金陳利民，亓家鐘， 朱雪琴，葛副鼎，兵器材料科學(xué)與工程，1999，22(4) :3-6，鈷鎳合金等微粉。此類吸波材料 具有很高的飽和磁化強(qiáng)度， 一般比鐵氧體高4倍以上，可獲得較高的磁導(dǎo)率，且磁性能熱穩(wěn) 定性高，對高頻至光波頻率范圍內(nèi)的電磁波有良好的衰減性能。因此對此類材料的吸波性 能的研究已成為熱點(diǎn)。然而，制備合金的經(jīng)典方法機(jī)械合金化法存在產(chǎn)物粒度不均勻的缺 點(diǎn)，從而使產(chǎn)物性質(zhì)可控性差，極大程度上限制了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。 因此，提供一種納米合金材料制備方法，既解決上述困難，使實(shí)施方法簡單易行， 產(chǎn)物粒徑分布窄，又能實(shí)現(xiàn)吸波性能的可控，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米磁性合金吸波材料的制備方法，是通過在表面活性 劑和還原劑存在下對磁性金屬的乙酰丙酮化物或羰基化物或乙酸鹽熱分解，制備納米磁性 合金材料。通過調(diào)節(jié)磁性合金在吸波材料中的用量來控制納米磁性合金材料的吸波性能。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案
—種納米磁性合金材料的制備方法，其特征包括以下步驟 (1)稱取兩種磁性金屬的乙酰丙酮化物、羰基化物或乙酸鹽按摩爾比混合，得到混 合料；在混合料中加入溶劑配成O. 1-0. 5摩爾/升的混合溶液，在混合溶液中加入混合料摩 爾量2-5倍的表面活性劑，再加入混合料摩爾量1-3倍的還原劑，攪拌均勻；
(2)向混合溶液中通入保護(hù)氣，在90-105t:加熱10-30分鐘，然后在190_205°〇加熱10-30分鐘，再升溫至280-300。C回流30-90分鐘； (3)冷卻至室溫，停止通氣，用磁棒收集粗產(chǎn)物；粗產(chǎn)物加入分散劑超聲分散 10-30分鐘，再加入沉淀劑，離心分離；重復(fù)三次得到納米磁性合金吸波材料，真空干燥后 密封保存。 所述納米磁性合金材料的制備方法的步驟(1)中，磁性金屬的乙酰丙酮化物為乙 酰丙酮鐵(ni)、乙酰丙酮鈷(II)和/或乙酰丙酮鎳(II);羰基化物為五羰基鐵、八羰基二 鈷和/或四羰基鎳；乙酸鹽為乙酸鐵(ni)、乙酸鈷(II)和/或乙酸鎳(11)。 所述納米磁性合金材料的制備方法的步驟(1)中，原料中鐵、鈷、鎳元素摩爾比為
鐵鈷=3 : 2，鐵鎳=i : 3，或鈷鎳=i : i。形成合金的元素需要按一定的計(jì)量
比，如以其它隨意的比例投料則會(huì)使產(chǎn)物晶型不好或造成部分原料浪費(fèi)。
所述納米磁性合金材料的制備方法的步驟(i)中，溶劑為二苯醚或二芐醚。 所述納米磁性合金材料的制備方法的步驟(1)中，表面活性劑為油酸和油胺，二
者摩爾比為i : i。 所述納米磁性合金材料的制備方法的步驟(1)中，還原劑為1，2_ 二羥基十二烷、 1 ， 2- 二羥基十四烷或1 ， 2- 二羥基十六烷。 所述納米磁性合金材料的制備方法的步驟(2)中，保護(hù)氣為氮?dú)饣驓鍤狻?所述納米磁性合金材料的制備方法的步驟(3)中，分散劑為正己烷、環(huán)己烷或石油醚。 所述納米磁性合金材料的制備方法的步驟(3)中，沉淀劑為無水乙醇。 所述納米磁性合金材料的制備方法的步驟(3)中，分散劑與沉淀劑用量比例為
i : 3(體積比)。 本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)，一是采用直接加熱分解法，鐵、鈷的乙酰丙酮化物在表面活性 劑和還原劑存在下，在氮?dú)夥諊袩岱纸饧纯芍频眉{米磁性合金材料。本制備方法工藝簡 單，便于操作，所得產(chǎn)物納米磁性合金粒子顆粒小，分布窄，形狀均勻，便于考察形貌與吸波 性能的關(guān)系。二是通過調(diào)節(jié)磁性合金在吸波材料中的用量來控制納米磁性合金材料的吸波 性能。 本發(fā)明的納米合金材料制備方法，實(shí)施方法安全易行，產(chǎn)物粒徑分布窄。后期通過 調(diào)節(jié)磁性合金在吸波材料中的用量，可改變納米磁性合金材料的吸波性能，以期達(dá)到研究 材料含量與吸波性能的關(guān)系的目的，從而實(shí)現(xiàn)吸波性能的可控。本發(fā)明的制備磁性合金納 米材料的方法，對于推動(dòng)鐵系金屬合金材料在電磁波干擾、雷達(dá)隱身、微波暗室等領(lǐng)域的應(yīng) 用具有重大意義。 下面通過附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保 護(hù)范圍的限制。


圖1是以本方法制備的FeCo納米磁性合金材料的電子透射顯微照片。
圖2是以本方法制備的FeCo納米磁性合金材料的粉末X射線衍射圖譜。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 分別稱取乙酰丙酮鐵(111)5. 3克(0.015摩爾)，乙酰丙酮鈷(11)2. 58克(0.01
摩爾)，混合，得到混合料；在混合料中加入二苯醚120毫升配成濃度為0. 2摩爾/升的混 合溶液(是以原料中金屬元素的摩爾總量計(jì)算)，在混合溶液中加入表面活性劑油酸12. 8 毫升(0.04摩爾)，油胺13.6毫升(0.04摩爾)，表面活性劑指油酸與油胺的摩爾總量，混 合料為金屬元素摩爾總量；再加入還原劑1，2-二羥基十二烷9. 1克(0.04摩爾)，用磁力 攪拌器攪拌均勻；向混合溶液中通入氮?dú)?，加熱至IO(TC保持15分鐘，然后再加熱至200°C 保持15分鐘，加熱升溫至280°C回流反應(yīng)60分鐘；冷卻至室溫，停止通氣，用磁棒收集粗產(chǎn) 物，所得粗產(chǎn)物加入60毫升正己烷作為分散劑，超聲分散15分鐘，再加入180毫升無水乙 醇，離心分離；重復(fù)三次，得到納米FeCo磁性合金吸波材料，真空干燥后密封保存。
樣品的微觀形貌用高分辨透射電子顯微鏡(JEOL JEM-3010)觀察，如圖1所示，為 本實(shí)施例制備的FeCo納米磁性合金材料的電子透射顯微照片，可見納米FeCo磁性合金粒 子顆粒小，分布窄，形狀均勻。 如圖2所示，為本實(shí)施例制備的FeCo納米磁性合金材料的粉末X射線衍射圖譜， 使用Rigaku D/Max2500型粉末X射線衍射儀，采用Cu的K a射線(入=1. 54060A)，掃描角 度35 to 90° 。所得三處衍射峰與球形Fe7。Co3。(JCPDS :48-1816)完全吻合。
將上述吸波材料分散到環(huán)氧樹脂基體中，制成電磁波吸收涂層，測試其吸波性能。 結(jié)果表明當(dāng)吸波材料的含量為50wt^，涂層厚度為7mm時(shí)，在Ku波段(12 18GHz)表現(xiàn)出 良好吸波性能，最大吸收值可達(dá)_20dB。分別改變吸波材料含量與涂層厚度，測量其對吸波 性能的影響，結(jié)果表明吸波材料含量增大將使最大吸收值向低頻移動(dòng)；涂層厚度增大不會(huì) 改變最大吸收值位置，但使最大吸收值增大。
實(shí)施例2 按照重量比分別稱取乙酰丙酮鐵(ni)5.3克(0.015摩爾)，乙酰丙酮鎳 (II) 11. 55克(0. 045摩爾)，加入油酸48毫升(0. 15摩爾)，油胺51毫升(0. 15摩爾)，1， 2_ 二羥基十四烷41. 4克(0. 18摩爾)。加入二苯醚120毫升配成濃度為0. 5摩爾/升的 混合溶液，用磁力攪拌器攪拌均勻。通入氮?dú)?，加熱?05t:保持30分鐘，加熱至205t:保 持30分鐘，加熱至280°C回流反應(yīng)90分鐘。冷卻至室溫，停止通氣，用磁棒收集粗產(chǎn)物，所 得粗產(chǎn)物加入60毫升環(huán)己烷，超聲分散30分鐘，加入180毫升無水乙醇，離心。重復(fù)三次， 得到納米FeNi磁性合金材料。 將上述吸波材料分散到環(huán)氧樹脂基體中，制成電磁波吸收涂層，測試其吸波性能。 結(jié)果表明當(dāng)吸波材料的含量為60wt^，涂層厚度為4. 5mm時(shí)，在Ku波段(12 18GHz)表現(xiàn) 出良好吸波性能，最大吸收值可達(dá)_14dB。分別改變吸波材料含量與涂層厚度，測量其對吸 波性能的影響，結(jié)果表明吸波材料含量增大將使最大吸收值略向低頻移動(dòng)；涂層厚度增大 不會(huì)改變最大吸收值位置，但使最大吸收值增大。
實(shí)施例3 按照重量比分別稱取八羰基二鈷1. 71克(0. 005摩爾)，四羰基鎳1. 71克(0. 01摩 爾)，加入油酸6. 4毫升(0. 02摩爾)，油胺6. 8毫升(0. 02摩爾)，1 ， 2- 二羥基十六烷5. 16 克(0.02摩爾)。加入二芐醚200毫升，用磁力攪拌器攪拌均勻。通入氬氣，加熱至9(TC保持10分鐘，加熱至19(TC保持10分鐘，加熱至30(TC回流反應(yīng)30分鐘。冷卻至室溫，停止 通氣，用磁棒收集粗產(chǎn)物，所得粗產(chǎn)物加入100毫升石油醚，超聲分散10分鐘，加入300毫 升無水乙醇，離心。重復(fù)三次，得到納米CoNi磁性合金材料。 將上述吸波材料分散到環(huán)氧樹脂基體中，制成電磁波吸收涂層，測試其吸波性能。 結(jié)果表明當(dāng)吸波材料的含量為70wt^，涂層厚度為5. 5mm時(shí)，在Ku波段(12 18GHz)表現(xiàn) 出良好吸波性能，最大吸收值可達(dá)-lldB。分別改變吸波材料含量與涂層厚度，測量其對吸 波性能的影響，結(jié)果表明吸波材料含量增大將使最大吸收值略向低頻移動(dòng)；涂層厚度增大 不會(huì)改變最大吸收值位置，但使最大吸收值增大。
實(shí)施例4 按照重量比分別稱取乙酸鈷(II) 2. 49克(0. 01摩爾)，乙酸鎳(II) 2. 49克(0. 01 摩爾)，加入油酸9.6毫升(0. 03摩爾)，油胺10. 2毫升(0. 03摩爾)，l，2-二羥基十六烷 12.9克(0.05摩爾)。加入二芐醚IOO毫升，用磁力攪拌器攪拌均勻。通入氬氣，加熱至 IO(TC保持20分鐘，加熱至20(TC保持20分鐘，加熱至30(TC回流反應(yīng)60分鐘。冷卻至室 溫，停止通氣，用磁棒收集粗產(chǎn)物，所得粗產(chǎn)物加入50毫升石油醚，超聲分散20分鐘，加入 150毫升無水乙醇，離心。重復(fù)三次，得到納米CoNi磁性合金材料。 將上述吸波材料分散到環(huán)氧樹脂基體中，制成電磁波吸收涂層，測試其吸波性能。 結(jié)果表明當(dāng)吸波材料的含量為55wt^，涂層厚度為6. Omm時(shí)，在Ku波段(12 18GHz)表現(xiàn) 出良好吸波性能，最大吸收值可達(dá)-18dB。分別改變吸波材料含量與涂層厚度，測量其對吸 波性能的影響，結(jié)果表明吸波材料含量增大將使最大吸收值略向低頻移動(dòng)；涂層厚度增大 不會(huì)改變最大吸收值位置，但使最大吸收值增大。
權(quán)利要求
一種納米磁性合金材料的制備方法，其特征包括以下步驟(1)稱取兩種磁性金屬的乙酰丙酮化物、羰基化物或乙酸鹽按摩爾比混合，得到混合料；在混合料中加入溶劑配成0.1-0.5摩爾/升的混合溶液，在混合溶液中加入混合料摩爾量2-5倍的表面活性劑，再加入混合料摩爾量1-3倍的還原劑，攪拌均勻。(2)向混合溶液中通入保護(hù)氣，在90-105℃加熱10-30分鐘，然后在190-205℃加熱10-30分鐘，升溫至280-300℃回流30-90分鐘；(3)冷卻至室溫，停止通氣，用磁棒收集粗產(chǎn)物；粗產(chǎn)物加入分散劑超聲分散10-30分鐘，再加入沉淀劑，離心分離；重復(fù)三次得到納米磁性合金吸波材料，真空干燥后密封保存。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的納米磁性合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(l)中磁性金屬的乙酰丙酮化物為乙酰丙酮鐵(ni)、乙酰丙酮鈷(II)和/或乙酰丙酮鎳(II); 羰基化物為五羰基鐵、八羰基二鈷和/或四羰基鎳；乙酸鹽為乙酸鐵(ni)、乙酸鈷(II)和/或乙酸鎳(11)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的納米磁性合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(l)中原料中鐵、鈷、鎳元素摩爾比為鐵鈷=3 : 2，鐵鎳=i : 3，或鈷鎳=i : i。
4. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的納米磁性合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(i)中 的溶劑為二苯醚或二芐醚。
5. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的納米磁性合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(i)中 的表面活性劑為油酸和油胺，二者摩爾比為i : i。
6. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的納米磁性合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(i)中的還原劑為1 ， 2- 二羥基十二烷、1 ， 2- 二羥基十四烷或1 ， 2- 二羥基十六烷。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磁性合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的保護(hù)氣為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磁性合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中 的分散劑為正己烷、環(huán)己烷或石油醚。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的納米磁性合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中 的沉淀劑為無水乙醇。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的納米磁性合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3) 中分散劑與沉淀劑用量為體積比1 : 3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米磁性合金材料的制備方法，包括稱取兩種磁性金屬的乙酰丙酮化物、羰基化物或乙酸鹽按摩爾比混合，加入溶劑配成0.1-0.5摩爾/升的混合溶液，加入混合料摩爾量2-5倍的表面活性劑及1-3倍的還原劑；通入保護(hù)氣，在90-105℃加熱10-30分鐘，在190-205℃加熱10-30分鐘，升溫至280-300℃回流30-90分鐘；冷卻至室溫，停止通氣，用磁棒收集粗產(chǎn)物；粗產(chǎn)物加入分散劑超聲分散10-30分鐘，加入沉淀劑，離心分離；重復(fù)三次得到納米磁性合金吸波材料，真空干燥后密封保存。該方法制備工藝簡單，可獲得所需的吸波性能。利用該方法制備的復(fù)合材料將在抗電磁波干擾、隱身、微波暗室等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。
文檔編號B22F9/24GK101774027SQ20101012609
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者張力子, 朱紅, 申閆春 申請人:北京化工大學(xué)