一種納米氧化鐵參雜的微波吸收復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電磁波吸收復(fù)合高分子材料領(lǐng)域，涉及到一種復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂的制備方 法，更特別地涉及一種固化后具有微波吸收功能的納米氧化鐵的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹(shù)脂是聚合物基復(fù)合材料中應(yīng)用最廣泛的基體樹(shù)脂之一，由具有環(huán)氧基的化 合物與多元羥基或多元醇化合物進(jìn)行縮聚反應(yīng)而制得的產(chǎn)品，具有優(yōu)異的粘結(jié)性、耐化學(xué) 腐蝕性、電氣絕緣性能、力學(xué)性能，以及易于加工、收縮率低、線脹系數(shù)小和成本低廉等優(yōu) 點(diǎn)。
[0003] 微波是指波長(zhǎng)介于紅外線和特高頻(UHF)之間的射頻電磁波。微波的波長(zhǎng)范圍大 約在1mm至lm之間，所對(duì)應(yīng)的頻率范圍是0.3GHz至300GHz。微波吸收材料在軍工及民事方面 均有著廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為電磁隱身、電磁屏蔽和抗電磁輻射干擾等技術(shù)領(lǐng)域研究的熱 點(diǎn)。吸波材料對(duì)電磁波的吸收主要依賴于填充其中的電磁波吸收劑。隨著納米技術(shù)的發(fā)展， 傳統(tǒng)吸收劑如鐵氧體和磁性金屬材料的低維納米化使其對(duì)電磁波的吸收性能有了很大程 度的提高和改善。
[0004] 電磁吸波材料是指能夠吸收投射到其表面的電磁波能量，并通過(guò)材料的介質(zhì)損耗 使電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱量或其他形式能量的一種材料。傳統(tǒng)吸波材料往往因?yàn)槊芏却?、穩(wěn) 定性差或吸收頻帶窄、匹配厚度大等缺點(diǎn)制約了其發(fā)展和應(yīng)用。
[0005]目前在電磁吸收型吸波材料中，國(guó)內(nèi)外主要使用的磁性填料有鐵氧體、磁性金屬 粉等。其中鐵氧體具有較高的磁導(dǎo)率和電阻率，電磁波易于進(jìn)入并快速衰減，已得到廣泛應(yīng) 用。鐵氧體主要有尖晶石型鐵氧體、六角晶系鐵氧體和石榴石三種類型。尖晶石型鐵氧體在 低頻段及拓寬頻寬等方面具有優(yōu)勢(shì)。
[0006] 應(yīng)用中的吸波材料多為涂覆或沉積磁性金屬涂層或磁性氧化物涂層，以達(dá)到對(duì)吸 波材料的磁改性及改善其電磁匹配等目的。但由于所包覆或沉積的磁性金屬或合金涂層位 于材料的表面，其抗氧化、耐腐蝕性和耐用耐磨性能較差，從而在一定程度上限制了此類磁 性復(fù)合吸波材料在一些復(fù)雜環(huán)境下的正常使用。
[0007] 現(xiàn)今也有技術(shù)將磁性納米吸波材料，作為填料填充到高分子材料基體中，使材料 具備吸波性能，但是往往不能解決高分子材料和無(wú)機(jī)吸波填料之間界面相容性不好的問(wèn) 題，吸波無(wú)機(jī)填料料出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象;這樣材料的吸波性能將得不到磁性吸波填料低維度納 米分散下的性能提高，相反的會(huì)增加高分子材料基體的脆性影響其機(jī)械力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種利用納米氧化鐵參雜的微波吸收復(fù)合環(huán)氧 樹(shù)脂制備方法，通過(guò)對(duì)鐵氧體納米吸波材料的表面化學(xué)改性，使鐵氧體與環(huán)氧樹(shù)脂的高分 子主鏈以共價(jià)化學(xué)鍵的形式結(jié)合，大大增加了鐵氧體與環(huán)氧樹(shù)脂之間的界面相容性，也可 以進(jìn)一步提高環(huán)氧樹(shù)脂的機(jī)械力學(xué)性能。固化后的環(huán)氧樹(shù)脂材料，是一種質(zhì)輕，力學(xué)性能 好，可靠性高，易于成型的吸波材料。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] -種納米氧化鐵參雜的微波吸收復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，所述復(fù)合材料包括環(huán) 氧樹(shù)脂、固化劑、納米磁性氧化鐵；
[0011] 進(jìn)一步地:所述納米磁性氧化鐵需要經(jīng)過(guò)表面改性劑進(jìn)行表面改性，其制備步驟 如下：
[0012] 步驟1:將納米磁性氧化鐵加入到離子水中，用超聲波分散儀使其充分分散，加入 表面改性劑，持續(xù)攪拌該混合物并將其pH值調(diào)節(jié)到酸性(pH7以下）。把該混合物以超聲分散 儀加熱分散后將混合物靜置，去除液相物質(zhì)。固相物質(zhì)經(jīng)過(guò)無(wú)水乙醇充分沖洗后置于干燥 環(huán)境干燥，備用。
[0013] 步驟1中：進(jìn)一步地，所述納米磁性氧化鐵粒徑為5納米到50納米;更優(yōu)選地，所述 納米磁性氧化鐵粒徑為5納米到20納米
[0014] 步驟1中：進(jìn)一步地，所述表面改性劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷或N-氨乙基-3- 氨丙基三乙氧基硅烷。
[0015]步驟1中：進(jìn)一步地，所述表面改性劑用量為納米氧化鐵質(zhì)量的30%到75%。
[0016]步驟1中：進(jìn)一步地，所述去離子水用量為納米氧化鐵質(zhì)量的1000%到3000%。 [0017]步驟1中：進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)混合物pH值手段為滴加0.1摩爾/升的鹽酸水溶液。 [0018] 步驟1中：進(jìn)一步地，應(yīng)將所述混合物pH值調(diào)節(jié)到pH3到pH5。
[0019] 步驟1中：進(jìn)一步地，所述混合物在以超聲分散儀加溫分散的加熱溫度為55°C到75 °C，分散時(shí)間為40分鐘到120分鐘。
[0020] 進(jìn)一步地，所述環(huán)氧樹(shù)脂為雙酸A型環(huán)氧樹(shù)脂;更優(yōu)選地，為E-54、E-44SE_51。
[0021] 進(jìn)一步地，所述固化劑為多元胺類固化劑;更優(yōu)選地為4,4'_二氨基二苯基甲烷、 乙二胺或二氨基二苯基砜。
[0022] 進(jìn)一步地，所述納米氧化鐵參雜的微波吸收復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂的制備步驟如下：
[0023] 步驟2:將環(huán)氧樹(shù)脂加熱至粘度變小，加入上述表面改性后的納米磁性氧化鐵，把 該混合物在以超聲分散儀加溫分散;將固化劑加入混合物中，再將混合物加熱攪拌，倒模固 化。
[0024] 步驟2中：進(jìn)一步地，所述表面改性后的納米磁性氧化鐵質(zhì)量為環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的 30 % 到85 %。
[0025]步驟2中：進(jìn)一步地，所述環(huán)氧樹(shù)脂加熱溫度為40°C到75°C，更優(yōu)選地，加熱方法采 用水浴加熱。
[0026]步驟2中：進(jìn)一步地，所述混合物在以超聲分散儀加溫分散的加熱溫度為40°C到75 °C，分散時(shí)間為30分鐘到60分鐘。
[0027]步驟2中：進(jìn)一步地，所述固化劑質(zhì)量為環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的50%到100%。
[0028]步驟2中：進(jìn)一步地，所述混合物加入固化劑后加熱攪拌，其加熱溫度為30°C到65 °C，更優(yōu)選地，加熱方法采用水浴加熱，加熱時(shí)間為3分鐘到15分鐘。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0030] 1)本發(fā)明提出的電磁波吸收環(huán)氧樹(shù)脂采用納米氧化鐵吸波材料分散填充于環(huán)氧 樹(shù)脂材料內(nèi)部，可以避免納米氧化鐵吸波材料被氧化、腐蝕或磨損，使其吸波功能失效；
[0031] 2)本發(fā)明對(duì)納米氧化鐵吸波材料進(jìn)行表面化學(xué)改性，使鐵氧體與環(huán)氧樹(shù)脂的高分 子主鏈以共價(jià)化學(xué)鍵的形式結(jié)合，大大增加了鐵氧體與環(huán)氧樹(shù)脂之間的界面相容性，使納 米氧化鐵可以更均勻分散于環(huán)氧樹(shù)脂基體中，并可以提高該復(fù)合材料的機(jī)械性能；
[0032]3)本發(fā)明提出的電磁波吸收環(huán)氧樹(shù)脂合成方法操作較簡(jiǎn)便，易于成型；而成型后 的材料質(zhì)量比傳統(tǒng)金屬或氧化物涂覆的吸波材料輕，力學(xué)性能好，可靠性高。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1步驟1制備的表面改性磁性氧化鐵形貌的掃描電子顯微鏡圖 片。
【具體實(shí)施方式】[0034]實(shí)施例1
[0035] 步驟1:取粒徑為20納米到50納米的納米磁性氧化鐵加入到離子水中，配制出納米 氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的混合物，用超聲波分散儀使其充分分散，加入3-氨基丙基三乙氧 基硅烷，其質(zhì)量為上述混合物質(zhì)量的6%，持續(xù)攪拌該混合物并滴加濃度為0.1摩爾/升鹽酸 水溶液，將該混合物的pH值調(diào)節(jié)到pH4。把該混合物以超聲分散儀以70°C加熱，分散60分鐘 后，將混合物靜置并去除液相物質(zhì)。固相物質(zhì)經(jīng)過(guò)4次無(wú)水乙醇充分沖洗后，置于干燥環(huán)境 干燥，備用。圖1為實(shí)施例1步驟1制備的表面改性磁性氧化鐵掃描電子顯微鏡圖。
[0036]步驟2:將環(huán)氧樹(shù)脂E-51放入燒瓶中，60°C水浴加熱攪拌，待環(huán)氧樹(shù)脂E-51粘度降 低后將步驟1制備的表面改性納米磁性氧化鐵加入燒瓶中，該表面改性納米氧化鐵質(zhì)量為 E-51環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的93 %，將該燒瓶放入超聲分散儀以65°C加熱，分散45分鐘。將固化劑4， 4'_二氨基二苯基甲烷加入燒瓶中，該固化劑質(zhì)量為環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的80%，將混合物充分?jǐn)?拌并以50°C加熱10分鐘。將混合物倒入模具在80°C下真空固化。固化后脫模，制得復(fù)合材 料。
[0037]實(shí)施例2
[0038]步驟1:表面改性納米磁性氧化鐵制備方法與實(shí)施例1中步驟1相同。
[0039]步驟2:將環(huán)氧樹(shù)脂E-51放入燒瓶中，60°C水浴加熱攪拌，待環(huán)氧樹(shù)脂E-51粘度降 低后將與環(huán)氧樹(shù)脂等質(zhì)量的步驟1制備的表面改性納米磁性氧化鐵加入燒