本發(fā)明屬于吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋁硅酸鹽聚合物制備的碳基吸波材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們生活中電磁輻射不斷增多，同時為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，吸波材料在武器中將有廣泛的應(yīng)用，研究具有吸波能力的材料對于軍用和民用都有極大的實用價值。根據(jù)對電磁波吸收機理的不同，吸波材料主要可分為電損耗型和磁損耗型兩大類。前者如納米導電性石墨粉、導電高分子、碳化硅纖維、碳納米管等，主要特點是具有較高的電損耗正切角，依靠介質(zhì)的電子極化、離子極化、分子極化或界面極化的衰減來吸收電磁波；后者包括納米鐵氧體粉、磁性金屬粉、磁性纖維等，具有較高的磁損耗正切角，利用磁滯損耗、疇壁共振和自然共振、后效損耗等磁極化機制衰減吸收電磁波。迄今為止，對鐵氧體、金屬粉末等粉類吸波材料已進行了較深入的研究，但粉類吸波劑普遍存在密度大、單位厚度吸收率低等缺點，新型吸波材料則要求滿足“薄、輕、寬、強”等特點。
碳材料具有一系列的優(yōu)異性能，特別是優(yōu)異的介電性能和低密度的特性使其受到吸波材料研究者的青睞。石墨是最早應(yīng)用的吸波材料之一，炭黑、碳纖維、碳納米管在吸波材料上也有廣泛應(yīng)用。然而，單純的碳材料沒有磁損耗或磁損耗很弱，限制了其吸波性能的提高，于是通過對碳材料進行改性，或?qū)⑻疾牧吓c其他材料進行復(fù)合，制成碳基吸波材料來提高吸波性能，成為了研究的重點。此外，傳統(tǒng)吸波材料的制備方法并不適用于具有大尺寸，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的吸波部件的制備，這也為后續(xù)的加工造成了較大的困難。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是利用鋁硅酸鹽聚合物制備碳基吸波材料，解決現(xiàn)有粉類吸波材料密度大、單位厚度吸收率低，成本高，成型難度大，制備工藝復(fù)雜的問題。
一種鋁硅酸鹽聚合物制備的碳基吸波材料，由偏高嶺土、碳素材料和堿激發(fā)溶液合成鋁硅酸鹽聚合物后固化而成，其中所述的偏高嶺土與碳素材料的摩爾比為1:(3～24)；所述的鋁硅酸鹽聚合物中硅與鋁的摩爾比為(1～2):1。
所述的偏高嶺土與碳素材料的摩爾比可以為1：(6～20)。
所述的碳素材料可以為石墨、炭黑、短切碳纖維或碳納米管。
本發(fā)明的碳基吸波材料的制備方法包括以下步驟：
a)高嶺土的活化：將高嶺土置于氧化鋁坩堝中，在馬弗爐中煅燒，設(shè)置煅燒溫度為500℃～900℃，升溫速度為5℃/min，煅燒時間為1h～3h，使高嶺土脫羥基化，并轉(zhuǎn)化為偏高嶺土。
b)混合粉體的制備：在室溫條件下，將步驟a)中所得到的偏高嶺土與碳素材料球磨混合24h，得到混合粉體。
c)堿激發(fā)溶液的制備：將堿金屬氫氧化物(MOH)與25％～45％硅溶膠(SiO2)混合，磁力攪拌1d～3d，得到堿激發(fā)溶液，其中M/Si摩爾比為1:1。
d)鋁硅酸鹽聚合物的制備：將步驟c)所得到的堿激發(fā)溶液置于冰水浴中，再加入步驟b)所述的混合粉體，超聲并機械攪拌30min～45min，得到鋁硅酸鹽聚合物料漿。
e)固化成型：將d)步驟所述的鋁硅酸鹽聚合物漿料倒入具有特定形狀的模具中，并置于干燥箱內(nèi)，設(shè)定溫度為40℃～90℃，養(yǎng)護時間為3d～7d。
所述的碳基吸波材料的制備方法步驟a)中，高嶺土的煅燒溫度可以是600℃～800℃。
所述的碳基吸波材料的制備方法步驟a)中，高嶺土的煅燒時間可以是2h。
所述的碳基吸波材料的制備方法步驟c)中，堿激發(fā)溶液中堿金屬氫氧化物可以為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化銫。
所述的碳基吸波材料的制備方法步驟d)中，干燥箱溫度可以設(shè)置為50℃～80℃。
所述的碳基吸波材料的制備方法步驟d)中，養(yǎng)護時間可以設(shè)置為4d～6d。
本發(fā)明的主要優(yōu)點：1、原材料成本低，制備上述鋁硅酸鹽聚合物的原材料來源廣泛，諸如高嶺土、粘土、高爐爐渣均可以作為其原材料；2、制備成型工藝簡單，在常溫條件下即可完成合成過程，固化過程在較低溫度下完成，而且可以通過模型設(shè)計，原位成型，減少了后續(xù)加工；3、屬于環(huán)境友好型材料，在整個制備工藝過程中幾乎沒有溫室氣體的排出。
附圖說明
圖1為偏高嶺土與石墨摩爾比為含量1:12的復(fù)合材料吸波性能圖譜。
具體實施方式
下面通過附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。
利用偏高嶺土、碳素材料和堿激發(fā)溶液，合成鋁硅酸鹽聚合物后，經(jīng)過低溫固化獲得吸波材料，具體步驟如下：
a)高嶺土的活化：將高嶺土置于氧化鋁坩堝中，在馬弗爐中煅燒，設(shè)置煅燒溫度為800℃，升溫速度為5℃/min，煅燒時間為2h，實現(xiàn)高嶺土的脫羥基化，并轉(zhuǎn)化為偏高嶺土。
b)混合粉體的制備：在室溫條件下，將步驟a)中所得到的偏高嶺土與碳素材料球磨混合24h，其中偏高嶺土與石墨的摩爾比為1:12，得到混合粉體。
c)堿激發(fā)溶液的制備：將氫氧化鉀與25％～45％硅溶膠(SiO2)混合，磁力攪拌3d，其中M/Si摩爾比為1:1，得到堿激發(fā)溶液。
d)鋁硅酸鹽聚合物的制備：將步驟c)所述的堿激發(fā)溶液置于冰水浴中，再加入步驟b)所述的混合粉體，超聲并機械攪拌30min～45min，其中鋁硅酸鹽粉體中硅與鋁的摩爾比為2:1，得到鋁硅酸鹽聚合物料漿。
e)固化成型：將d)步驟所述的鋁硅酸鹽聚合物漿料倒入具有特定形狀的模具中，并置于干燥箱內(nèi)，設(shè)定溫度為60℃，養(yǎng)護時間為5d。
將得到的碳基吸波材料做吸波性能檢測，結(jié)果為峰值頻率5.1GHz，峰值所對材料厚度4.15mm，有效吸收波段為1.9GHz。