本发明专利技术公开一种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料及其制备方法，复合材料的组成及摩尔比为：片状M型铁氧体：纤维形聚苯胺＝1:3；所述片状M型铁氧体为六角晶型铁氧体。复合材料的制备方法，包括如下步骤：(10)六角晶型铁氧体生成：采用聚丙烯酰胺溶胶凝胶法合成六角晶系掺杂SrFe12-xMxO19铁氧体以及未掺杂SrFe12O19铁氧体粉体；(20)铁氧体改性：采用硅烷偶联剂改性六角晶型铁氧体粉体；(30)铁氧体包覆：将由改性铁氧体制备的片状铁氧体表面附着纤维状纳米聚苯胺的复合粉体过滤、洗涤、干燥，得到纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料。本发明专利技术的纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料，毫米波衰减效果好，密度小，能在烟幕遮蔽中得到很好应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机-有机微纳米复合材料
，特别是一种高频微波衰减性能良好的。
技术介绍
铁氧体具有价格低廉、制备工艺简单、吸波性能好等特点，是目前研究较多且比较成熟的微波衰减吸收剂。铁氧体对电磁波的损耗同时包括介电损耗和磁损耗，其中最主要的损耗机制为剩余损耗中的铁磁自然共振吸收。铁氧体吸波材料通常可分为立方晶系尖晶石型(AFe2O4)、稀土石榴石型(R3Fe5O12)和六角晶系磁铅石型(AFe12O19)等三种，而在这三种中又以六角晶系磁铅石型铁氧体在高频段对微波有就好的吸收，这是因为它独特的晶格排列结构使得它具有较高的磁各向异性场，和较高的自然共振频率。若再细分的话，可将六角晶系磁铅石型铁氧体细分为M型、W型、Y型以及Z型铁氧体，而这其中尤以M型和W型铁氧体在高频段有较高的自然共振响应，因此研究的热门就集中在对M型和W型六角晶系铁氧体的合成与吸波性能研究。虽然M型铁氧体在高频段对微波吸收有一定的响应，但是由于响应的频段太过狭隘，导致最终呈现出强而窄的衰减吸波，而且铁氧体的比重大，作为涂覆性材料涂覆在战机上，也增加战机的负载，这些使得它越来越不能满足现代军事战略需求。为解决这个问题，人们开始将M型铁氧体和密度低，电损耗大的导电高分子材料复合在一起，不仅可以大幅度降低材料的密度，同时还可以拓宽其吸波频带。聚苯胺是一种轻质，电导率可调控，易于与电磁波形成阻抗匹配的性能优异的高分子材料，用它与M型铁氧体复合后既可以在比重上较单一的铁氧体有一定的减轻，同时还能在引入聚苯胺后让其阻抗匹配趋于最佳。文献Zhifu He et al.SyntheticMet.2011，161(5):420-425.采用聚苯胺包覆CIP和Fe3O4，得到了一种三元复合的微米级核壳结构的球形粉体，通过引入聚苯胺和CIP来调节复合物的电磁参数，进而得到宽频轻质的微波衰减材料。范慧俐等专利CN201410360925.7报道了聚苯胺/氧化石墨烯/四氧化三铁吸波材料及制备方法；齐暑华等专利CN201310388264.4报道了一种聚苯胺/镀银/钴铁氧体复合材料的制备方法:文献Zheng He et al.J Alloy and Compd.2015，621:194-200.采用聚苯胺包覆表面沉积Ag的M型铁氧体的球形结构粉体。然而，上述现有技术存在的问题是:聚苯胺类的复合物材料大都是球形包覆结构，毫米波衰减效果不好，密度大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料，毫米波衰减效果好，密度小，能在烟幕遮蔽中得到很好应用。本专利技术的另一目的在于提供一种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料的制备方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为:—种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料，其组成及摩尔比为:片状M型铁氧体:纤维形聚苯胺=1:3。 优选地，所述片状M型铁氧体为六角晶型铁氧体。优选地，所述片状M型铁氧体的摩尔配比根据化学通式AB12O19的化学计量数投料，其中A为锶的硝酸盐或硫酸盐，B为铁和三价掺杂元素的硝酸盐或硫酸盐。实现本专利技术另一目的的技术解决方案为:—种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料的制备方法，包括如下步骤:(10)六角晶型铁氧体生成:采用聚丙烯酰胺溶胶凝胶法合成六角晶系掺杂SrFe12 XMX019铁氧体以及未掺杂SrFe 12019铁氧体粉体；(20)铁氧体改性:采用硅烷偶联剂改性六角晶型铁氧体粉体；(30)铁氧体包覆:将由改性铁氧体制备的片状铁氧体表面附着纤维状纳米聚苯胺的复合粉体过滤、洗涤、干燥，得到纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料。优选地，所述(10)六角晶型铁氧体生成步骤包括:(11)溶胶:将Sr2+/Fe3+/M3+金属离子的盐溶解在去离子水中，磁力搅拌下，依次加入络合剂和葡萄糖，所述络合剂为一水合柠檬酸和丙烯酰胺，一水合柠檬酸的物质的量为金属离子物质的量的1.5倍，丙烯酰胺的物质的量为金属离子物质的量的3倍；(12)凝胶:将充分溶解的溶胶，在10rmp的机械搅拌下，于85°C下水浴，蒸干水分，形成凝胶；(13)前驱体制备:将凝胶移入鼓风式烘箱，120°C下烘烤3_5h，取出研磨成粉状前驱体；(14)铁氧体制备:将粉状前驱体在马弗炉中1000°C下煅烧2h，自然降至室温，得到无掺及掺杂的六角晶系铁氧体粉体，其中马弗炉升温速率为4°C /min,。优选地，所述(11)溶胶步骤中，所述Sr27Fe37M3+金属离子盐中Sr 2+/Fe3+金属离子盐为硝酸盐、硫酸盐，所述M3+金属离子盐为La 3+、Ce3+等三价稀土金属离子或过渡金属离子土卜J ΠΤΤ.0优选地，所述(20)铁氧体改性步骤包括:(21)超声分散偶联剂:向三口烧瓶中依次加入无水乙醇、去离子水和硅烷偶联剂，超声分散均匀；(22)水浴搅拌铁氧体:将铁氧体粉体加入分散均匀的偶联剂溶液，在65°C水浴下搅拌3h ；(23)将水浴搅拌后的铁氧体过滤、洗涤，在50°C下真空干燥9h，得到改性铁氧体。优选地，所述(21)超声分散偶联剂步骤中，所述的硅烷偶联剂为KH-550 ( γ _氨丙基三乙氧基硅烷)、ΚΗ-570 ( γ -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)或ΚΗ-580 ( γ -巯丙基二甲氧基娃烧)中的一种。优选地，所述(30)铁氧体包覆步骤包括:(31)复合粉体制备:将改性铁氧体超声分散于水中，在磁力搅拌下，采用原位氧化还原聚合法，制备片状铁氧体表面附着纤维状纳米聚苯胺的复合粉体；(32)复合材料制备:将复合粉体过滤、洗涤，并在50°C真空下干燥，得到纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料。优选地，所述(31)复合粉体制备步骤具体为:在酸性环境下，以苯胺为单体，过硫酸铵为氧化剂，过硫酸铵的滴加速度控制在0.05mL/s,冰水浴条件性下磁力搅拌8h，减压过滤，无水乙醇洗涤2?3次，60°C真空干燥12h，得到片状铁氧体表面附着纤维状纳米聚苯胺的复合粉体。本专利技术与现有技术相比，其显著优点:由于合成的M型铁氧体是由有限个小粒子组成的独特片状结构，合成的复合材料展现出独特的面-线结构，毫米波衰减效果好，密度小，能在烟幕遮蔽中得到很好应用。本专利技术的纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料的制备方法具有如下优点:(I)采用聚丙烯酰胺-溶胶凝胶法制备纳米铁氧体片状粉体，相比传统的溶胶凝胶法陈化时间有很大的缩减，提高了制备效率。(2)铁氧体粉体经硅烷偶联剂改性，使其由亲水性变为亲油性表面，有利于与聚苯胺的复合，提高界面结合力及包覆效果。(3)原位复合时，采用磁力搅拌，由于聚苯胺的导电性，在外加磁力的作用下形成了独特的纤维状结构。(4)纳米聚苯胺包覆掺杂铁氧体的这种面-线结构可以增强入射的电磁波与复合材料的界面接触，进而增加多次散射吸收，与同种类型的核壳结构复合材料相比，具有更好的微波衰减性能，而且制备方法简单，周期短、成本低。下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步的详细描述。【附图说明】图1是本专利技术纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料的制备方法的流程图。图2是图1中六角晶型铁氧体生成步骤的原理图。图3是图1中铁氧体改性步骤的原理图。图4是图1中铁氧体包覆步骤的原理图。图5是实施例1制备的SrFe12O19片状铁氧体的XRD图谱。图6是实施例2制备的SrFelhsLa本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米聚苯胺包覆的铁氧体复合材料，其组成及摩尔比为：片状M型铁氧体：纤维形聚苯胺＝1:3。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：叶明泉，李志涛，韩爱军，陈昕，杜慧，张树婷，臧垚，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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