【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物基吸波材料，涉及一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着技术的进步和社会的发展，人们的日常生活被手机和笔记本电脑等电子设备所包围，这种电子设备可以促进彼此之间的通信，然而，电子设备所带来的电磁污染是不可避免的，并且随着时间的推移变得越来越严重，已成为环保领域的第四大公害，因此，研究人员更加关注微波吸收材料以减少电磁污染。
2、微波吸收材料具有重量轻、宽带宽、涂层薄、反射损失强等特点。传统上，微波吸收材料的研究主要集中在介电或磁损耗材料上，如金属氧化物和碳基材料。然而，使用单一微波损耗材料很难满足微波吸收材料的要求。由于阻抗失配和单一微波损耗机制，单一微波损耗材料无法满足重量轻、厚度薄、吸收特性强和微波吸收带宽的要求。
3、电磁协同策略已被证明是一种有效的方法，可显著降低反射损耗所需的匹配厚度。然而，对于目前的单相吸波材料来说，要在低匹配厚度的情况下提高电磁波吸收效果仍然是一项挑战，而多层结构设计更容易获得高吸收能力以及低匹配厚度，并且使用聚合物基体可以提高材料的应用场景。因此，研究一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料及其制备方法，具有重要意义。
4、基于此，本专利技术旨在提供一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料，满足在低匹配厚度的情况下提高对电磁波吸收效果的要求。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术旨在提供一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料及其制备方法，该方法利用预聚体法、刻蚀法和水热法分别制备了水
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料，该多层水性聚氨酯基复合吸波材料由下至上依次为反射层、匹配层、吸收层、匹配层；所述反射层为mxene@水性聚氨酯，匹配层均为水性聚氨酯，吸收层为四氧化三铁@水性聚氨酯。
4、本专利技术还提供一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料的制备方法，按照如下步骤顺序依次进行：
5、（1）制备水性聚氨酯
6、将22 mmol异氟尔酮二异氰酸酯和10 mmol聚四氢呋喃放入三口瓶中在80-100℃下预聚1-3 h，然后加入10 μl二月桂酸二丁基锡反应2-4 h，接着加入2 mmol姜黄素、8mmol二羟甲基丙酸和20 ml丙酮继续反应2-4 h，最后将体系降温至25-40℃并加入8 mmol三乙胺反应20-40 min后，再加入50 ml去离子水反应10-30 min得到水性聚氨酯；
7、（2）制备mxene
8、将盐酸放入聚四氟乙烯烧杯中并缓慢加入氟化锂在室温以及500-800 rpm下搅拌反应3-8 min，随后缓慢加入钛碳化铝并将烧杯转移到50-70℃油浴中，在600-800 rpm转速下搅拌反应8-14 h，然后将溶液第一次离心后，分别使用浓度为0.5-2 mol/l的盐酸、超纯水洗涤至溶液呈中性为止，最后向离心管中加入20 ml超纯水，震荡20-40 min后进行第二次离心，得mxene；
9、（3）制备四氧化三铁
10、将1.6 g无水三氯化铁和5.9 g二水柠檬酸钠依次溶解在160 ml去离子水中，然后向上述溶液中加入2 g硫脲后，再逐渐加入2 g聚丙烯酸钠，在室温下以300-500 rpm的转速搅拌反应8-14 h，然后将溶液加入到聚四氟乙烯内衬不锈钢反应器中，在160-220℃下反应8-14 h生成四氧化三铁；
11、（4）制备多层水性聚氨酯基复合吸波材料
12、将mxene、四氧化三铁分别与水性聚氨酯混合得到mxene@水性聚氨酯和四氧化三铁@水性聚氨酯；
13、将1200 mg mxene@水性聚氨酯加入聚四氟乙烯模具内敞开体系静置，然后依次将400 mg水性聚氨酯、1100-1600 mg四氧化三铁@水性聚氨酯、400 mg水性聚氨酯加入模具中，并依次敞开体系静置，得到多层水性聚氨酯基复合吸波材料。
14、作为本专利技术制备方法的一种限定，步骤（2）中，所述盐酸、氟化锂和钛碳化铝之间的摩尔比为22.5：4.75：1。
15、作为本专利技术制备方法的另一种限定，步骤（2）中，所述第一次离心的转速为4000-7000 rpm，时间为5-20 min；第二次离心的转速为2000-5000 rpm，时间为10-30 min。
16、作为本专利技术制备方法的第三种限定，步骤（4）中，所述mxene与水性聚氨酯的质量比为200：1000，四氧化三铁与水性聚氨酯的质量比为100-600：1000。
17、作为本专利技术制备方法的第四种限定，步骤（4）中，所述静置时间均为6-12 h。
18、本专利技术通过固化法制备了具有多层结构的mxene/四氧化三铁/水性聚氨酯复合吸波材料，首先将mxene分散在水性聚氨酯中，由于水性聚氨酯中扩链剂姜黄素所带来的二酮及其烯醇式互变结构易与mxene和四氧化三铁粒子表面末端基团之间存在强氢键和π电子相互作用，有利于mxene和四氧化三铁粒子均匀、稳定的分布在水性聚氨酯中，并产生强相互作用力；在反射层与吸收层中间利用水性聚氨酯自身丰富的含n、o基团所形成的大量氢键制备匹配层，使其与两层功能层中的水型聚氨酯产生氢键以及分子链之间的缠绕；最后在吸收层上以同样的原理覆盖一层匹配层，同时这层匹配层起到了保护作用，使功能填料不易被酸腐蚀、氧化等。由于大量强氢键、π电子相互作用以及分子链缠结使得多层结构的mxene/四氧化三铁/水性聚氨酯复合吸波材料具有非常大的断裂伸长率，具有很好的柔性，同时大量的氢键可以使聚氨酯基体具有一定的自修复性能，延长其寿命。
19、mxene/四氧化三铁/水性聚氨酯复合吸波材料的多层结构使其具有不同损耗机制的协同作用、丰富的异质界面以及多重反射散射的综合作用，从而使吸波材料同时具有较低的匹配厚度、优异吸波性能以及丰富的应用场景。当入射的电磁波接触到复合材料的表面层时，匹配层有效地调节了表面层与空气之间的阻抗匹配，这使得更多的电磁波可以进入复合材料。电磁波与吸收层的四氧化三铁粒子相互作用，产生铁磁共振和涡流损耗减少了入射电磁波能量。由于反射层和中间匹配层之间的电导率不同，当入射电磁波接触反射层时会发生阻抗不匹配，因此，一些电磁波被反射并返回到吸收层，并与磁粒子再次发生相互作用。其余的电磁波进入反射层，在mxene表面官能团的偶极子极化下产生极化损耗。此外， mxene和四氧化三铁粒子在水性聚氨酯中存在丰富的界本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料，其特征在于，该多层水性聚氨酯基复合吸波材料由下至上依次为反射层、匹配层、吸收层、匹配层；所述反射层为MXene@水性聚氨酯，匹配层均为水性聚氨酯，吸收层为四氧化三铁@水性聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料的制备方法，其特征在于，按照如下步骤顺序依次进行：
3.根据权利要求2所述的一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述盐酸、氟化锂和钛碳化铝之间的摩尔比为22.5：4.75：1。
4.根据权利要求2所述的一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述第一次离心的转速为4000-7000 rpm，时间为5-20 min；第二次离心的转速为2000-5000 rpm，时间为10-30 min。
5.根据权利要求2所述的一种多层水性聚氨酯基复合吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述MXene与水性聚氨酯的质量比为200：1000，四氧化三铁与水性聚氨酯的质量比为100-600：1000。
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