[0006] 为了解决目前存在的上述问题,本发明提供一种碳纳米管钛酸钡聚苯胺复合材料的制备方法。采用该方法制备的复合材料具有优异的吸波材料,该吸波材料具有高介电性能,并且其阻抗匹配频率可调得到了调节。
[0007] 为了达到上述发明目的,本发明采用以下技术方案:
[0008] 一种碳纳米管钛酸钡聚苯胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:取30-50mg碳纳米管钛酸钡复合材料,将其分散到20-30ml去离子水中,再加入20-25mg十二烷基苯磺酸钠,超声条件下反应2h,得悬浮液;将5mmol苯胺单体和1-8ml的0.5-5mol/L的盐酸,在不断搅拌下,逐次添加至悬浮液体系中,得到悬浮体系;将5mmol的过硫酸铵溶解到10ml的去离子水中,得到过硫酸铵溶液;将悬浮体系和过硫酸铵溶液均预冷至-10-0℃,然后将过硫酸铵溶液滴以1-2ml/min的速度加至悬浮液体系中,在冰浴下反应5-24h,最后将所得产物用去离子水和乙醇反复清洗至无色,得到碳纳米管钛酸钡聚苯胺复合材料。
[0009] 碳纳米管钛酸钡复合材料虽然具有良好的吸波性能,但是其在阻抗匹配吸波频率可调上却存在着不足,通过将聚苯胺与碳纳米管钛酸钡复合材料形成三元异质结构并制备得到三元复合材料后,从而实现导电性能可控,其实现形式是以调节加入的酸浓度达到的。
[0010] 作为优选,所述悬浮体系或滴加有硫酸铵溶液的悬浮体系中还加入10-30mg二甲基亚砜。
[0011] 随着温度的降低,会朝着有利于悬浮体系和过硫酸铵溶液的反应进行,但是随着温度的降低,反应体系中会出现结冰现象,为了确保反应能够顺利进行,就要避免结冰对反应的不利影响,当加入二甲基亚砜后,不仅可以使得体系的冰点降低,同时二甲基亚砜能够加速硫酸铵的反应,促使反应向正方向进行。
[0012] 作为优选,所述悬浮体系或滴加有硫酸铵溶液的悬浮体系中还加入10-20mg的羧甲基纤维素。
[0013] 在本发明中,在碳纳米管钛酸钡复合材料包覆的聚苯胺与基材的结合强度不稳定,加入羧甲基纤维素可以提高聚苯胺与基材的结合强度,省去了对制备的产品后续的处理工序,节省了工艺时间。从而不仅优化了制备工艺,并且提高了产品的稳定性能。
[0014] 作为优选,所述碳纳米管钛酸钡复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0015] (1)将碳纳米管添加到浓硝酸中,在115℃下,搅拌反应6小时,浓硝酸与碳纳米管的重量比为50:1;反应结束后,冷却并过滤,然后采用去离子水将碳纳米管清洗至中性;
[0016] (2)钛酸钡前驱体的制备
[0017] 将5mmol的醋酸钡溶解到5ml冰醋酸和20ml无水乙醇的混合溶液中,在60℃的水浴中搅拌30min,以充分溶解,得到溶液A;
[0018] 将5mmol钛酸异丙酯溶解到10ml无水乙醇和1ml去离子水的混合溶液中,搅拌15min,使充分溶解,得到溶液B;
[0019] 按照Ba和Ti的摩尔比为1:1,对B和A进行计量,然后将计量好的溶液B加入到溶液A中,充分混匀后,在60℃水浴下反应2-3h,最后在室温下陈化24h以上后,得到钛酸钡前驱体;
[0020] (3)碳纳米管钛酸钡复合材料的制备
[0021] 将步骤(1)处理后的碳纳米管100mg分散于40-60ml钛酸钡前驱体中,超声分散30min后为悬浮液,再将悬浮液于40℃水浴中,搅拌条件下保持4h,最后将悬浮液过滤,所得产物于氩气气氛下,700℃煅烧2-3h,得到碳纳米管钛酸钡复合材料。
[0022] 作为优选,所述步骤(3)中,超声前还加入50-80mg的乙二胺四乙酸二钠。
[0023] 由于聚苯胺在钛酸钡表面形成后结合强度不稳定,乙二胺四乙酸二钠能够提高聚苯胺与钛酸钡的结合强度,从而聚苯胺的包覆厚度。
[0024] 本发明与现有技术相比,本发明的方法制备的面料具有以下优点:
[0025] 1、本发明的碳纳米管钛酸钡聚苯胺复合材料具备更好的吸波性能,其质量较轻、其吸波频段较宽、吸收率好;
[0026] 2、本发明制备的复合材料不仅具备高介电性能,并且其阻抗匹配频率可调得到了调节;
[0027] 3、本发明的制备方法,可以通过对加入酸的浓度达到对导电性能的控制,得到更好的阻抗匹配吸波频率可调的吸波材料。
[0028] 4、本发明的工艺步骤简单,能够直接通过过硫酸铵反应对包覆有钛酸钡的碳纳米管进行包覆。