本發(fā)明涉及電磁波吸收材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高性能石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料的制備。

背景技術(shù)：

電磁波吸收材料是指能夠有效地吸收、衰減投射到表面上的電磁波，通過材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗將電磁能轉(zhuǎn)換成熱能等其它形式的能量或使電磁波因干涉而消失的一類功能材料。導(dǎo)電纖維、金屬粉末、羰基鐵等傳統(tǒng)的電磁波吸收材料存在吸收能力不強(qiáng)、比重大、吸收頻帶單一、制備工藝相對復(fù)雜等缺點(diǎn)；而新型的電磁波吸收材料要求具有“薄、輕、寬、強(qiáng)”的特點(diǎn)，未來理想的電磁波吸收材料則應(yīng)滿足多頻譜隱身、環(huán)境適應(yīng)、耐高溫、抗沖擊、抗核輻射、耐海洋氣候等更高的要求。因此，在對傳統(tǒng)電磁波吸收材料進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)的同時(shí)，突破局限，努力探索以石墨烯、納米材料等為主的新型電磁波吸收材料，研究新的吸波機(jī)理，是目前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

石墨烯具有質(zhì)輕、比表面積大、導(dǎo)電性能好和介電常數(shù)高等優(yōu)異性能，采用不同化學(xué)組成的納米材料(如納米金屬及氧化物、納米磁性金屬粒子)對石墨烯片層進(jìn)行修飾，可得到石墨烯納米復(fù)合材料。石墨烯片層和納米粒子的有效結(jié)合，可以使納米粒子作為石墨烯片層間的間隔物質(zhì)，減小石墨烯片層的凝聚和重堆積；同時(shí)還可以有效減少具有高表面能的納米粒子的團(tuán)聚，尤其是存在磁相互作用的磁性顆粒。石墨烯片層和納米粒子間的協(xié)同作用不僅可以使石墨烯基復(fù)合材料的很多性能得到增強(qiáng)，而且還可以賦予其許多優(yōu)異的新性能。因此，此種納米復(fù)合材料在科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景，是一類具有巨大應(yīng)用潛能的新型材料。

近年來，將石墨烯片層與磁性元素(fe,co,ni)有機(jī)結(jié)合，得到的石墨烯基磁性復(fù)合材料可以應(yīng)用在電磁波吸收、靶向藥物、環(huán)境水處理、能源和信息存儲(chǔ)、磁共振成像等領(lǐng)域。在電磁波吸收材料領(lǐng)域，feni合金是一種十分重要的軟磁材料，它具有優(yōu)異的磁性能，如高磁飽和率、高磁導(dǎo)率和低磁各向異性常數(shù)等，被廣泛應(yīng)用于感應(yīng)器、電磁屏蔽、磁制冷、磁記錄頭等領(lǐng)域。

天然橡膠作為一種重要的粘結(jié)劑，在工業(yè)生產(chǎn)、軍事領(lǐng)域、民用領(lǐng)域等具有廣泛的應(yīng)用，但是在現(xiàn)有報(bào)道中，將110份炭黑加入到天然橡膠中，其吸波性能僅為-13.6db；將110份炭黑和30份羰基鐵粉加入到天然橡膠基體中，吸波性能為-19.2db，其填料用量大、吸波性能差的缺點(diǎn)限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。因此，研制石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收復(fù)合材料具有巨大的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有的電磁波吸收材料存在的組分單一、電磁波吸收性能相對較差、填料用量大的問題，提供了一種高性能石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料的制備。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種石墨烯/fenix納米復(fù)合粒子的制備方法，包括以下步驟：

（1）將石墨烯、feso4·7h2o、niso4·6h2o加入到乙醇/水溶液（乙醇與水的混合溶液）中，攪拌混合均勻；fe²⁺鹽與ni²⁺鹽的物質(zhì)的量的比例為1:1~20，fe²⁺鹽與ni²⁺鹽溶液總濃度為0.01~10mol/l，石墨烯的用量為fe²⁺鹽與ni²⁺鹽總質(zhì)量的0.01~30%；

（2）將上述溶液置于水浴中，在劇烈的機(jī)械攪拌下加熱至70~75℃，通入n2，然后緩慢滴加naoh溶液，調(diào)節(jié)ph至9~13，待形成穩(wěn)定的褐色膠狀溶液后，以緩慢滴加水合肼溶液，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，磁析分離，超聲水洗，得到石墨烯/fenix復(fù)合納米粒子；所述水合肼溶液與fe²⁺鹽的物質(zhì)的量的比例為30:1。

本發(fā)明所述制備方法中，所述劇烈的機(jī)械攪拌指的是攪拌時(shí)液體整體自上而下呈漩渦狀態(tài)。制備獲得的石墨烯/fenix復(fù)合納米粒子中x為ni²⁺鹽與fe²⁺鹽的物質(zhì)的量的比例數(shù)值。

另外，本發(fā)明提供了一種高性能石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料的制備，采用上述制備方法制備獲得的石墨烯/fenix復(fù)合納米粒子加入到天然膠乳中，加入橡膠助劑，超聲分散，干燥，得到高性能石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料。

優(yōu)選的，石墨烯/fenix復(fù)合納米粒子占天然膠乳總質(zhì)量的0.1%~30%。若天然膠乳中石墨烯/fenix復(fù)合納米粒子的添加量過少，則對電磁波吸收材料的吸波性能影響不大；若若天然膠乳中石墨烯/fenix復(fù)合納米粒子的添加量過大，能夠更進(jìn)一步的提高電磁波吸收材料的吸波性能，但是影響電磁波吸收材料的機(jī)械性能。因此，本發(fā)明優(yōu)選的石墨烯/fenix復(fù)合納米粒子的添加量為較適宜的。

具體實(shí)施時(shí)，所述橡膠助劑為平平加“o”、硫磺、zno以及zdc助劑。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)電磁波吸收材料的應(yīng)用領(lǐng)域來添加其他橡膠助劑。

與現(xiàn)有電磁波吸收材料相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明提供的種石墨烯/fenix納米復(fù)合粒子可應(yīng)用于電磁波吸收材料中以提高其吸波性能；

（2）本發(fā)明制備的石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料具有優(yōu)異的穩(wěn)定的電磁波吸收性能；

（3）本發(fā)明的生產(chǎn)原料易得、生產(chǎn)成本低、制備方法簡單且反應(yīng)條件溫和、合成過程中涉及的有機(jī)溶劑較少。

附圖說明

圖1為石墨烯/fenix納米復(fù)合粒子的xrd圖。圖中a表示石墨烯/feni1納米復(fù)合粒子，b表示石墨烯/feni4納米復(fù)合粒子。

圖2為石墨烯/feni納米復(fù)合粒子的sem照片。

圖3為石墨烯/feni/天然橡膠納米復(fù)合粒子的sem照片。

圖4為厚度為5mm的石墨烯/fenix/天然橡膠復(fù)合材料的電磁波吸收圖。由圖可以看出：黑色曲線為純天然橡膠基體的電磁波吸收；其他兩條曲線分別為石墨烯/feni1/天然橡膠和石墨烯/feni4/天然橡膠復(fù)合材料的電磁波吸收。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：一種高性能石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料的制備

（1）將2.78gfeso4?7h2o（0.01mol）、2.63gniso4?6h2o（0.01mol）、0.0541g石墨烯（1%）加入到20ml乙醇/水溶液中，超聲攪拌1h；將混合溶液倒入到圓底三口燒瓶中，接通n2并調(diào)節(jié)其流量，水浴條件下加熱至70℃，在500r/min的劇烈機(jī)械攪拌下，以1滴/秒的速度滴加naoh溶液，調(diào)節(jié)ph至9，待反應(yīng)形成穩(wěn)定的褐色膠狀溶液后，以1滴/秒的速度滴加15ml的水合肼溶液（0.3mol），反應(yīng)完成后，在n2氛圍下冷卻至室溫，磁析分離后，超聲水洗，得到石墨烯/feni納米復(fù)合粒子。

（2）將0.1g（5%）納米復(fù)合粒子加入到2g天然膠乳中，加入平平加“o”、硫磺、zno、zdc助劑，超聲分散，干燥，則得到石墨烯/feni/天然橡膠電磁波吸收復(fù)合材料，其電磁波吸收效能能夠達(dá)到-19.57db。

實(shí)施例二：一種高性能石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料的制備

（1）將2.78gfeso4?7h2o（0.01mol）、2.63gniso4?6h2o（0.01mol）、0.1082g石墨烯（2%）加入到20ml乙醇/水溶液中，超聲攪拌1h；將混合溶液加入到圓底三口燒瓶中，接通n2并調(diào)節(jié)流量，水浴條件下加熱至75℃，在500r/min的劇烈機(jī)械攪拌下，以1滴/秒的速度滴加naoh溶液，調(diào)節(jié)ph至10，待反應(yīng)形成穩(wěn)定的褐色膠狀溶液后，以1滴/秒的速度滴加15ml水合肼溶液（0.3mol），反應(yīng)完成后，在n2氛圍下冷卻至室溫，磁析分離后，超聲水洗，則得到石墨烯/feni納米復(fù)合粒子。

（2）將0.1g（10%）納米復(fù)合粒子加入到1g天然膠乳中，加入平平加“o”、硫磺、zno、zdc助劑，超聲分散，干燥，則制得石墨烯/feni/天然橡膠電磁波吸收復(fù)合材料，其電磁波吸收效能能夠達(dá)到-26.43db。

實(shí)施例三：一種高性能石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料的制備

（1）將2.78gfeso4?7h2o（0.01mol）、10.52gniso4?6h2o（0.04mol）、0.0541g石墨烯（0.4%）加入到25ml乙醇/水溶液中，超聲攪拌1h；將混合溶液加入到圓底三口燒瓶中，接通n2并調(diào)節(jié)流量，水浴條件下加熱至75℃，在500r/min的劇烈機(jī)械攪拌下，以1滴/秒的速度滴加naoh溶液，調(diào)節(jié)ph至11，待反應(yīng)形成穩(wěn)定的褐色膠狀溶液后，以1滴/秒的速度滴加15ml水合肼溶液，反應(yīng)完成后，在n2氛圍下冷卻至室溫，磁析分離后，超聲水洗，得到石墨烯/feni4納米復(fù)合粒子。

（2）將0.2g（20%）納米復(fù)合粒子加入到1g天然膠乳中，加入平平加“o”、硫磺、zno、zdc助劑，超聲分散，干燥，則得到石墨烯/feni4/天然橡膠電磁波吸收復(fù)合材料，其電磁波吸收效能能夠達(dá)到-34.86db。

實(shí)施例四：一種高性能石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料的制備

（1）將2.78gfeso4?7h2o（0.01mol）、26.3gniso4?6h2o（0.1mol）、0.0029g石墨烯（0.01%）加入到11l乙醇/水溶液中，超聲攪拌1h；將混合溶液加入到圓底三口燒瓶中，接通n2并調(diào)節(jié)流量，水浴條件下加熱至75℃，在500r/min的劇烈機(jī)械攪拌下，以1滴/秒的速度滴加naoh溶液，調(diào)節(jié)ph至12，待反應(yīng)形成穩(wěn)定的褐色膠狀溶液后，以1滴/秒的速度滴加15ml水合肼溶液，反應(yīng)完成后，在n2氛圍下冷卻至室溫，磁析分離后，超聲水洗，得到石墨烯/feni4納米復(fù)合粒子。

（2）將0.001g（0.1%）納米復(fù)合粒子加入到1g天然膠乳中，加入平平加“o”、硫磺、zno、zdc助劑，超聲分散，干燥，則得到石墨烯/feni4/天然橡膠電磁波吸收復(fù)合材料，其電磁波吸收效能能夠達(dá)到-10.04db。

實(shí)施例五：一種高性能石墨烯/fenix/天然橡膠電磁波吸收材料的制備

（1）將2.78gfeso4?7h2o（0.01mol）、52.6gniso4?6h2o（0.2mol）、16.61g石墨烯（30%）加入到21ml乙醇/水溶液中，超聲攪拌1h；將混合溶液加入到圓底三口燒瓶中，接通n2并調(diào)節(jié)流量，水浴條件下加熱至75℃，在500r/min的劇烈機(jī)械攪拌下，以1滴/秒的速度滴加naoh溶液，調(diào)節(jié)ph至13，待反應(yīng)形成穩(wěn)定的褐色膠狀溶液后，以1滴/秒的速度滴加15ml水合肼溶液，反應(yīng)完成后，在n2氛圍下冷卻至室溫，磁析分離后，超聲水洗，得到石墨烯/feni4納米復(fù)合粒子。

（2）將0.3g（30%）納米復(fù)合粒子加入到1g天然膠乳中，加入平平加“o”、硫磺、zno、zdc助劑，超聲分散，干燥，則得到石墨烯/feni4/天然橡膠電磁波吸收復(fù)合材料，其電磁波吸收效能能夠達(dá)到-40.13db。