本發(fā)明涉及無機(jī)功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬表面涂覆吸波涂料中的凹土基吸波劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代及未來戰(zhàn)爭中，雷達(dá)是探測目標(biāo)最可靠的手段，隱身技術(shù)的研究以雷達(dá)隱身為重點。武器系統(tǒng)的隱身能力可以通過外形設(shè)計和使用隱身材料來實現(xiàn)，但對外形的過多要求會引起空氣動力性能的下降，并導(dǎo)致裝容空間的減小和其他損失，所以開展吸波材料的研究成為隱身技術(shù)的關(guān)鍵。己有研究表明,在武器系統(tǒng)的金屬表面涂覆吸波涂料能夠有效減縮雷達(dá)散射截面，降低電磁波信號，達(dá)到隱身效果，在1991年日本NEC實驗室的Lijima發(fā)現(xiàn)了碳納米管，在電磁屏蔽和吸波材料領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值，但是單純使用碳納米管作為吸波劑,可以達(dá)到較為理想的介電損耗,但是對電磁波的磁損耗很小，同時碳納米管親水性較差，在制備吸波材料時易團(tuán)聚，且在500℃高溫空氣條件下易燃燒損耗，而在飛機(jī)的尾噴管等高溫部位，其工作溫度往往在700℃以上，單純使用碳納米管易失去吸波性能。專利(CN104479626B)公開了一種石墨化多壁碳納米管/納米粒子復(fù)合吸波劑及其制備方法，具有良好的吸波性能，但在高溫高速的空氣沖刷下涂層容易剝落，嚴(yán)重影響材料的吸波性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的這一問題，提供一種金屬表面涂覆用凹土基吸波劑及其制備方法。該方法將碳納米管和耐高溫的凹土粉末相結(jié)合，制備出吸波性能優(yōu)異且具有較好耐溫性的吸波劑，改善吸波材料在高溫工作領(lǐng)域的應(yīng)用性。

實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種金屬表面涂覆吸波涂料中的凹土基吸波劑，是將碳納米管和耐高溫的凹土粉末相結(jié)合，具體是通過對普通的凹凸棒粘土進(jìn)行活化、分散處理，得到活化性能優(yōu)良的凹凸棒粘土懸浮液，添加入一定量的碳納米管，利用凹土表面的活性吸附碳納米管得到一維碳納米管/凹土棒土復(fù)合粉體，再通過化學(xué)鍍處理在復(fù)合粉末表面鍍附金屬離子，通過離心、烘干處理后得到得到凹土基吸波劑；所述碳納米管的重量占凹凸棒石粘土粉末重量的10～20％。

進(jìn)一步，所述活化、分散處理具體是將凹凸棒粘土在蒸餾水中用攪拌器攪拌2～4小時，用溶度為lmol/L鹽酸在80～100℃中處理1～3小時；將處理后的懸浮液加入5～10ml的復(fù)合活性劑，再滴加NaOH溶液調(diào)整懸浮液的pH值至6～8，再用十字?jǐn)嚨稊嚢杵饕?500轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?～4小時，靜止10小時后，分離出凹凸棒粘土懸浮液。

其中，所述復(fù)合活性劑包括有機(jī)化合物和非離子表面活性劑，所述有機(jī)化合物和非離子表面活性劑的體積比為1:1～1:2。

該有機(jī)化合物為有機(jī)聚硅氧烷或有機(jī)羧酸；非離子型表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚型活性劑(OP-10)型、失水山梨醇脂肪酸酯型活性劑(S80)型或吐溫-20型。

該有機(jī)聚硅氧烷優(yōu)選為環(huán)氧基聚硅氧烷；機(jī)羧酸為硬脂酸，已二酸；優(yōu)選硬脂酸；非離子型表面活性劑優(yōu)選為烷基酚聚氧乙烯醚型活性劑(OP-10)型。

進(jìn)一步，所述化學(xué)鍍處理是指在凹凸棒粘土懸浮液中加入化學(xué)鍍液在70～90℃的溫度條件下，超聲分散的條件下反應(yīng)1～2h后，靜置10～20min；該化學(xué)鍍液是在去離子水中加入10～20g的六偏磷酸鈉和20～40g的硫酸鎳，滴定氨水調(diào)節(jié)所述化學(xué)鍍液的pH＝8.5～10獲得化學(xué)鍍液。

本發(fā)明還提供上述金屬表面涂覆吸波涂料中的凹土基吸波劑的制備方法，所述制備方法包括以下工藝步驟：

1)、稱量100g細(xì)度為200～400目的凹凸棒粘土放入800～1000ml蒸餾水中用攪拌器攪拌2～4小時，用溶度為lmol/L的50～100ml鹽酸在80～100℃中處理1～3小時；將處理后的懸浮液加入5～10ml的復(fù)合活性劑，再滴加NaOH溶液調(diào)整懸浮液的pH值至6～8，再用十字?jǐn)嚨稊嚢杵饕?500轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?～4小時，靜止10小時后，分離出凹凸棒粘土懸浮液；

2)、向上述分離出的凹凸棒粘土懸浮液中加入10～20g碳納米管，利用凹土表面的活性吸附碳納米管，經(jīng)過10～30min攪拌后，得到凹凸棒粘土懸浮液；

3)、在500ml的去離子水中加入10～20g的六偏磷酸鈉和20～40g的硫酸鎳，滴定氨水調(diào)節(jié)所述化學(xué)鍍液的pH＝8.5～10，獲得化學(xué)鍍液；

4)、在凹凸棒粘土懸浮液加入化學(xué)鍍液在70～90℃的溫度條件下，超聲分散的條件下反應(yīng)1～2h后，靜置10～20min，用離心機(jī)中離心處理2-5次，每次5分鐘，過濾回收固體物；

5)、將回收的固體物在70～100℃干燥24h，用瑪瑙研缽研細(xì)，得到吸波性能優(yōu)異的凹土基吸波劑。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

在凹凸棒粘土粉末表面包裹一層有機(jī)化合物和非離子表面活性劑混合的復(fù)合活性劑，既能抑制凹凸棒粘土粉末間的聚合反應(yīng)，又能提高凹凸棒粘土粉末在水溶液中的相容性和分散性，得到高分散性的凹凸棒粘土懸浮液，再利用碳納米管的高活性，使之吸附在凹土粉末表面，通過六偏磷酸鈉和硫酸鎳制備的化學(xué)鍍液，在凹土/碳納米粉表面鍍金屬離子，提高粉末的吸波性能，從而制備出吸波性能優(yōu)良的復(fù)合粉末。

將制備的復(fù)合粉末與石蠟按照質(zhì)量比為2:3混合均勻，壓制出外徑為7mm，內(nèi)徑為3mm，厚度為2mm、3mm、4mm和5mm不同的樣品，表現(xiàn)出了優(yōu)異的吸波性能，其吸收強(qiáng)，譜帶寬，能實現(xiàn)對5-18GHz范圍內(nèi)電磁波達(dá)90％的吸收，其最高反射損耗可以達(dá)到-44dB(5GHz)。因此該復(fù)合粉末有希望成為對電磁波能夠高效損耗的輕質(zhì)吸波材料。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備的凹土基吸波劑的SEM圖。

具體實施方式

一種金屬表面涂覆用凹土基吸波劑，所述制備方法包括以下工藝步驟：

1、稱量100g細(xì)度為200～400目的凹凸棒粘土放入800～1000ml蒸餾水中用攪拌器攪拌2～4小時，用溶度為lmol/L的50～100ml鹽酸在80～100℃中處理1～3小時；將處理后的懸浮液加入5～10ml的復(fù)合活性劑，再滴加NaOH溶液調(diào)整懸浮液的pH值至6～8，再用十字?jǐn)嚨稊嚢杵饕?500轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?～4小時，靜止10小時后，分離出凹凸棒粘土懸浮液；

2、向上述分離出的凹凸棒粘土懸浮液中加入10～20g碳納米管，利用凹土表面的活性吸附碳納米管，經(jīng)過10～30min攪拌后，得到凹凸棒粘土懸浮液；

3、在500ml的去離子水中加入10～20g的六偏磷酸鈉和20～40g的硫酸鎳，滴定氨水調(diào)節(jié)所述化學(xué)鍍液的pH＝8.5～10，獲得化學(xué)鍍液；

4、在凹凸棒粘土懸浮液加入化學(xué)鍍液在70～90℃的溫度條件下，超聲分散的條件下反應(yīng)1～2h后，靜置10～20min，用離心機(jī)中離心處理2-5次，每次5分鐘，過濾回收固體物；

5、將回收的固體物在70～100℃干燥24h，用瑪瑙研缽研細(xì)，得到吸波性能優(yōu)異的凹土基吸波劑。

步驟(1)中攪拌采用十字?jǐn)嚨稊嚢杵?，攪拌速度?500轉(zhuǎn)/分，鹽酸活化處理加熱采用水浴恒溫器，恒溫80～100℃，利用電動攪拌機(jī)攪拌1～3小時；步驟(2)中攪拌采用行星磨高速攪拌，轉(zhuǎn)速為188r/min；步驟(4)中采用水浴加熱的方式在70～90℃的溫度條件超聲反應(yīng)；步驟(5)采用真空烘干箱進(jìn)行烘干，烘烤溫度為70～100℃，時間為24小時。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:

實施例1：

1、稱量100g細(xì)度為200目的凹凸棒粘土放入1000ml蒸餾水中用攪拌器攪拌2小時，用溶度為lmol/L的100ml鹽酸在80～100℃中處理2小時；將處理后的懸浮液加入5ml的復(fù)合活性劑，所述復(fù)合活性劑包括有機(jī)聚硅氧烷和OP-10，再滴加NaOH溶液調(diào)整懸浮液的pH值至8，再用十字?jǐn)嚨稊嚢杵饕?500轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?小時，靜止10小時后，分離出凹凸棒粘土懸浮液；

2、向上述分離出的凹凸棒粘土懸浮液中加入20g碳納米管，利用凹土表面的活性吸附碳納米管，經(jīng)過30min攪拌后，得到凹凸棒粘土懸浮液；

3、在500ml的去離子水中加入1g的六偏磷酸鈉和30g的硫酸鎳，滴定氨水調(diào)節(jié)所述化學(xué)鍍液的pH＝8.5，獲得化學(xué)鍍液；

4、在凹凸棒粘土懸浮液加入化學(xué)鍍液在70℃的溫度條件下，超聲分散的條件下反應(yīng)2h后，靜置20min，用離心機(jī)中離心處理3次，每次5分鐘，過濾回收固體物；

5、將回收的固體物在80℃干燥24h，用瑪瑙研缽研細(xì)，得到吸波性能優(yōu)異的復(fù)合粉末即為凹土基吸波劑。

將實施例1制備的復(fù)合粉末的表面形貌通過SEM進(jìn)行觀察，如圖1所示：在凹土粉末表面緊密吸附著碳納米管，使得碳納米管減少團(tuán)聚，影響吸波性能，將復(fù)合粉末與石蠟按照質(zhì)量比為2:3混合均勻，壓制出外徑為7mm，內(nèi)徑為3mm，厚度為2mm、3mm、4mm和5mm不同的樣品，表現(xiàn)出了優(yōu)異的吸波性能，其吸收強(qiáng)，譜帶寬，能實現(xiàn)對5-18GHz范圍內(nèi)電磁波達(dá)90％的吸收，其最高反射損耗可以達(dá)到-44dB(5GHz)。；

實施例2：

1、稱量100g細(xì)度為400目的凹凸棒粘土放入900ml蒸餾水中用攪拌器攪拌3小時，用溶度為lmol/L的80ml鹽酸在8℃中處理2小時；將處理后的懸浮液加入8ml的復(fù)合活性劑，所述復(fù)合活性劑包括硬脂酸和OP-10，再滴加NaOH溶液調(diào)整懸浮液的pH值至8，再用十字?jǐn)嚨稊嚢杵饕?500轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?小時，靜止10小時后，分離出凹凸棒粘土懸浮液；

2、向上述分離出的凹凸棒粘土懸浮液中加入15g碳納米管，利用凹土表面的活性吸附碳納米管，經(jīng)過30min攪拌后，得到凹凸棒粘土懸浮液；

3、在500ml的去離子水中加入20g的六偏磷酸鈉和30g的硫酸鎳，滴定氨水調(diào)節(jié)所述化學(xué)鍍液的pH＝10，獲得化學(xué)鍍液；

4、在凹凸棒粘土懸浮液加入化學(xué)鍍液在90℃的溫度條件下，超聲分散的條件下反應(yīng)2h后，靜置20min，用離心機(jī)中離心處理3次，每次5分鐘，過濾回收固體物；

5、將回收的固體物在80℃干燥24h，用瑪瑙研缽研細(xì)，得到吸波性能優(yōu)異的復(fù)合粉末即為凹土基吸波劑。