一种凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料及其制备方法

1.本发明涉及吸波材料领域，具体涉及一种凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料及其制备方法。

背景技术：

2.现代战争中武器系统的隐身能力是决定生存的核心科技，因此开展吸波材料的研究成为隐身技术的关键。己有研究表明,在武器系统表面涂覆吸波材料能够有效降低电磁波信号，达到隐身效果，使用碳纳米管作为吸波剂,可以达到较为理想的介电损耗，但是对电磁波的磁损耗很小，同时碳纳米管亲水性较差，在制备吸波材料时易团聚，且在500℃高温空气条件下易燃烧损耗，而在飞机的尾喷管等高温部位，其工作温度往往在700℃以上，单纯使用碳纳米管易失去吸波性能，文献cn104479626b公开了一种石墨化多壁碳纳米管/纳米粒子复合吸波剂及其制备方法，具有良好的吸波性能，但在高温高速的空气冲刷下涂层容易剥落，严重影响材料的吸波性能。

技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提出了一种凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料及其制备方法。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料，包括以下重量份的原料：
6.水性环氧ab胶20-25份，凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末25-30份，活性剂2-5份，粘合剂2-3份，消泡剂0.1-0.5份，以及稀释剂30-40份。
7.可选地，活性剂选用聚乙二醇辛基苯基醚型非离子型表面活性剂。
8.可选地，粘合剂选用混合粘合剂，由聚乙烯醇缩丁醛与水合硅酸钠按照1:1混合配制。
9.可选地，所述的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末的制备方法包括以下步骤：
10.步骤1、称量100g细度为200-400目的凹凸棒粘土放入800-1000ml蒸馏水中用搅拌器搅拌2-4小时，用溶度为lmol/l的50-100ml盐酸在80-100℃中处理1-3小时；将处理后的悬浮液加入5-10ml的复合活性剂，再滴加naoh溶液调整悬浮液的ph值至6-8，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌2-4小时，静止10小时后，分离出凹凸棒粘土悬浮液；
11.步骤2、将dy(oc3h7)3与水按照摩尔比1：60-80装在回流装置中70℃-80℃充分搅拌2-4h，使异丙醇镝完全水解，将水解后的混合物dyo(oh)在90℃下搅拌，按照hno3和dy(oc3h7)3的摩尔比0.05-0.07:1的量加入hno3，在60℃-85℃继续搅拌2h使得溶液呈现胶状；
12.步骤3、将10g碳纳米管置入玻璃瓶中，然后加入500ml去离子水，加入2-4mltriton x-100非离子表面活性剂在恒温水浴中搅拌，转速保持在350-500r.min-1，将体系温度维持在50℃-55℃；按1:2的体积比向体系中缓慢加入溶胶，滴加氨水，将体系调节至ph为9-10，在50℃条件下超声混合30分钟，再在60℃条件下静置老化12h，冷却至室温，再用去离子水
洗涤3-5次，放入80℃真空干燥箱中干燥24h；在400℃-500℃的大气中煅烧1h，得到表面包裹dy2o3颗粒的碳纳米管；
13.步骤4、向上述分离出的凹凸棒石悬浮液中加入10-20g碳纳米管，利用凹凸棒石表面吸附性粘结碳纳米管，
14.步骤5、在凹凸棒粘土悬浮液在70-90℃的温度条件下，超声分散1-2h后，静置10-20min，用离心机中离心处理2-5次，每次5分钟，过滤回收固体物；
15.步骤6、将回收的固体物在70-100℃干燥24h，用玛瑙研钵研细，得到吸波性能优异的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末。
16.5、一种吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
17.步骤1、取20-25份稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入水性环氧树脂a胶搅拌；
18.步骤2、将25-30份凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末、2-5份活性剂加入到步骤1的混合体系中搅拌；
19.步骤3、取剩余稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入水性环氧树脂b胶、2-3份粘合剂，0.1-0.5份消泡剂，放入十字搅刀搅拌器充分搅拌，制成组分b，待用；
20.步骤4、将组分a与b放入容器中进行搅拌，制成吸波材料。
21.可选地，活性剂选用聚乙二醇辛基苯基醚型非离子型表面活性剂。
22.可选地，粘合剂选用混合粘合剂，由聚乙烯醇缩丁醛与水合硅酸钠按照1:1混合配制。
23.可选地，所述的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末的制备方法包括以下步骤：
24.步骤1、称量100g细度为200-400目的凹凸棒粘土放入800-1000ml蒸馏水中用搅拌器搅拌2-4小时，用溶度为lmol/l的50-100ml盐酸在80-100℃中处理1-3小时；将处理后的悬浮液加入5-10ml的复合活性剂，再滴加naoh溶液调整悬浮液的ph值至6-8，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌2-4小时，静止10小时后，分离出凹凸棒粘土悬浮液；
25.步骤2、将dy(oc3h7)3与水按照摩尔比是1：60-80装在回流装置中70℃-80℃充分搅拌2-4h，使异丙醇镝完全水解，将水解后的混合物dyo(oh)在90℃下搅拌，按照hno3和dy(oc3h7)3的摩尔比0.05-0.07:1的量加入hno3，在60℃-85℃继续搅拌2h使得溶液呈现胶状；
26.步骤3、将10g碳纳米管置入玻璃瓶中，然后加入500ml去离子水，加入2-4mltriton x-100非离子表面活性剂在恒温水浴中搅拌，转速保持在350-500r.min-1，将体系温度维持在50℃-55℃；按1:2的体积比向体系中缓慢加入溶胶，滴加氨水，将体系调节至ph为9-10，在50℃条件下超声混合30分钟，再在60℃条件下静置老化12h，冷却至室温，再用去离子水洗涤3-5次，放入80℃真空干燥箱中干燥24h；在400℃-500℃的大气中煅烧1h，得到表面包裹dy2o3颗粒的碳纳米管；
27.步骤4、向上述分离出的凹凸棒石悬浮液中加入10-20g碳纳米管，利用凹凸棒石表面吸附性粘结碳纳米管；
28.步骤5、在凹凸棒粘土悬浮液在70-90℃的温度条件下，超声分散1-2h后，静置10-20min，用离心机中离心处理2-5次，每次5分钟，过滤回收固体物；
29.步骤6、将回收的固体物在70-100℃干燥24h，用玛瑙研钵研细，所述的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末。
30.本发明的有益效果：对
31.本发明相比现有技术具有以下优点：
32.在凹凸棒粘土粉末表面包裹一层有机化合物和非离子表面活性剂混合的复合活性剂，既能抑制凹凸棒粘土粉末间的聚合反应，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悬浮液，再利用碳纳米管的高活性，使之吸附在凹凸棒石粉末表面，通过水性环氧树脂进行表面固化，在各类基体表面形成吸波效率优异的涂层，工艺简单方便，可用于大规模设备与场地表面进行施工处理。
具体实施方式
33.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例1：
35.一种凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料，通过如下重量份的原料制成：水性环氧ab胶20份，凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末25份，活性剂5份，粘合剂2份，消泡剂0.5份，稀释剂30份。
36.制备方法如下：
37.步骤1、取20份稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入水性环氧树脂a胶，充分搅拌，搅拌速度为2500转/分，搅拌时间为50分钟。
38.步骤2、将凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末、活性剂加入到步骤(1)的混合体系中，充分搅拌，搅拌时间为1-2小时。
39.步骤3、取剩余稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入水性环氧树脂b胶、粘合剂，消泡剂，放入十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为2000转/分，搅拌时间为30分钟，制成组分b，待用。
40.步骤4、将组分a与b放入容器中进行搅拌，在电动搅拌机以200转/分速度搅拌30分钟，制成吸波材料，将搅拌好的喷涂材料通过专用喷涂设备能够在各类基体表面均匀的涂覆，干燥2h后，达到良好的吸波效果。
41.凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末制备方法包括以下工艺步骤：
42.步骤1、称量100g细度为300目的凹凸棒粘土放入800ml蒸馏水中用搅拌器搅拌2小时，用溶度为lmol/l的80ml盐酸在80℃中处理2小时；将处理后的悬浮液加入5ml的复合活性剂，再滴加naoh溶液调整悬浮液的ph值至7，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌3小时，静止10小时后，分离出凹凸棒粘土悬浮液。
43.步骤2、将异丙醇镝(dy(oc3h7)3)与水按照摩尔比是1：60装在回流装置中70℃充分搅拌3h，使异丙醇镝完全水解，将水解后的混合物dyo(oh)在90℃下搅拌，按照hno3和dy(oc3h7)3的摩尔比0.05:1的量加入hno3，在60℃继续搅拌2h使得溶液呈现胶状，待用。
44.步骤3、将10g碳纳米管置入玻璃瓶中，然后加入500ml去离子水，加入4mltriton x-100非离子表面活性剂在恒温水浴中搅拌，转速保持在350r.min-1，将体系温度维持在50℃。按1:2的体积比向体系中缓慢加入溶胶，滴加氨水，将体系调节至ph为10，在50℃条件下超声混合30分钟，再在60℃条件下静置老化12h，冷却至室温，再用去离子水洗涤3-5次，放
入80℃真空干燥箱中干燥24h。最后，在400℃的大气中煅烧1h，得到表面包裹dy2o3颗粒的碳纳米管。
45.步骤4、向上述分离出的凹凸棒石悬浮液中加入10g碳纳米管，利用凹凸棒石表面吸附性粘结碳纳米管，
46.步骤5、在凹凸棒粘土悬浮液在90℃的温度条件下，超声分散2h后，静置20min，用离心机中离心处理2次，每次5分钟，过滤回收固体物；
47.步骤6、将回收的固体物在100℃干燥24h，用玛瑙研钵研细，得到吸波性能优异的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末；
48.其中，所述复合改性剂包括有机化合物和非离子表面活性剂，所述有机化合物和非离子表面活性剂的体积比为1:1，有机化合物为已二酸；非离子型表面活性剂(op-10)型活性剂；
49.实施例2：
50.一种凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料，通过如下重量份的原料制成：水性环氧ab胶25份，凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末30份，活性剂4份，粘合剂3份，消泡剂0.5份，稀释剂40份。
51.制备方法如下：
52.步骤1、取25份稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入水性环氧树脂a胶，充分搅拌，搅拌速度为2000转/分，搅拌时间为40分钟；
53.步骤2、将凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末、活性剂加入到步骤(1)的混合体系中，充分搅拌，搅拌时间为2小时；
54.步骤3、取剩余稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入水性环氧树脂b胶、粘合剂，消泡剂，放入十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500转/分，搅拌时间为60分钟，制成组分b，待用；
55.步骤4、将组分a与b放入容器中进行搅拌，在电动搅拌机以500转/分速度搅拌30分钟，制成吸波材料，将搅拌好的喷涂材料通过专用喷涂设备能够在各类基体表面均匀的涂覆，干燥2h后，达到良好的吸波效果。
56.凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末制备方法包括以下工艺步骤：
57.步骤1、称量100g细度为200目的凹凸棒粘土放入800ml蒸馏水中用搅拌器搅拌4小时，用溶度为lmol/l的80ml盐酸在100℃中处理3小时；将处理后的悬浮液加入8ml的复合活性剂，再滴加naoh溶液调整悬浮液的ph值至6，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌4小时，静止10小时后，分离出凹凸棒粘土悬浮液；
58.步骤2、将异丙醇镝(dy(oc3h7)3)与水按照摩尔比是1：70装在回流装置中80℃充分搅拌4h，使异丙醇镝完全水解，将水解后的混合物dyo(oh)在90℃下搅拌，按照hno3和dy(oc3h7)3的摩尔比0.07:1的量加入hno3，在60℃-85℃继续搅拌2h使得溶液呈现胶状，待用；
59.步骤3、将10g碳纳米管置入玻璃瓶中，然后加入500ml去离子水，加入3mltriton x-100非离子表面活性剂在恒温水浴中搅拌，转速保持在350r.min-1，将体系温度维持在50℃。按1:2的体积比向体系中缓慢加入溶胶，滴加氨水，将体系调节至ph为10，在50℃条件下超声混合30分钟，再在60℃条件下静置老化12h，冷却至室温，再用去离子水洗涤3-5次，放入80℃真空干燥箱中干燥24h。最后，在400℃-500℃的大气中煅烧1h，得到表面包裹dy2o3颗
粒的碳纳米管。
60.步骤4、向上述分离出的凹凸棒石悬浮液中加入15g碳纳米管，利用凹凸棒石表面吸附性粘结碳纳米管，
61.步骤5、在凹凸棒粘土悬浮液在90℃的温度条件下，超声分散2h后，静置20min，用离心机中离心处理4次，每次5分钟，过滤回收固体物；
62.步骤6、将回收的固体物在100℃干燥24h，用玛瑙研钵研细，得到吸波性能优异的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末；
63.其中，所述复合改性剂包括有机化合物和非离子表面活性剂，所述有机化合物和非离子表面活性剂的体积比为1:1.5，有机化合物为硬脂酸；非离子型表面活性剂为s80型活性剂。
64.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
65.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：

1.一种凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性环氧ab胶20-25份，凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末25-30份，活性剂2-5份，粘合剂2-3份，消泡剂0.1-0.5份，以及稀释剂30-40份。2.根据权利要求1所述的凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料，其特征在于，所述的活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚型非离子型表面活性剂。3.根据权利要求1所述的凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料，其特征在于，所述粘合剂为混合粘合剂，由聚乙烯醇缩丁醛与水合硅酸钠按照1:1混合配制。4.根据权利要求1所述的凹凸棒石增强碳纳米管吸波材料，其特征在于，所述的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末的制备方法包括以下步骤：步骤1、称量100g细度为200-400目的凹凸棒粘土放入800-1000ml蒸馏水中用搅拌器搅拌2-4小时，用溶度为lmol/l的50-100ml盐酸在80-100℃中处理1-3小时；将处理后的悬浮液加入5-10ml的复合活性剂，再滴加naoh溶液调整悬浮液的ph值至6-8，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌2-4小时，静止10小时后，分离出凹凸棒粘土悬浮液；步骤2、将dy(oc3h7)3与水按照摩尔比1：60-80装在回流装置中70℃-80℃充分搅拌2-4h，使异丙醇镝完全水解，将水解后的混合物dyo(oh)在90℃下搅拌，按照hno3和dy(oc3h7)3的摩尔比0.05-0.07:1的量加入hno3，在60℃-85℃继续搅拌2h使得溶液呈现胶状；步骤3、将10g碳纳米管置入玻璃瓶中，然后加入500ml去离子水，加入2-4mltriton x-100非离子表面活性剂在恒温水浴中搅拌，转速保持在350-500r.min-1，将体系温度维持在50℃-55℃；按1:2的体积比向体系中缓慢加入溶胶，滴加氨水，将体系调节至ph为9-10，在50℃条件下超声混合30分钟，再在60℃条件下静置老化12h，冷却至室温，再用去离子水洗涤3-5次，放入80℃真空干燥箱中干燥24h；在400℃-500℃的大气中煅烧1h，得到表面包裹dy2o3颗粒的碳纳米管；步骤4、向上述分离出的凹凸棒石悬浮液中加入10-20g碳纳米管，利用凹凸棒石表面吸附性粘结碳纳米管，步骤5、在凹凸棒粘土悬浮液在70-90℃的温度条件下，超声分散1-2h后，静置10-20min，用离心机中离心处理2-5次，每次5分钟，过滤回收固体物；步骤6、将回收的固体物在70-100℃干燥24h，用玛瑙研钵研细，得到吸波性能优异的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末。5.一种吸波材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1、取20-25份稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入水性环氧树脂a胶搅拌；步骤2、将25-30份凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末、2-5份活性剂加入到步骤1的混合体系中搅拌；步骤3、取剩余稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入水性环氧树脂b胶、2-3份粘合剂，0.1-0.5份消泡剂，放入十字搅刀搅拌器充分搅拌，制成组分b，待用；步骤4、将组分a与b放入容器中进行搅拌，制成吸波材料。6.根据权利要求5所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，活性剂选用聚乙二醇辛基苯基醚型非离子型表面活性剂。7.根据权利要求5吸波材料的制备方法，其特征在于，粘合剂选用混合粘合剂，由聚乙烯醇缩丁醛与水合硅酸钠按照1:1混合配制。
8.根据权利要求5吸波材料的制备方法，其特征在于，所述的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末的制备方法包括以下步骤：步骤1、称量100g细度为200-400目的凹凸棒粘土放入800-1000ml蒸馏水中用搅拌器搅拌2-4小时，用溶度为lmol/l的50-100ml盐酸在80-100℃中处理1-3小时；将处理后的悬浮液加入5-10ml的复合活性剂，再滴加naoh溶液调整悬浮液的ph值至6-8，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌2-4小时，静止10小时后，分离出凹凸棒粘土悬浮液；步骤2、将dy(oc3h7)3与水按照摩尔比是1：60-80装在回流装置中70℃-80℃充分搅拌2-4h，使异丙醇镝完全水解，将水解后的混合物dyo(oh)在90℃下搅拌，按照hno3和dy(oc3h7)3的摩尔比0.05-0.07:1的量加入hno3，在60℃-85℃继续搅拌2h使得溶液呈现胶状；步骤3、将10g碳纳米管置入玻璃瓶中，然后加入500ml去离子水，加入2-4mltriton x-100非离子表面活性剂在恒温水浴中搅拌，转速保持在350-500r.min-1，将体系温度维持在50℃-55℃；按1:2的体积比向体系中缓慢加入溶胶，滴加氨水，将体系调节至ph为9-10，在50℃条件下超声混合30分钟，再在60℃条件下静置老化12h，冷却至室温，再用去离子水洗涤3-5次，放入80℃真空干燥箱中干燥24h；在400℃-500℃的大气中煅烧1h，得到表面包裹dy2o3颗粒的碳纳米管；步骤4、向上述分离出的凹凸棒石悬浮液中加入10-20g碳纳米管，利用凹凸棒石表面吸附性粘结碳纳米管；步骤5、在凹凸棒粘土悬浮液在70-90℃的温度条件下，超声分散1-2h后，静置10-20min，用离心机中离心处理2-5次，每次5分钟，过滤回收固体物；步骤6、将回收的固体物在70-100℃干燥24h，用玛瑙研钵研细，所述的凹凸棒石/碳纳米管吸波剂粉末。