本發(fā)明涉及吸波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含鋇鐵氧體的復(fù)合纖維吸波材料。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對(duì)環(huán)境的影響日益增大。在機(jī)場(chǎng)、機(jī)航班因電磁波干擾無(wú)法起飛而誤點(diǎn)；在醫(yī)院、移動(dòng)電話常會(huì)干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。
碳纖維具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。早期研究中，碳纖維作為樹(shù)脂增強(qiáng)體加入，添加的碳纖維量達(dá)40％甚至更多，這種碳纖維復(fù)合材料對(duì)電磁波幾乎是全反射，只有經(jīng)過(guò)特殊處理的碳纖維才具有一定的吸波性能。其處理方法主要有：將碳纖維的橫截面做成三葉形或有棱角的方形等異型截面；制備螺旋型纖維：對(duì)其進(jìn)行表面改性，在其表面涂覆含有電磁損耗介質(zhì)的樹(shù)脂，沉積一層微小孔穴的碳粉，噴涂鎳或氟化物處理等；采用低溫?zé)铺囟妼?dǎo)率的纖維。
但上述處理方法技術(shù)繁瑣，且導(dǎo)致成本上升較多。近年來(lái)，隨著石墨烯纖維的出現(xiàn)，因?yàn)閮?yōu)秀的性能，在各個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種含鋇鐵氧體的復(fù)合纖維吸波材料，能夠使得材料吸波性能優(yōu)異。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種含鋇鐵氧體的復(fù)合纖維吸波材料，其組成按重量份包括：
環(huán)氧樹(shù)脂基體 40-60
固化劑 2-10
石墨烯纖維 10-30
活性炭纖維 10-20，和
鋇鐵氧體微波吸收劑 5-15
石墨 10-20；其中，
所述石墨烯纖維與活性炭纖維均為纖維束結(jié)構(gòu)，所述石墨烯纖維與活性炭纖維束垂直間隔交錯(cuò)分散在環(huán)氧樹(shù)脂中，形成等間距的陣列，所述間距不超過(guò)10mm，所述鋇鐵氧體微波吸收劑分散在所述石墨烯纖維和活性炭纖維束上，所述石墨均勻分散在所述環(huán)氧樹(shù)脂中。
所述鋇鐵氧體的制備方法，包括：
(1)按照摩爾比1:12:(6-26)的比例將硝酸鋇、硝酸鐵和檸檬酸混合并形成水溶液；
(2)向溶液中加入氨水，直至pH 4-7，水浴85-95℃恒溫加熱1-3小時(shí)使其反應(yīng)；
(3)將反應(yīng)物烘干，得到干凝膠；
(5)將干凝膠于550-750℃下煅燒，保溫1-3小時(shí)，得到BaFe12O19鋇鐵氧體。
經(jīng)X射線衍射圖譜，表明本發(fā)明制備得到的鋇鐵氧體為磁鉛石型六角鋇鐵氧體BaFe12O19。其片徑為8-26μm，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。其矯頑力Hc為368kA/m以上，遠(yuǎn)高于其他方法制備得到的鋇鐵氧體的200kA/m左右。由于矯頑力越大，磁損耗越強(qiáng)，因此吸波性能越好，因此本發(fā)明制備得到的鋇鐵氧體具備更優(yōu)秀的吸波吸能。
本發(fā)明經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，所述纖維雜亂無(wú)序分散在環(huán)氧樹(shù)脂中，或橫向分散在環(huán)氧樹(shù)脂中，其吸波效果均劣于本發(fā)明的垂直分散。本發(fā)明的所述纖維束間隔交錯(cuò)垂直分散，相較于單一材料的分散，其吸波效能明顯提高。
本發(fā)明經(jīng)過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)，將所述石墨分散在環(huán)氧樹(shù)脂中，而四氧化三鐵吸收劑通過(guò)分散在纖維束上進(jìn)而形成陣列，該獨(dú)特結(jié)構(gòu)會(huì)增加吸波性能。
為增加所述吸波材料的性能，本發(fā)明對(duì)所述環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑也做了進(jìn)一步優(yōu)化。
優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹(shù)脂基體原料按重量份組成如下：含磷環(huán)氧樹(shù)脂60-80份，端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂5-11份。
優(yōu)選的，所述固化劑由含氮酚醛樹(shù)脂、苯酚型酚醛樹(shù)脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1組成。本發(fā)明采用上述固化劑，其不僅起到固化環(huán)氧樹(shù)脂的作用，還可以有效阻止石墨烯纖維的團(tuán)聚，增加其分散性能，有利于吸波性能的提高。
本發(fā)明采用特定的環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑與吸波材料配合，并采用特定的復(fù)合纖維束排列方向，及采用石墨和四氧化三鐵形成陣列，使得各個(gè)要素之間產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，來(lái)提高材料的吸波性能。本發(fā)明的吸波材料從10-18GHz都有大于-30dB的反射衰減。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種含鋇鐵氧體的復(fù)合纖維吸波材料，其組成按重量份包括：
環(huán)氧樹(shù)脂基體 40
固化劑 10
石墨烯纖維 30
活性炭纖維 20，和
鋇鐵氧體微波吸收劑 5
石墨 20；其中，
所述石墨烯纖維與活性炭纖維均為纖維束，所述石墨烯纖維與活性炭纖維束垂直間隔交錯(cuò)分散在環(huán)氧樹(shù)脂中，形成等間距的陣列，所述間距不超過(guò)10mm，所述鋇鐵氧體微波吸收劑分散在所述石墨烯纖維和活性炭纖維束上，所述石墨均勻分散在所述環(huán)氧樹(shù)脂中
所述環(huán)氧樹(shù)脂基體原料按重量份組成如下：含磷環(huán)氧樹(shù)脂60-80份，端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂5-11份。
所述固化劑由含氮酚醛樹(shù)脂、苯酚型酚醛樹(shù)脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1組成。
實(shí)施例2
一種含鋇鐵氧體的復(fù)合纖維吸波材料，其組成按重量份包括：
環(huán)氧樹(shù)脂基體 60
固化劑 2
石墨烯纖維 10
活性炭纖維 10，和
鋇鐵氧體微波吸收劑 5；其中，
所述石墨烯纖維與活性炭纖維均為纖維束，所述石墨烯纖維與活性炭纖維束垂直間隔交錯(cuò)分散在環(huán)氧樹(shù)脂中，形成等間距的陣列，所述鋇鐵氧體微波吸收劑均勻分散在所述環(huán)氧樹(shù)脂中。
所述環(huán)氧樹(shù)脂基體原料按重量份組成如下：含磷環(huán)氧樹(shù)脂60-80份，端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂5-11份。
所述固化劑由含氮酚醛樹(shù)脂、苯酚型酚醛樹(shù)脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1組成對(duì)比例1
采用單一石墨烯纖維，其余與實(shí)施例1相同；
對(duì)比例2
采用單一經(jīng)過(guò)表面處理的碳纖維，其余與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3
四氧化三鐵分散于環(huán)氧樹(shù)脂而不是纖維束中，其余與對(duì)比文件1相同。
對(duì)比例1-2所制備的吸波材料從10-18GHz都有小于-18dB的反射衰減，而實(shí)施例1-2的反射衰減均大于-30dB。由此說(shuō)明，相較于單一纖維束，本發(fā)明的混合纖維束間隔排列，效果提高更明顯，二者具備協(xié)同效應(yīng)。
對(duì)比例3與實(shí)施例1對(duì)比說(shuō)明，本發(fā)明通過(guò)將四氧化三鐵吸波材料分散/涂覆在纖維束上構(gòu)成陣列，與分散在環(huán)氧樹(shù)脂中的石墨產(chǎn)生協(xié)同作用。