一种宽频高导锰锌铁氧体材料及其制备方法与流程

本发明涉及锰锌铁氧体，具体为一种宽频高导锰锌铁氧体材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子技术的广泛应用，无线电广播、移动电话、电视以及微波技术等事业的迅速发展和普及，电磁辐射已成为一类新型污染物，电磁波对环境和人体均有极大的危害，因此电磁防护成为当下研究的热点；根据目前吸波材料的发展现状，传统的电磁屏蔽材料主要通过电磁波的反射达到屏蔽的目的，很难满足日益提高的隐身技术所提出的薄、宽、轻、强的综合要求，因此有必要开发一类对电磁波具有高吸收和低反射的防护材料。

2、将吸波材料用于电子设备，可减少电磁波的辐射强度，从而减少电磁污染以确保人体健康；铁氧体作为吸波材料时具有高磁导率，具有高矫顽力，且相对介电常数较小，有利于阻抗匹配，增强电磁波的透射和衰减，有望实现在高频段吸收微波，但是其密度大、温度稳定性小和介电损耗低，并且仍存在吸收频带窄、吸收强度较弱等问题，所以单一的铁氧体吸波材料根本无法满足强吸收和宽频带的要求，因而常将两种电磁波吸收材料进行复合，使得新材料具有优异的特性，从而可改善单一吸波材料的不足；导电聚合物是一类具有共轭长链结构、良好的介电性能、介电损耗能力比较强，可以弥补铁氧体介电损耗的不足，例如专利cn102344648b公开了一种导电聚合物/磁性材料复合的吸波材料，由a-铁氧体、聚(3，4-二氧乙基)噻吩和环氧树脂或聚氨酯等有机粘结剂组成，反射损耗值最好达到-17db，吸波性能得到一定改善，但是仍然存在吸收频宽窄，不适合应用在对吸收频宽要求较高的场合。

3、本发明首先合成含席夫碱的聚噻吩导电聚合物，接着制备出掺镧型锰锌铁氧体，利用物理混合法将二者结合在一起，保留有铁氧体和聚合物的特征官能团，具有吸收强度高、吸收频带宽且磁性能优异的特点。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：提供了一种宽频高导锰锌铁氧体材料及其制备方法，得到磁性能良好、吸收频带宽的新型吸波材料。

2、本发明的技术方案是：

3、一种宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，所述宽频高导锰锌铁氧体材料包括以下重量份数的组分：70-300份聚噻吩席夫碱导电聚合物和100份掺镧型锰锌铁氧体。

4、所述制备方法按以下步骤进行：将聚噻吩席夫碱导电聚合物和掺镧锰锌铁氧体置于烧杯中，加入四氢呋喃，超声处理20-40min，接着在转速为1500-3000r/min下机械搅拌1-2h，混合均匀后，过滤，去离子水洗涤，干燥后得到宽频高导锰锌铁氧体材料。

5、优选的，所述掺镧型锰锌铁氧体的制备方法按以下步骤进行：将氧化铁、氧化锰、氧化锌、氧化镧和晶界强化剂加入到球磨机中进行球磨，接着加入到马弗炉中，在温度为850-1000℃预烧1-4h，随炉冷至室温，接着进行二次球磨，然后将混合粉末压制成型，进行烧结，烧结温度为1300-1450℃，时间为3-5h，自然冷却，得到掺镧型锰锌铁氧体。

6、优选的，所述晶界强化剂为caco3、sio2、al2o3中的任意一种。

7、优选的，所述按重量份数计，氧化铁为55-65份、氧化锰为20-35份、氧化锌为5-15份、氧化镧为0.02-0.2份、晶界强化剂为0.1-0.5份。

8、优选的，所述聚噻吩席夫碱导电聚合物的制备方法按以下步骤进行：

9、（1）向反应烧瓶中加入2-咪唑甲醛和n,n-二甲基甲酰胺，搅拌均匀，加入噻吩-3-胺，搅拌反应，反应结束后，加入去离子水，析出沉淀，过滤，甲醇重结晶，干燥后得到噻吩席夫碱中间体。制备工艺如下：

10、

11、（2）向反应烧瓶中加入氯化铁和氯仿，搅拌均匀，加入噻吩席夫碱中间体和噻吩，搅拌进行聚合反应，反应结束后，过滤，去离子水洗涤，干燥后得到聚噻吩席夫碱导电聚合物。制备工艺机理如下：

12、

13、优选的，所述步骤（1）中按重量份数计，2-咪唑甲醛为100份，噻吩-3-胺为95-110份。

14、优选的，所述步骤（1）中反应温度为20-35℃，反应时间为5-12h。

15、优选的，所述步骤（2）中按重量份数计，氯化铁为300-520份，噻吩席夫碱中间体为20-65份，噻吩为100份。

16、优选的，所述步骤（2）中聚合反应温度为25-40℃，聚合反应时间为8-16h。本发明的有益的技术效果是：

17、本发明通过2-咪唑甲醛与噻吩-3-胺反应，生成噻吩席夫碱中间体，然后噻吩席夫碱中间体与噻吩在三氯化铁的作用下发生聚合反应，得到聚噻吩席夫碱导电聚合物，接着通过控制镧的掺杂量和添加晶界强化剂，利用固相法合成掺镧型锰锌铁氧体，最后采用物理混合法，将聚噻吩席夫碱导电聚合物和掺镧型锰锌铁氧体超声混合，得到宽频高导锰锌铁氧体材料。

18、采用物理混合法制备，未破坏聚噻吩席夫碱导电聚合物和掺镧型锰锌铁氧体任一组分的组织结构，保留了有铁氧体和聚合物的特征官能团，既含“磁性”基元又含“导电”基元，使得复合材料同时具有导电性和磁性能；锰锌铁氧体具有较大的电阻率，电磁波比较容易进入材料内部实现电磁阻抗匹配，使得其磁损耗性能突出；聚噻吩席夫碱导电聚合物和掺镧型锰锌铁氧体之间存在化学键合作用，一定程度上减小了铁氧体纳米粒子的团聚，添加适量稀土镧元素后，会在铁氧体中形成一定缺陷，这样有利于提高材料的比表面积，进而增强了材料的磁导率和磁性能。

19、含杂原子的聚噻吩席夫碱导电聚合物由于极化和介电损耗会产生反射损耗，可以与金属离子配位形成金属络合物，增加了复合材料的介电损耗和复介电常数，改善了复合材料的阻抗匹配，减少了入射界面上电磁波的反射；聚合物中席夫碱结构具有很好导电性和优良的配位能力，能与锰锌铁氧体中的镧离子形成配位，席夫碱以单、双键的共轭来传递电荷，其双键电子旋转使其具有磁性，共轭结构与金属离子配合产生了附加极化能力和新的电子转移特性，同时金属离子中的单电子自旋又可以产生磁损耗效应；此外稀土镧的钉扎作用影响畴壁运动，能增大畴壁共振引起的损耗，进而有效提高复合材料的微波吸收能力。

20、本发明制备的宽频高导锰锌铁氧体材料相对于单一组分的锰锌铁氧体和聚噻吩席夫碱导电聚合物而言，呈现出更优异的综合吸波能力，且通过调节复合聚噻吩席夫碱导电聚合物的添加量，可以实现控制有效提高吸收强度和有效吸收频带宽度，从而达到新型吸波材料所要求的“薄、轻、宽、强”的要求，进一步拓宽了锰锌铁氧体材料的应用范围。

技术特征：

1.一种宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述宽频高导锰锌铁氧体材料包括以下重量份数的组分：70-300份聚噻吩席夫碱导电聚合物和100份掺镧型锰锌铁氧体；

2.根据权利要求1所述的宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述掺镧型锰锌铁氧体的制备方法按以下步骤进行：将氧化铁、氧化锰、氧化锌、氧化镧和晶界强化剂加入到球磨机中进行球磨，接着加入到马弗炉中，在温度为850-1000℃预烧1-4h，随炉冷至室温，接着进行二次球磨，然后将混合粉末压制成型，进行烧结，烧结温度为1300-1450℃，时间为3-5h，自然冷却，得到掺镧型锰锌铁氧体。

3.根据权利要求1所述的宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述晶界强化剂为caco3、sio2、al2o3中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述按重量份数计，氧化铁为55-65份、氧化锰为20-35份、氧化锌为5-15份、氧化镧为0.02-0.2份、晶界强化剂为0.1-0.5份。

5.根据权利要求1所述的宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述聚噻吩席夫碱导电聚合物的制备方法按以下步骤进行：

6.根据权利要求5所述的宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中按重量份数计，2-咪唑甲醛为100份，噻吩-3-胺为95-110份。

7.根据权利要求5所述的宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中反应温度为20-35℃，反应时间为5-12h。

8.根据权利要求5所述的宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中按重量份数计，氯化铁为300-520份，噻吩席夫碱中间体为20-65份，噻吩为100份。

9.根据权利要求5所述的宽频高导锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中聚合反应温度为25-40℃，聚合反应时间为8-16h。

技术总结
本发明涉及锰锌铁氧体技术领域，且公开了一种宽频高导锰锌铁氧体材料及其制备方法，采用物理混合法制备出既含“导电”基元，又含“磁性”基元的复合材料，锰锌铁氧体具有较大的电阻率，电磁波比较容易进入材料内部实现电磁阻抗匹配，使得其磁损耗性能突出；聚噻吩席夫碱导电聚合物可与金属离子配位形成金属络合物，增加了复合材料的介电损耗，减少了入射界面上电磁波的反射；席夫碱结构以单、双键的共轭来传递电荷，其双键电子旋转使其具有磁性，同时稀土镧的钉扎作用增大了畴壁共振引起的损耗，进而有效提高复合材料的磁性能和吸波性能，使得制备的锰锌铁氧体材料兼具宽频、高导的优异性能。

技术研发人员：杨美华
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>南通华兴磁性材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24