一种基于CuZn@C的吸波棉无纺布的制备方法和应用

本发明涉及吸波材料，尤其涉及一种基于cuzn@c的吸波棉无纺布的制备方法和应用。背景技术：1、随着电子信息技术的不断发展，无处不在电磁波污染对人们的日常生活中以及工业生产带来了诸多不利的影响。医学研究表明，人体接受过量的电磁辐射不仅会引起身体内分泌失调，还会导至视力的下降，男性性功能下降衰退，以及女性月经周期混乱等疾病，严重过量的电磁辐射甚至会诱导机体细胞发生癌变，造成不可挽回的伤害。2、随着对吸波材料的研究不断探索与研究，用于可穿戴电磁防护类产品的吸微波材料种类趋于多元化，然而常见的吸波材料如石墨烯，金属纳米粉末，磁性金属等且由于单一的损耗机制限制吸波材料只能在特定较窄的频段内实现吸波性能，难以实现更优异的吸波性能和更宽的有效吸波频带。近年来，金属有机骨架(mofs)因其具有精细可调性、超高的比表面积和均匀的孔隙，成本低以及易制备的优点被广泛报道与研究，同时经高温碳化处理后可得到具有高孔隙率和均匀孔隙结构的mofs衍生材料，其多孔结构增大了材料的比表面积，降低了自身密度，有利于增强电磁波的多重反射与散射。同时，多金属mof相比于单金属mof具有更加优异的吸波性能，其通过不同金属与有机配位体形成多种配位键，促进了电磁波输入下的偶极子极化与介面弛豫，提高了材料的吸波性能。3、棉织品因其成本低廉，易于加工，良好的透气性、柔软性、可降解性等优点成为在整个服装产业占据主导地位。棉无纺布也称非织造棉布，是由定向的或随机的纤维组成，其保留了棉织品所述的全部优点与特性，同时还具有手感柔软、吸湿性好、与皮肤亲和力强、无刺激、不产生静电、表面不掉毛等特点，被广泛运用在人们的日常生活中，如一次性面巾，口罩，一次性防护服等。其与材料较好的亲和特性可有效运用于可穿戴电磁防护产品的研制与应用中。4、聚二甲基硅氧烷(pdms)是一种高分子有机硅化合物，其在室温环境下具有良好的介电性能(介电常数为2.7，介电损耗值为0.035)，因此与大气具有优异的阻抗匹配特性，使得入射的电磁波能够更加有效的进入内部而非表面反射，被广泛运用于柔性雷达天线的研究与应用中。同时，pdms其具有良好的化学稳定性，不与常见的酸碱等化合物进行反应，被认为是无毒，惰性的有机材料，常被运用于材料的封装与保护。此外，pdms还具有良好的可拉升性，运用于织物的封装不仅能提升其耐腐蚀性能，还能保持织物原有的柔性，在柔性可穿戴领域中具有广泛的应用前景。5、然而，现目前传统的电磁防护类产品普遍存在吸波涂料与结构体的粘附力差、吸收基体密度较大、耐腐蚀性和耐洗性差，以及涂层易氧化等问题，将不可避免地使产品的防电磁辐射功能降低甚至失效。同时，大多数织物通过刮涂以及喷涂的涂覆方式在表面附着吸波材料，往往伴随着大量热固性粘接剂的使用，将不可避免的对棉质品的柔性以及弹性带来负面的影响，降低了用户在产品使用时的舒适度6、如公开号为cn206999754u的专利公开了一种由棉无纺布与吸波无纺布交替铺层，并通过热压粘接成型的吸波无纺布材料，通过电磁波在内部多层中的多次反射与散射达到吸波的效果。然而该材料存在明显的材质偏硬的缺点，不利于在柔性可穿戴防护产品中的推广使用。公开号为cn105714553a的专利公开了一种吸波无纺布材料，该材料使用羧甲基纤维素钠作为涂层粘接剂，将吸波材料乙炔黑涂覆于无纺布表面，然而吸波基体乙炔黑的吸波机制单一，因此所制备的材料吸波性能不高，且粘接剂固化后所得吸波无纺布的柔性差，易脆断，无法应用于可穿戴电磁防护产品。技术实现思路1、为解决目前传统吸波织物的吸波性能不高，吸波剂与结构体的粘附力差、吸收剂密度较大、材料的耐腐蚀性和耐洗性差，以及涂层易氧化等问题，本发明公开了一种双金属mof衍生物cuzn@c负载棉无纺布，并通过柔性透波材料pdms对其进行粘接与封装，即一种基于cuzn@c的吸波棉无纺布的制备方法和应用。2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于cuzn@c的吸波棉无纺布的制备方法，包括以下步骤：3、s1、将可溶性cu盐、zn盐，按照一定的质量比加入水中，通过磁力搅拌形成均匀的金属盐溶液；4、s2、称取有机配体溶于水中，通过磁力搅拌形成均匀的有机配体溶液；5、s3、将有机配体溶液加入金属盐溶液中，通过磁力搅拌混合均匀，随后通过离心法收集沉淀，洗涤并干燥，得到十字花状的cuzn mof；6、s4、将cuzn mof置于管式炉中，在保护气体氛围下进行高温碳化处理，获得双金属mof衍生物cuzn@c；7、s5、将pdms的a组分与b组分以一定质量比均匀混合，加入正己烷，通过磁力搅拌混合均匀，获得粘接溶液；8、s6、将mof衍生物cuzn@c按一定质量比加入到粘接溶液中，通过超声分散均匀，获得吸波涂料；9、s7、将棉无纺布用水洗涤除去表面杂质并烘干，随后置于吸波涂料中，通过真空浸渍法使cuzn@c纳米颗粒被棉无纺布有效吸附；10、s8、将浸渍后的棉无纺布置于烘箱中固化，得到基于cuzn@c的吸波棉无纺布。11、本发明一个较佳实施例中，在所述s1的步骤中，所述cu盐和所述zn盐分别为cu(no3)2·3h2o和zn(no3)2·6h2o，摩尔比为1:1.5。12、本发明一个较佳实施例中，在所述s1的步骤中，所述cu(no3)2·3h2o和所述zn(no3)2·6h2o混合物与所述水的质量比为1:25～30。13、本发明一个较佳实施例中，在所述s2的步骤中，所述有机配体为二甲基咪唑或苯并咪唑中的一种，所述有机配体与所述水的质量比为1:12～20。14、本发明一个较佳实施例中，在所述s3的步骤中，所述离心法的条件为：离心机转速为3000～5000r/min，离心时间为5～8min，收集沉淀后，用水以及乙醇清洗3～6次。15、本发明一个较佳实施例中，在所述s4的步骤中，所述保护气体为氮气、氩气、氦气、氖气或氪气中的一种或多种；所述cuzn mof的碳化温度为700～900℃。16、本发明一个较佳实施例中，在所述s5的步骤中，所述pdms中a组分与b组分的质量比为10:1；所述pdms与所述正己烷的质量比为1:5。17、本发明一个较佳实施例中，在所述s6的步骤中，所述mof衍生物cuzn@c在所述粘接溶液中的加入量为25wt％～35wt％。18、本发明一个较佳实施例中，在所述s7的步骤中，所述真空浸渍的相对大气压强为-0.8～-1mpa，浸渍时间为30min。19、本发明一个较佳实施例中，在所述s8的步骤中，所述固化的条件为：处理温度为50～80℃，处理时间为20～25h。20、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：21、(1)本发明提供了一种基于cuzn@c的吸波棉无纺布的制备方法和应用，通过将cuzn mof高温碳化获得一种双金属mofs衍生物cuzn@c，其多孔结构有利于增强电磁波的多重反射与散射，且不同金属与有机配位体形成多种配位键，促进了电磁波输入下的偶极子极化与介面弛豫，提高了材料的吸波性能。同时，cuzn@c多孔结构增大了材料自身的比表面积，降低了密度，运用于可穿戴电磁防护类产品将有效的降低使用者的负重感。22、(2)本发明中使用的pdms粘接剂相比于传统的热固性树脂具有更加优异的介电性能(介电常数为2.7，介电损耗值为0.035)，增加了材料与外部环境的阻抗匹配，有利于入射的电磁波进入棉无纺布，实现吸波基体cuzn@c对入射电磁波的吸收。23、(3)本发明中制备得到的吸波棉无纺布在具有优异吸波性能的同时，保持了一定的柔性，同时具有良好的耐腐蚀以及抗氧化性，在可穿戴电磁防护类产品中具有广阔的应用前景。