聚苯胺及其复合吸波材料的制备

论文摘要

本论文通过研究导电聚苯胺材料的电导率随处理工艺的变化,制备了导电率较高的聚苯胺材料,并分析了分散乳化工艺对无机粒子在DBSA-An形成的乳液中分散行为的影响,通过优化工艺得到稳定的乳液,从而制备了聚苯胺与无机吸波粒子的复合材料。论文研究了超声处理时间、超声工作电流等乳化工艺对产物性能的影响。结果表明:超声场的存在对聚苯胺的乳液聚合有利,可以稳定乳化体系,减少乳化剂用量,细化粒径并改善电性能。超声场下合成聚苯胺的最佳工艺为:将An水溶液与DBSA水溶液混合（nAn:nDBSA=2:1）,200mA超声下缓慢搅拌1h,冰水浴下于30min内滴加氧化剂APS（nAn:nAPS=1:1）水溶液,反应1h,停止超声,继续反应5h。论文分析了剪切时间、超声工作电流、超声时间等分散乳化工艺参数对无机粒子在DBSA-An形成的乳液中分散行为的影响。结果表明:剪切乳化对颗粒在DBSA-An乳液体系中的分散有决定性影响,超声起辅助稳定作用。将无机粒子与An混合,再加入DBSA水溶液,通过高速剪切和超声振荡,在乳化的同时进行机械分散,可以得到颗粒稳定悬浮的乳液体系。对于SiCN纳米粉悬浮体系,10000r/min高速剪切2min,200mA超声30min,10000r/min高速剪切5min,可保持分散体系在6h内稳定悬浮。对于加入铁磁性颗粒的SiCN纳米粉悬浮体系,200mA超声60min,10000r/min高速剪切12min,250mA超声30min,可保持分散体系基本稳定。在上述工作的基础上,结合不同的无机粒子吸波剂制备了吸波涂层,并对其吸收性能进行了表征。结果表明:含3.98wt% CIP、3.56wt% NiLa0.15Fe1.45O4、3.93wt% Ni0.2Zn0.8Fe2O4的涂层可将电磁波吸收频带展宽至9.5-18GHz。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 材料的吸波机理
• 1.3 吸波材料的分类及发展
• 1.3.1 铁氧体材料
• 1.3.2 羰基铁粉
• 1.3.3 高分子材料
• 1.3.4 陶瓷材料
• 1.3.5 等离子体
• 1.3.6 纳米材料
• 1.3.7 手性材料
• 1.4 导电高分子聚苯胺
• 1.5 聚苯胺导电机理
• 1.5.1 定态间电子跃迁-质子交换模型
• 1.5.2 金属岛模型
• 1.5.3 极子和双极子相互转化模型
• 1.6 聚苯胺的合成
• 1.6.1 化学氧化法聚合
• 1.6.2 电化学方法聚合
• 1.7 聚苯胺的掺杂
• 1.7.1 一步掺杂法
• 1.7.2 掺杂-脱掺杂-再掺杂
• 1.7.3 二次掺杂
• 1.8 聚苯胺的复合
• 1.9 课题的意义及主要研究内容
• 1.9.1 研究目的及意义
• 1.9.2 研究内容
• 1.9.3 技术路线及可行性
• 第2章 导电聚苯胺的合成
• 2.1 实验
• 2.1.1 实验原料及仪器
• 2.1.2 PANI 合成
• 2.1.3 PANI 膜的制备
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 粒径受乳化方式的影响
• 2.2.2 电导率受乳化方式的影响
• 2.2.3 膜层电导率受成膜剂的影响
• 2.2.4 超声处理的综合影响
• 2.3 本章小结
• 第3章 无机粒子的分散
• 3.1 实验
• 3.1.1 实验原料及仪器
• 3.1.2 SiCN 粉体的分散
• 3.1.3 铁磁性颗粒的分散
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 SiCN 粉体悬浮分散工艺
• 3.2.2 工艺参数对SiCN 粉体分散的影响
• 3.2.3 SiCN 粉体分散工艺优化
• 3.2.4 铁磁性颗粒悬浮性能
• 3.2.5 工艺参数对铁磁性颗粒分散的影响
• 3.2.6 铁磁性颗粒分散工艺优化
• 3.3 本章小结
• 第4章 导电聚苯胺/无机粒子复合及吸波涂层的制备
• 4.1 实验
• 4.1.1 实验原料及仪器
• 4.1.2 PANI/SiCN 复合材料的合成
• 4.1.3 PANI/SiCN 涂层的制备
• 4.1.4 PANI/无机粒子复合材料的制备
• 4.1.5 PANI/无机粒子吸波涂层的制备
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 PANI/SiCN 复合材料
• 4.2.2 PANI/SiCN/铁磁性粒子复合材料
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文及所取得的研究成果
• 致谢
• 详细摘要