一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法，步驟如下：在恒定的10℃溫度下，將2.602g衣康酸溶解于燒瓶中的40ml去離子水中，攪拌，然后將無(wú)機(jī)吸波材料加入其中，超聲波攪拌，再將4ml苯胺加入燒瓶中，攪拌，最后將配好的過(guò)硫酸銨溶液滴加進(jìn)燒瓶中，持續(xù)反應(yīng)6小時(shí)后，將燒瓶中的溶液進(jìn)行抽濾洗滌，放入烘箱中進(jìn)行烘干，再經(jīng)研磨后獲得可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料；所述過(guò)硫酸銨溶液是將13.692g過(guò)硫酸銨溶于120mL蒸餾水中配制而成的。相比于傳統(tǒng)的吸波材料，本發(fā)明制得的可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料具有較小的密度和重量，同時(shí)還有較大的吸波范圍，性能優(yōu)異。
【專利說(shuō)明】一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，武器和導(dǎo)彈如果能夠?qū)⒔邮盏降睦走_(dá)波吸收從而達(dá)到隱身的目的，將會(huì)大大提高在戰(zhàn)爭(zhēng)中的戰(zhàn)斗力。此外，日常生活中人們使用的電磁產(chǎn)品越來(lái)越多，因此具有吸波性能電磁屏蔽材料的研究與使用對(duì)保護(hù)人體的安全也具有極大的意義。
[0003]由化學(xué)工業(yè)出版社2004年出版的隱身材料這本書可知，目前常用的吸波材料主要是金屬鐵氧體、金屬微粒和石墨、碳纖維等，金屬材料大多存在密度大、質(zhì)量重等缺點(diǎn)，而碳系材料的吸波范圍又不如鐵氧體等金屬材料的吸波范圍大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法，該方法制得的聚苯胺復(fù)合吸波材料能夠有效地?cái)U(kuò)大吸收入射的電磁波范圍，同時(shí)減少材料的密度和重量。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法，步驟如下:在5~15°C溫度下，將
2.5~2.8g衣康酸溶解于燒瓶中的40~60ml去離子水中，攪拌，然后將無(wú)機(jī)吸波材料加入其中，超聲波攪拌，再將3~5ml苯胺加入燒瓶中，攪拌,最后將配好的過(guò)硫酸銨溶液滴加進(jìn)燒瓶中，持續(xù)反應(yīng)6~10小時(shí)后，將燒瓶中的溶液進(jìn)行抽濾洗滌，放入烘箱中進(jìn)行烘干，再經(jīng)研磨后獲得可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料；所述過(guò)硫酸銨溶液是將13~15g過(guò)硫酸銨溶于100~150mL蒸懼水中配制而成的。
[0007]優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)吸波材料為納米氧化錫。
[0008]優(yōu)選的，所述納米氧化錫的加入量為0.5~4g。
[0009]優(yōu)選的，所述攪拌時(shí)間為30~45分鐘，烘干時(shí)間為22~24小時(shí)。
[0010]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0011]1、相比于傳統(tǒng)的吸波材料，例如鐵氧體、金屬氧化物等，本發(fā)明制得的可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料具有較小的密度和重量，同時(shí)還有較大的吸波范圍，性能優(yōu)異。
[0012]2、本發(fā)明可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法簡(jiǎn)單，成本較低。
[0013]3、本發(fā)明制備的的可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料能溶解于有機(jī)溶劑，具有較好的加工性能，可以方便制成涂料，直接涂覆于需要保護(hù)的物品上面。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明制備方法的工藝流程圖；
[0015]圖2為吸波性能測(cè)試數(shù)據(jù)圖，圖中分別示出聚苯胺與復(fù)合吸波材料PS1 (實(shí)施例1制得，氧化錫加入量為0.6g)的吸波性能測(cè)試結(jié)果；
[0016]圖3為紅外譜圖，圖中分別示出聚苯胺、氧化錫、復(fù)合吸波材料PS1 (實(shí)施例1制得，氧化錫加入量為0.6g)、復(fù)合吸波材料PS2 (實(shí)施例2制得，氧化錫加入量為2.2g)與復(fù)合吸波材料PS3 (實(shí)施例3制得，氧化錫加入量為3.Sg)的紅外譜圖；
[0017]圖4為X射線衍射圖；圖中分別示出氧化錫、復(fù)合吸波材料PS1 (實(shí)施例1制得，氧化錫加入量為0.6g)、復(fù)合吸波材料PS2 (實(shí)施例2制得，氧化錫加入量為2.2g)與復(fù)合吸波材料PS3 (實(shí)施例3制得，氧化錫加入量為3.8g)的X射線衍射數(shù)據(jù)；
[0018]圖5為純聚苯胺的X射線衍射數(shù)據(jù)圖(XRD)；
[0019]圖6為掃描電鏡圖；圖中a為復(fù)合吸波材料PSJ實(shí)施例1制得，氧化錫加入量為
0.6g)的掃描電鏡圖；b為復(fù)合吸波材料PS2 (實(shí)施例2制得，氧化錫加入量為2.2g)的掃描電鏡圖；c為為復(fù)合吸波材料PS3(實(shí)施例3制得，氧化錫加入量為3.8g)的掃描電鏡圖；d為純的氧化錫的掃描電鏡圖；e為純的聚苯胺的掃描電鏡圖；
[0020]圖7為熱重分析數(shù)據(jù)圖；圖中分別示出復(fù)合吸波材料PSJ實(shí)施例1制得，氧化錫加入量為0.6g)、復(fù)合吸波材料PS2 (實(shí)施例2制得，氧化錫加入量為2.2g)與復(fù)合吸波材料PS3(實(shí)施例3制得，氧化錫加入量為3.Sg)的熱重分析數(shù)據(jù)。

【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
[0022]在恒定的5°C溫度下，將2.5g衣康酸溶解于燒瓶中的40ml去離子水中，攪拌半小時(shí)，然后將0.6g納米氧化錫加入其中，繼續(xù)超聲波攪拌半小時(shí)，再將4ml苯胺加入燒瓶攪拌半小時(shí)，最后將配好的過(guò)硫酸銨溶液(13g過(guò)硫酸銨溶于120mL蒸餾水中制得)滴加進(jìn)燒瓶中，持續(xù)反應(yīng)6小時(shí)后，將燒瓶中的溶液進(jìn)行抽濾洗滌，放入烘箱中進(jìn)行烘干24h，再經(jīng)研磨即可獲得可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料。
[0023]實(shí)施例2
[0024]在恒定的10°C溫度下，將2.602g衣康酸溶解于燒瓶中的40ml去離子水中，攪拌半小時(shí)，然后將2.2g納米氧化錫加入其中，繼續(xù)超聲波攪拌半小時(shí)，再將4ml苯胺加入燒瓶攪拌半小時(shí)，最后將配好的過(guò)硫酸銨溶液(13.692g過(guò)硫酸銨溶于120mL蒸餾水中制得)滴加進(jìn)燒瓶中，持續(xù)反應(yīng)6小時(shí)后，將燒瓶中的溶液進(jìn)行抽濾洗滌，放入烘箱中進(jìn)行烘干24h，再經(jīng)研磨即可獲得可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料。
[0025]實(shí)施例3
[0026]在恒定的15°C溫度下，將2.Sg衣康酸溶解于燒瓶中的40ml去離子水中，攪拌半小時(shí)，然后將3.Sg納米氧化錫加入其中，繼續(xù)超聲波攪拌半小時(shí)，再將5ml苯胺加入燒瓶攪拌半小時(shí)，最后將配好的過(guò)硫酸銨溶液(15g過(guò)硫酸銨溶于10mL蒸餾水中制得)滴加進(jìn)燒瓶中，持續(xù)反應(yīng)10小時(shí)后，將燒瓶中的溶液進(jìn)行抽濾洗滌，放入烘箱中進(jìn)行烘干22h，再經(jīng)研磨即可獲得可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料。
[0027]聚苯胺，作為導(dǎo)電高分子，導(dǎo)電性可以在絕緣體、半導(dǎo)體和金屬導(dǎo)體之間廣泛地變化，所以可以擁有較好的吸波性能，同時(shí)，將聚苯胺與具有吸波性能的無(wú)機(jī)材料進(jìn)行復(fù)合，可以在減輕復(fù)合材料密度的同時(shí)，極大地提高材料的吸波性能。聚苯胺還具有環(huán)境穩(wěn)定性好、酸摻雜簡(jiǎn)便易行、電導(dǎo)率高及易合成等優(yōu)點(diǎn)。
[0028]將實(shí)施例1-3所制備的可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料進(jìn)行紅外、xrd、導(dǎo)電性、sem和吸波性能的測(cè)試，具體如圖2-6所示。
[0029]圖2為吸波性能測(cè)試數(shù)據(jù)圖，從圖2中可以看出純的聚苯胺PANI在15.2GHz處有較大的吸收強(qiáng)度，達(dá)到-10.728dB，復(fù)合了氧化錫之后，吸收峰移動(dòng)到了 14.2GHz處，強(qiáng)度下降到-2.62dB，但是吸收范圍>-0.5dB由5GHz擴(kuò)大到了 9GHz。
[0030]圖3為紅外數(shù)據(jù)圖，可以在復(fù)合物中看到PANI的特征吸收峰，分別在513cm-l，81lcm-1, llllcm-1, 1247cm_l, 1295cm_l, 1484cm_l,和 1572cm_l，其中 1484cm-1 和 1572cm-1為苯環(huán)和醌環(huán)C = C和C = N伸縮振動(dòng)峰，Sllcm-1處為芳香族上C-H的伸縮振動(dòng)峰，1247cm-l和1295cm_l為Ar-N中的C-N.+伸縮振動(dòng)峰，Illlcm-1處為摻雜質(zhì)子酸的氫離子的振動(dòng)峰，而513cm-l處為衣康酸的峰，除了聚苯胺的峰之外，在復(fù)合物中還可以看到在620cm-l處出現(xiàn)了一個(gè)新的吸收峰，通過(guò)對(duì)比氧化錫的紅外數(shù)據(jù)可以得知，這個(gè)位置的峰是氧化錫中Sn-O-Sn的對(duì)稱吸收峰。由此可以看出，聚苯胺與氧化錫顆粒發(fā)生了復(fù)合反應(yīng)，形成了新的物質(zhì)。
[0031]圖4為X射線衍射數(shù)據(jù)圖(XRD)，在復(fù)合物中可以看到在2Θ = 22.66°，33.8°，37.92。，51.88。，54.76。，57.8。，61.94。，64.72。，65.88。，71.04。，78.8。出現(xiàn)衍射峰。圖5為純聚苯胺的X射線衍射數(shù)據(jù)圖(XRD)，從衍射數(shù)據(jù)圖中可以看出在復(fù)合物中沒(méi)有看到聚苯胺在2 Θ =6.14°，19.18° ,25.38°處的衍射峰，而且隨著氧化錫含量的增高，衍射峰的強(qiáng)度明顯提升，因此可以推斷，在復(fù)合物中，聚苯胺對(duì)氧化錫的結(jié)晶性能沒(méi)有任何影響，但是氧化錫會(huì)減弱聚苯胺的衍射峰。
[0032]圖6為掃描電鏡圖。從圖6中可以看出純的聚苯胺(e)呈現(xiàn)出納米棒結(jié)構(gòu)，而純的氧化錫(d)為納米顆粒狀，加入氧化錫后，當(dāng)氧化錫加入量比較少的時(shí)候(a)，整體結(jié)構(gòu)還是呈現(xiàn)出納米棒狀，有部分氧化錫被聚苯胺包覆形成殼核結(jié)構(gòu)，隨著氧化錫含量的增加，聚苯胺不能完全包覆氧化錫，就會(huì)出現(xiàn)聚苯胺與氧化錫并存的結(jié)構(gòu)(b)，當(dāng)氧化錫和聚苯胺的含量一樣多的時(shí)候，可以看出，復(fù)合物中含有少量的納米棒結(jié)構(gòu)(C)，聚苯胺與氧化錫混合在一起，聚苯胺的表面覆蓋了氧化錫。
[0033]圖7為熱重分析圖。從圖7中可以看出隨著復(fù)合物中氧化錫含量的增加，PS3>PS2>PS1,復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性增加。
[0034]另外對(duì)復(fù)合吸波材料與聚苯胺的導(dǎo)電性及密度進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下表1、2。
[0035]表1
[0036]

【權(quán)利要求】
1.一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于步驟如下:在5~15°C溫度下，將2.5~2.8g衣康酸溶解于燒瓶中的40~60ml去離子水中，攪拌，然后將無(wú)機(jī)吸波材料加入其中，超聲波攪拌，再將3~5ml苯胺加入燒瓶中，攪拌,最后將配好的過(guò)硫酸銨溶液滴加進(jìn)燒瓶中，持續(xù)反應(yīng)6~10小時(shí)后，將燒瓶中的溶液進(jìn)行抽濾洗滌，放入烘箱中進(jìn)行烘干，再經(jīng)研磨后獲得可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料；所述過(guò)硫酸銨溶液是將13~15g過(guò)硫酸銨溶于100~150mL蒸懼水中配制而成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于:所述無(wú)機(jī)吸波材料為納米氧化錫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于:所述納米氧化錫的加入量為0.5~4g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可溶性聚苯胺復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于:所述攪拌時(shí)間為30~45分鐘，烘干時(shí)間為22~24小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C08G73/02GK104072763SQ201410268539
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】陳凱, 李廷希, 鄭硯萍, 劉杰, 李坤, 姜琳, 王清 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)