聚苯胺納米棒包覆氧化石墨烯和-或碳納米管的制備及其電磁屏蔽性能研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，電磁波污染已經(jīng)給人類的生活帶來了越來越嚴重的危害，目前多采用電磁屏蔽材料來減少其損害，其中以導電性填料和聚合物混合制備的填充型導電聚合物復合材料(Conductive Polymer Composites，CPCs)因具有質(zhì)輕、種類多、易于加工等優(yōu)點而得到廣泛應用。碳基材料因其獨特的結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的性能在CPCs填料領(lǐng)域有很好的應用前景，其中石墨烯和碳納米管又因其比表面積大、機械強度高和可塑性強而逐漸成為其中的佼佼者。聚苯胺

2、(PANI)因其形貌可控、電導率可調(diào)、耐腐蝕、輕質(zhì)和環(huán)境友好等諸多優(yōu)點而受到極大的關(guān)注。本文制備了定向聚苯胺納米棒包覆氧化石墨烯(GO)和/或碳納米管(CNTs)的CPCs復合填料，并對其結(jié)構(gòu)和電磁屏蔽性能進行了研究。
　　(1)利用稀釋聚合的方法在GO表面生長了一層定向聚苯胺納米棒，制得了一種具有較高電導率和比較面積的GO/PANI層狀納米復合材料，探討了其合成機理，發(fā)現(xiàn)了影響GO/PANI表觀形貌的因素主要來自于其表面的靜電排

3、斥力和由表面張力而產(chǎn)生的團聚力，確定了GO/PANI的最佳合成條件。將最佳合成條件下制備的GO/PANI復合材料與石蠟按不同比例混合制備樣品并對其電導率和電磁屏蔽效能進行了測試，發(fā)現(xiàn)其電磁屏蔽效能在不同含量范圍內(nèi)的變化趨勢有所不同，在中間濃度范圍內(nèi)（30-50 wt％）其增長幅度要大于在較高（≥50 wt％）或較低（≤30 wt％）范圍內(nèi)的，用偶極極化、界面極化和電子躍遷三種屏蔽機理對此現(xiàn)象進行了探討。
　　(2)通過改變GO、C

4、NTs和苯胺在反應液中的比例制備了系列GO/PANI/CNTs納米網(wǎng)狀復合材料，確定了最佳合成條件。用FT-IR、UV-vis、XRD和TGA等測試手段對其結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進行了表征。將最佳合成條件所制備的GO/PANI/CNTs復合材料與石蠟按不同比例混合制備了系列測試樣品，進行了電導率和電磁屏蔽性能的測試，發(fā)現(xiàn)其電磁屏蔽效能的變化趨勢與GO/PANI復合材料的基本一致。由于引入其中的CNTs不僅更易形成有效的導電網(wǎng)絡，還能有效吸收電磁

5、波，在相同質(zhì)量分數(shù)的情況下，GO/PANI/CNTs復合材料呈現(xiàn)出更高的電導率和電磁屏蔽效能。
　　(3)通過溶液混合的方法將不同質(zhì)量分數(shù)的GO/PANI復合材料分散到水性聚氨酯(WPU)和熱塑性聚氨酯(TPU)基質(zhì)中，并將其涂覆到表面皿或載玻片上制備了相應的薄膜。用光學顯微鏡、SEM和TEM等測試方法分析了其分散性，發(fā)現(xiàn)疏水性的GO/PANI復合材料可以很好的分散到TPU基質(zhì)中，而在WPU中團聚嚴重。用同樣的方法將不同質(zhì)量分數(shù)的