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(yán)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(dǎo)電性填料和聚合物混合制備的填充型導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料(Conductive Polymer Composites，CPCs)因具有質(zhì)輕、種類多、易于加工等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。碳基材料因其獨(dú)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(yīng)用前景，其中石墨烯和碳納米管又因其比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高和可塑性強(qiáng)而逐漸成為其中的佼佼者。聚苯胺

2、(PANI)因其形貌可控、電導(dǎo)率可調(diào)、耐腐蝕、輕質(zhì)和環(huán)境友好等諸多優(yōu)點(diǎn)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(fù)合填料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和電磁屏蔽性能進(jìn)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(dǎo)率和比較面積的GO/PANI層狀納米復(fù)合材料，探討了其合成機(jī)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(tuán)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(fù)合材料與石蠟按不同比例混合制備樣品并對(duì)其電導(dǎo)率和電磁屏蔽效能進(jìn)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(jī)理對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了探討。
　　(2)通過改變GO、C

4、NTs和苯胺在反應(yīng)液中的比例制備了系列GO/PANI/CNTs納米網(wǎng)狀復(fù)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(duì)其結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征。將最佳合成條件所制備的GO/PANI/CNTs復(fù)合材料與石蠟按不同比例混合制備了系列測試樣品，進(jìn)行了電導(dǎo)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(fù)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(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，還能有效吸收電磁

5、波，在相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的情況下，GO/PANI/CNTs復(fù)合材料呈現(xiàn)出更高的電導(dǎo)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?jǐn)?shù)的GO/PANI復(fù)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(yīng)的薄膜。用光學(xué)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(fù)合材料可以很好的分散到TPU基質(zhì)中，而在WPU中團(tuán)聚嚴(yán)重。用同樣的方法將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的