水性聚丙烯酸酯-聚苯胺-四氧化三鐵復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、當(dāng)前，聚苯胺-四氧化三鐵電磁材料已被廣泛研究，然而現(xiàn)有的合成手段多以傳統(tǒng)的物理共混或是通過在苯胺聚合的過程中對(duì)四氧化三鐵（Fe3O4）進(jìn)行包覆，但這些方法在使用乳化劑的同時(shí)，對(duì)Fe3O4表面的親疏水性造成影響，從而使得聚苯胺（PANI）對(duì)Fe3O4的包覆受到阻礙，相關(guān)材料的磁性也不能很好地表達(dá)，并且PANI-Fe3O4粉末沒有載體很難在應(yīng)用層面有所作用。針對(duì)上述科學(xué)問題，本文首先通過引入交聯(lián)單體二乙二醇二丙烯酸酯（DEGDA）改善聚丙烯

2、酸酯相關(guān)性能，接著在此基礎(chǔ)上通過化學(xué)鍵連引入γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）改性的Fe3O4得到具有磁性的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料，然后通過pickering乳液聚合法以Fe3O4為穩(wěn)定劑使其覆載到PANI表面，最后將PANI-Fe3O4粉末和水性聚丙烯酸酯乳液通過物理共混，制得水性聚丙烯酸酯/聚苯胺-四氧化三鐵（PA/PANI-Fe3O4）復(fù)合材料。通過相關(guān)測(cè)試，得出以下結(jié)論：
　　（1）以DEGDA為交聯(lián)單體，通過

3、乳液聚合法合成了水性聚丙烯酸酯。隨著DEGDA的加入，聚丙烯酸酯樹脂的拉伸強(qiáng)度由3.6MPa提高到了8.9MPa，斷裂伸長(zhǎng)率由107.7％增長(zhǎng)到257.1%，吸水率由24.7%下降至13.1%；乳液的粒徑由108.5nm減小至89.8nm，多分散系數(shù)（PDI）逐漸變大，但相對(duì)變化幅度不明顯，乳膠粒間的體系分散均勻；隨著交聯(lián)單體DEGDA的增多乳液的粘度逐漸變大，動(dòng)態(tài)模量增加，損耗因子減小，彈性增強(qiáng)。
　　（2）以硅烷偶聯(lián)劑KH57

4、0為修飾劑，通過接枝反應(yīng)，制得表面帶有雙鍵的Fe3O4納米粒子。紅外光譜（FTIR）和X-射線衍射儀（XRD）表明，通過KH570改性的Fe3O4在表面獲得碳碳雙鍵的同時(shí)其晶型結(jié)構(gòu)并沒有改變。KH570的用量對(duì)改性納米Fe3O4粒子活化率的研究表明，F(xiàn)e3O4納米粒子與KH570最佳質(zhì)量比為1:6。振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）表明，改性后的Fe3O4飽和磁強(qiáng)度略微下降，為45.2 emu/g。
　?。?）將表面帶有雙鍵的Fe3O4加入

5、混合單體中，后經(jīng)分步乳化，利用乳液聚合法制得水性聚丙烯酸酯/四氧化三鐵（PA/Fe3O4）復(fù)合材料。通過對(duì)PA/Fe3O4乳液的粒徑變化和透射電鏡（TEM）分析，改性Fe3O4納米粒子的加入使聚丙烯酸酯乳液粒徑變大的同時(shí)乳膠粒間也產(chǎn)生了一定的粘連。由掃描電鏡（SEM）觀察到，改性Fe3O4納米粒子在聚丙烯酸酯中具有很好地相容性，但是添加量達(dá)到4%時(shí)，部分改性Fe3O4納米粒子出現(xiàn)了團(tuán)聚的現(xiàn)象。通過Fe3O4的添加量對(duì)PA/Fe3O4復(fù)合

6、材料熱穩(wěn)定性和磁性的探究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性先降低后增強(qiáng)，當(dāng)加入量達(dá)到3%時(shí)，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定開始顯著增強(qiáng)；在外加磁場(chǎng)下，復(fù)合材料的飽和磁強(qiáng)度隨著Fe3O4的增多而增大，加入量為4%時(shí)飽和磁強(qiáng)度為26.7emu/g，且在室溫下具有超順磁性。
　?。?）以KH550改性的Fe3O4為納米顆粒穩(wěn)定劑，利用pickering乳液聚合法制得PANI-Fe3O4復(fù)合材料，后經(jīng)機(jī)械攪拌，將PANI-Fe3O4粉末和水性聚丙烯酸酯經(jīng)由物理共

7、混制得PA/PANI-Fe3O4電磁屏蔽材料。利用能譜對(duì)PANI-Fe3O4復(fù)合材料表面進(jìn)行了元素分析，結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4納米顆粒成功的覆載到PANI表面。通過熱重的分析證明了改性Fe3O4納米粒子作為穩(wěn)定劑的加入對(duì)PANI的熱穩(wěn)定性得到了一定的改善。隨著酸濃度的增加， PANI-Fe3O4復(fù)合材料的電導(dǎo)率由7.1×10-6 S/cm增加到9.75 S/cm，飽和磁強(qiáng)度由32.6 emu/g下降到3.8 emu/g。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀