摘要
导电聚合物.无机纳米粒子复合材料因其兼具组分材料的功能特性以及组分之间的相互作用(化学的、静电的和界面的)产生的协同效应,使其在力学、光学、电学和磁学等方面获得了广泛的应用,已成为当今高分子化学、固体化学、表面化学和材料科学等多学科交叉的前沿领域。聚苯胺由于其容易合成、化学性能稳定及易于掺杂/去掺杂性等特点,成为有机.无机复合材料领域的研究热点之一。更为有趣的是导电聚合物包覆膨胀石墨可以增大复合物的电导率和介电损耗,将铁氧体粒子嵌入膨胀石墨的层间可以减弱磁性粒子的团聚,调控材料的电磁性能。通过调控复合物中组分的含量,可使其获得优良的电磁性能和电磁损耗性能,有望成为一种优良的电磁屏蔽和微波吸收的候选材料。基于该选题,本论文的主要工作如下: 以十二烷基苯磺酸为掺杂剂和表面活性剂,过硫酸铵为氧化剂,通过原位乳液聚合法制备了膨胀石墨/聚苯胺二元复合物；用化学共沉淀法制备了膨胀石墨/钴铁氧体二元复合物;随后分别在此二种复合物上包覆了钴铁氧体和聚苯胺,得到两种不同“核-壳”结构的三元复合物。 利用X-射线衍射(XRD)表征了样品的结构；用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分别观测了样品的形貌和粒径；用热分析仪(TG)测试了样品的热稳定性能。结果表明二元复合物和三元复合物并不是组分间简单的混合,它们之间可能存在相互作用(化学的、静电的和界面的)和协同效应,对复合物的结构、形貌和功能特性产生了较大的影响。 采用四探针电导率仪测定了复合物的室温电导率；振动样品磁强计测定了复合物在外加磁场的室温磁滞回线。结果表明:影响复合物电导率的因素很多,如导电组分的含量,组分间相互作用和协同效应。复合物的导电网络、聚合物分子链的连续性、共轭程度和掺杂水平等。总体上,复合物的电导率随导电组分含量的增加而增大。由于非磁性的导电组份(聚苯胺和膨胀石墨)的贡献,复合物在外加磁场下的饱和磁化强度明显低于纯铁氧体,且随着导电组分含量的增大而减小;在聚合过程中,由于界面作用影响了铁氧体粒子的磁晶各向异性和复合物的表面各向异性,导致复合物的矫顽力总体减小。 用阻抗/材料分析仪在1 MHz-3GHz范围内测定了复合物的微波电磁参数(磁损耗角正切值和介电损耗角正切值)。结果表明:磁损耗角正切值(Tanδm)的增大主要跟铁氧体的体积分数有关,导电组分的组成和含量对介电损耗角正切值(Tanδn)产生较大的影响；复合物的电磁损耗是磁损耗角正切值和介电损耗角正切值的综合结果。用矢量网络分析仪测定被测试样在2～18 GHz范围内的室温复介电常数、复磁导率,并模拟计算了样品的微波吸收性能。结果证实了两种路线制得的三元复合物都具有良好的吸波性能,可以作为吸收和屏蔽电磁波的候选材料。
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