[發(fā)明專利]聚吡咯/Fe3O4/納米石墨薄片復(fù)合材料及其制備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910021887.1
• 申請日: 2009-03-20
• 公開（公告）號: CN101525436A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莫尊理;王君;馮超;史華鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 西北師范大學(xué)
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;C08K3/04;C08K3/22;C08L79/04
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 張英荷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚合物/無機(jī)氧化物/石墨納米復(fù)合材料的制備，特別涉及一種聚吡咯/Fe₃O₄/納米石墨薄片導(dǎo)電復(fù)合材料；本發(fā)明同時還涉及一種及其聚吡咯/Fe₃O₄/納米石墨薄片復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

含有共軛雙鍵的導(dǎo)電高分子材料聚吡咯(Ppy)，由于穩(wěn)定性好，易合成，與其他導(dǎo)電高分子材料相比有較高的導(dǎo)電能力，被用于制作生物感應(yīng)器、功能分子膜、二次電池和非線性光學(xué)裝置等。聚吡咯上午這些性質(zhì)與聚吡咯的形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。而它的形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)則由合成方法、平衡離子以及其他很難同時控制的因素共同決定。通常情況下，聚吡咯質(zhì)地脆、不熔不溶、不可加工。為了改善聚吡咯的加工性能、提高聚吡咯的導(dǎo)電性能，大量研究者將目光集中在聚吡咯/無機(jī)層狀化合物新型納米復(fù)合材料的制備及其性能研究中。

石墨是典型的層狀化合物，具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和自潤滑等功能。多年來，人們將石墨粉與聚合物混熔制得復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料，取得了一定的成果。然而，這樣制得的材料導(dǎo)電性十分有限。為了提高導(dǎo)電性，所需石墨的含量通常較高，從而導(dǎo)致材料力學(xué)性能、加工性能較差，材料的相對密度也大幅度提高。導(dǎo)致這種結(jié)果的主要原因是所使用的石墨粉為微米級，層間距很小(0.335nm)，比表面積小，難以提供有機(jī)單體較大的反應(yīng)空間，因此與聚合物間的作用力弱。如果能將石墨以納米級分散于聚合物中，則有可能大幅度降低石墨的添加量，石墨與聚合物的界面結(jié)合狀況也將得到改善，從而有望在保持力學(xué)性能的前提下，賦予材料優(yōu)良的導(dǎo)電性能。

納米石墨薄片是制備導(dǎo)電聚合物/石墨納米復(fù)合材料最好的填充物，具備普通石墨優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、自潤滑性能，在自潤滑材料、減摩、滅火阻燃復(fù)合材料和場發(fā)射材料等方面都體現(xiàn)了很好的功效。

氧化鐵是一種重要的無機(jī)非金屬材料，廣泛用作磁性記錄材料的原料、軟磁鐵氧體的原料、拋光劑和氧化鐵系顏料等。納米技術(shù)的出現(xiàn)，為氧化鐵注入了新的活力，使其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。磁性納米氧化鐵粒子由于其特殊的超順磁性，在巨磁電阻、磁性液體和磁記錄、軟磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探測器等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是利用聚吡咯、納米Fe₃O₄及納米石墨薄片的特殊結(jié)構(gòu)和性能，提供一種性能優(yōu)化的聚吡咯/Fe₃O₄/納米石墨薄片復(fù)合材料。

本發(fā)明的另一目的是提供一種聚吡咯/Fe₃O₄/納米石墨薄片復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明聚吡咯/Fe₃O₄/納米石墨薄片復(fù)合材料的制備方法，是以水為介質(zhì)，十二烷基苯磺酸鈉為表面活性劑，將納米石墨薄片超聲分散均勻；然后向體系中加入吡咯單體和納米Fe₃O₄，在氮氣保護(hù)下，攪拌1～2小時；再加入引發(fā)劑，于室溫下聚合反應(yīng)20～24小時；聚合產(chǎn)物經(jīng)過濾，洗滌，干燥得聚吡咯/Fe₃O₄/納米石墨薄片復(fù)合材料。

所述吡咯單體、納Fe₃O₄、納米石墨薄片的質(zhì)量比為1∶0.3∶0.005～1∶0.5∶0.03。

所述引發(fā)劑為FeCl₃·6H₂O，其加入量為吡咯單體質(zhì)量的1～5倍。

所述納米石墨薄片的片層厚度為30～80nm。

所述納米Fe₃O₄的粒徑為10～15nm。

下面通過紅外光譜圖、TEM照片、TG曲線對本發(fā)明制備的聚吡咯/Fe₃O₄/納米石墨薄片復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行測試和表征。

1、紅外光譜分析