[發(fā)明專利]一種功能化POSS與聚吡咯復(fù)合吸波材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310643410.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN104693797A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪才華;榮耀;姚伯龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L79/04
• 分類號(hào): C08L79/04;C08K9/04;C08K5/549;C08G73/06;C09K3/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種羧基功能基的籠型齊聚倍半硅氧烷(POSS-COOH)與聚吡咯復(fù)合物吸波材料的制備成方法，屬于新型功能材料領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

有機(jī)-無機(jī)在許多方面被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的材料，它結(jié)合了無機(jī)材料和有機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，即有機(jī)材料的利于合成，高彈性，質(zhì)量輕、耐腐蝕等；無機(jī)材料的抗氧化、強(qiáng)度大、熱性能好等。過去的十幾年中，籠型齊聚倍半硅氧烷(POSS)作為一個(gè)新興的無機(jī)材料越來越受到人們的重視。?

聚吡咯(PPY)是近年來人們研究較多的導(dǎo)電高分子。聚吡咯結(jié)構(gòu)為雜環(huán)共軛高分子，常為黑色固體。與聚苯胺相似，聚吡咯常用電化學(xué)或化學(xué)氧化劑進(jìn)行聚合，聚合物為粉末狀或者薄膜狀。化學(xué)聚合常常用過硫酸銨或三氯化鐵作為其氧化劑，而電化學(xué)方法即為陽極氧化吡咯至聚吡咯。聚吡咯在空氣中穩(wěn)定，在酸性溶液或多種有機(jī)電解液中都能聚合，成品不溶不熔，導(dǎo)電率和力學(xué)強(qiáng)度等諸多性質(zhì)和溶劑，pH值、溫度等聚合條件密切相關(guān)。聚吡咯摻雜后呈現(xiàn)棕色，常用化學(xué)方法進(jìn)行摻雜。氧化還原摻雜和質(zhì)子酸摻雜是人們常用的兩種方法，摻雜后由于引入了反離子，導(dǎo)電能力有所提升。聚吡咯與聚苯胺類似，除了導(dǎo)電材料外，也被用作特種電極、光電顯示材料等方面。?

聚吡咯作為吸波材料使用時(shí)，需要與涂層材料均勻融合，涂層材料通常為高聚物。本發(fā)明通過籠型八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷(POSS-NH₂)與順丁烯二酸酐反應(yīng)，生成羧基功能基的籠型齊聚倍半硅氧烷(POSS-COOH)，然后再與聚吡咯復(fù)合摻雜，使復(fù)合聚吡咯電化學(xué)活性增強(qiáng)，從而增加吸波性。與以往的有機(jī)酸摻雜相比，含POSS結(jié)構(gòu)摻雜復(fù)合物的耐熱性能顯著提高，功能性POSS-COOH結(jié)構(gòu)中的有機(jī)鏈段可以使得摻雜劑與被摻雜物不發(fā)生相分離，使得摻雜均勻效果好，經(jīng)過摻雜后，復(fù)合物產(chǎn)生明顯的電磁波吸收性能。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種具有電化學(xué)活性及高溫穩(wěn)定性的籠型八聚倍半硅氧烷與聚吡咯復(fù)合材料(POPSS-PPY)的合成方法，首先合成含有羧基功能基的籠型齊聚倍半硅氧烷(POSS-COOH)，然后將其與吡咯在水溶液中，在三氯化鐵的存在下進(jìn)行聚合與復(fù)合，由于籠型八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷以及復(fù)合后聚吡咯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得復(fù)合后的聚吡咯具有良好的電化學(xué)活性及高溫下的熱穩(wěn)定性，作為吸波材料的使用，具有質(zhì)量輕、與涂層相容性好、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。?

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：?

(1)本發(fā)明使用的羧基功能基的籠型齊聚倍半硅氧烷(POSS-COOH)兼有無機(jī)-有機(jī)物的特點(diǎn)，即有機(jī)材料具有質(zhì)量輕、與高聚物的相容性好、耐酸堿腐蝕的特點(diǎn)；POSS的籠型結(jié)構(gòu)由-Si-O-Si-鍵組成，形成一個(gè)立方體形狀，具有無機(jī)材料特點(diǎn)，具有抗氧化、強(qiáng)度高、熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。?

(2)吡咯的聚合與羧基功能化的籠型齊聚倍半硅氧烷(POSS-COOH)的復(fù)合同時(shí)進(jìn)行、一步完成。反應(yīng)條件較為溫和、方法簡單、產(chǎn)率較高、速度快。具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。?

(3)由羧基功能化的籠型齊聚倍半硅氧烷(POSS-COOH)與聚吡咯復(fù)合所得材料與高聚物涂層相容性好，復(fù)合物粉體在環(huán)氧樹脂或丙烯酸涂料中分散均勻，電化學(xué)活性、吸波性、耐高溫性能優(yōu)異。?

附圖說明

圖1羧基功能化的籠型齊聚倍半硅氧烷與聚吡咯復(fù)合物的紅外光譜圖。(a)POSS-NH₂，(b)，(c)，(d)分別為吡咯與POSS-COOH的重量比為1：3.3，1：2，和1：1的樣品。?

圖2羧基功能化的籠型齊聚倍半硅氧烷與聚毗咯復(fù)合物的掃描電鏡照片。(a)本征態(tài)聚吡咯；(b)，(c)，(d)分別為吡咯與POSS-COOH的重量比為1：3.3，1：2，和1：1的樣品。?

圖3羧基功能化的籠型齊聚倍半硅氧烷與聚吡咯復(fù)合物的循環(huán)伏安曲線。(a)，(b)，(c)分別為吡咯與POSS-COOH的重量比為1：3.3，1：2，和1：1的樣品。?

圖4羧基功能化的籠型齊聚倍半硅氧烷與聚吡咯復(fù)合物的熱失重曲線。(a)本征態(tài)聚吡咯；(b)，(c)，(d)分別為吡咯與POSS-COOH的重量比為1：3.3，1：2，和1：1的樣品。?

圖5羧基功能化的籠型齊聚倍半硅氧烷與聚吡咯復(fù)合物的吸波性。?

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1?