[發明專利]一種海參形貌的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611122310.6
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106750280B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 張揚;邱穆楠;溫變英
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;H05K9/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明涉及一種電磁屏蔽功能材料，特指一種具有海參形貌、微納二級結構的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料及其制備方法。本發明提供的聚苯胺電磁屏蔽材料具有海參狀形貌，納米級的凸起附著在微米級的纖維上，具有表面粗糙，比表面積大的優勢，使得電磁波在材料內部發生有效的多重反射，進而大幅度提升摻雜聚苯胺對電磁波的電磁屏蔽性能。通過改變混合酸的比例、單體濃度以及氧化劑用量可以方便地調節材料整體的電磁屏蔽性能。本發明提供的海參形貌摻雜聚苯胺具有屏蔽效能高、屏蔽范圍廣、質輕、價廉的特點，可應用于通信系統、網絡系統、傳輸系統等要求電磁屏蔽功能的領域。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽技術領域，具體涉及一種電磁屏蔽功能材料，具體地說，涉及一種具有海參形貌、微納二級結構的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，以及一種通過化學氧化聚合制備具有海參形貌的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料的方法。

背景技術

精密儀器及設備在工作中，往往會產生電磁干擾和電磁輻射從而影響設備的正常運行，設置電磁屏蔽層是一種簡便有效的防止電磁干擾和輻射危害的方法。傳統的金屬材料制成的電磁屏蔽材料雖具有較好的電磁屏蔽效果，但金屬由于其自身密度大，不耐腐蝕以及成本較高等缺點限制其廣泛應用。聚苯胺原料易得，密度小，環境穩定性好，電導率可調，成為新型電磁屏蔽材料之一。具有微納精細結構的摻雜聚苯胺集合了聚苯胺的優異導電高分子性能和納米顆粒材料的功能性，可以獲得性能更加全面、優越的電磁屏蔽功能材料。一般采用硬模板、軟模板或添加表面活性劑和穩定劑的方法調控摻雜聚苯胺的形態，可獲得如納米粒子、納米棒、納米管、納米纖維等結構。

CN104962945A公開了一種海膽形納米結構聚苯胺的電化學合成方法，制成的聚苯胺具有海膽結構。但此種方法的制備過程需要使用特殊設備，對設備要求較高。

CN105330856A公開了一種珊瑚狀表面形貌的聚苯胺顆粒及生產方法。該方法制備過程中需使用大分子穩定劑，由于穩定劑導電性差，在一定程度上降低了制備聚苯胺的電導率和電磁屏蔽性能。

發明內容

本發明的目的是為了克服傳統金屬系電磁屏蔽材料的缺點，通過使用簡單的化學氧化方法制備具有微納二級結構的摻雜聚苯胺，提供一種屏蔽效能高、屏蔽范圍廣、質輕、價廉的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料及其制備方法。

本發明提供的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，其特征在于所述的電磁屏蔽材料呈現海參狀形貌，納米級凸起附著在微米級纖維上。

本發明提供的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，其特征在于所述海參狀形貌的平均直徑為60～300nm，長度為300nm～2μm，比表面積為30～80m²/g，納米級凸起為球形顆粒，直徑為6～19nm。

本發明提供的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，其特征在于摻雜聚苯胺是采用化學氧化法制備的。

本發明提供的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)配置質子酸溶液，濃度為0.5～2mol/L，將其均勻分成兩份，所述質子酸溶液是樟腦磺酸與鹽酸的混合物，所述樟腦磺酸與鹽酸的摩爾比為1～15；

(2)稱取適量氧化劑溶于其中一份質子酸溶液中，記為溶液A；取苯胺單體溶于另一份質子酸溶液中，記為溶液B；將上述溶液A和溶液B分別使用超聲分散均勻后冷卻至‐10～0℃；所述氧化劑選自過硫酸銨，重鉻酸鉀，高錳酸鉀中的一種，氧化劑在溶液A中含量是0.66～1.97mol/L，苯胺單體在溶液B中含量是0.55～1.64mol/L；

(3)將溶液A緩慢滴入溶液B中，在‐10～0℃下發生氧化聚合反應，反應時間為2～18h；

(4)反應完畢后，將反應產物過濾和洗滌，真空干燥后研磨分散，即得海參形貌的摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料。

本發明的有益效果如下：