纳米聚苯胺界面合成及其电磁屏蔽性能研究

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本文回顾了聚苯胺的发展历史,简述聚苯胺的合成方法及聚合机理。对聚苯胺的结构及掺杂方法、掺杂机制进行概述。讨论反应条件对合成聚苯胺的影响。采用四探针法、红外光谱分析(FTIR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X-射线衍射分析(XRD)、热失重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等分析手段对聚苯胺进行表征,并系统研究了聚苯胺电导率与制备工艺参数的关系,不同体系正己醇/水、乙醇/水、正丁醇/水下界面聚合制备的聚苯胺的电磁屏蔽性能。要研究结果如下:(1)首先通过正交实验得出基本的制备工艺,得到合成聚苯胺时采用的搅拌速度,搅拌时间,HCl掺杂时间及真空干燥时间。在此基础上探讨有机溶剂/水反应体系中,三种有机溶剂的含量、反应时盐酸的浓度、APS氧化剂用量对聚苯胺导电性能的影响。使用最优工艺聚合的聚苯胺电导率最大为3.55 S·cm-1。(2)采用界面聚合法最优工艺制备出的聚苯胺纳米纤维直径在50nm100nm之间,长度在600nm至几微米不等。(3)通过FTIR分析对比不同反应体系下得到的聚苯胺的电子状态带峰强弱与电导率之间的对应关系,UV-vis谱表明正丁醇/水条件下ABS1/ABS2更接近于导电的半氧化半还原态,通过XRD分析得出有机溶剂对聚苯胺晶体结构的有一定影响,使用热失重(TGA)研究聚苯胺的热稳定性,模拟分析表明聚苯胺的热分解反应机理服从D1一维扩散反应机理。(4)分别研究三种体系条件下制备的聚苯胺的电磁屏蔽性能,制备的聚苯胺电导率越高,屏蔽效能总体趋势越好。分别使用三种体系制备的聚苯胺都可以在150kHz~3GHz的全频段范围内,SE值达到40dB以上,满足一般工业或商业用电子设备的使用条件。其中在正丁醇/水体系中制备的聚苯胺屏蔽效能总体趋势最好,SE最高为79.1dB。
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