[发明专利]一种纳米片状掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米片状掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法。所述的电磁屏蔽材料呈现纳米片状形貌，平均尺寸为1～6μm，厚度为13～95n。纳米片状结构使得二维方向上聚苯胺之间的有效接触面积增大，有利于提高其电学性能；同时，在电磁波穿过材料时，在片层间有效反射，进而提高材料的电磁屏蔽效能。通过控制混合酸的比例、单体浓度以及氧化剂用量可以调控聚苯胺的尺寸大小及片层厚度，进而调控电磁屏蔽材料的电学性能和屏蔽效能。本发明所得电磁屏蔽材料能有效提高聚苯胺的接触面积，提高电学性能，增加与电磁波的接触面积，进而提升掺杂聚苯胺对电磁波的吸收效果和屏蔽效能。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽技术领域，具体涉及一种具有纳米片状掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料，以及一种通过化学氧化聚合制备具有纳米片状掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料的方法。

背景技术

精密仪器及设备在工作中，往往会产生电磁干扰和电磁辐射从而影响设备的正常运行，设置电磁屏蔽层是一种简便有效的防止电磁干扰和辐射危害的方法。传统的金属板材制成的电磁屏蔽材料由于重量重，安装困难以及成本较高而限制了它的适用性。导电高分子材料中的聚苯胺，原料易得，制备简单，环境稳定性好，电导率大小可调，成为新型电磁屏蔽材料之一。聚苯胺形态可控，可通过调节得到各种形态结构，如纳米粒子、纳米棒、纳米管、纳米纤维。微纳结构聚苯胺集合了聚苯胺的优异导电高分子性能和纳米颗粒材料的功能性于一身，纳米片状结构使得二维方向上聚苯胺颗粒之间的有效接触面积增大，有利于提高其电学性能和屏蔽效能。目前用于制备聚苯胺纳米片状结构的方法主要采用模板法。使用模板法制备聚苯胺过程中模板剂不易除去，且使用的有机溶剂存在环境污染问题，形貌参数不易调控。

CN200810150265.4公开了一种使用脂溶性视黄醇为模板剂，通过模板聚合制备聚苯胺纳米结构片状的方法。此种方法引入了外界物质作为模板，在得到产物过程中需要去除模板，且模板的存在一定程度上降低了制备聚苯胺的电导率。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统金属系电磁屏蔽材料的缺点，同时通过材料的结构设计，提供一种屏蔽效能高、屏蔽范围广、质轻、价廉的掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法。

本发明提供的纳米片状掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料，其特征在于所述的电磁屏蔽材料呈现纳米片状形貌，平均尺寸为1～6μm，厚度为13～95nm，且片状大小可控。

本发明提供的掺杂聚苯胺基电磁屏蔽材料，其特征在于掺杂聚苯胺是采用化学氧化法制备的。

本发明提供的纳米片状掺杂聚苯胺基电磁屏蔽材料制备方法包括如下步骤：

(1)分别配置磷酸与十二烷基苯磺酸的酸溶液，两种酸溶液的浓度均为0.5～2.0mol/L；

(2)称取适量氧化剂溶于十二烷基苯磺酸溶液，记为溶液A，氧化剂在溶液A中含量是0.99～3.94mol/L；取苯胺单体溶于磷酸溶液中，记为溶液B，苯胺单体在溶液B中含量是1.64～4.93mol/L；所述磷酸与十二烷基苯磺酸的摩尔比为0.67～2.67，所述氧化剂为过硫酸铵，重铬酸钾，高锰酸钾中的一种，将上述溶液超声分散均匀后冷却至‐10～0℃；

(3)将溶液A缓慢滴入溶液B中，在‐10～0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为1～12h；

(4)反应完毕后，将反应产物进行过滤和洗涤，真空干燥后即得纳米片状掺杂聚苯胺基电磁屏蔽材料。

本发明的有益效果如下：

(1)聚合条件简单。不使用外来模板或介质，反应原料易得，可操作性强。

(2)所得电磁屏蔽材料中聚苯胺结构可控，通过控制混合酸中两种酸的摩尔比及单体浓度就可以控制纳米片状聚苯胺的尺寸大小。

(3)所得电磁屏蔽材料能有效提高聚苯胺的接触面积，提高电学性能，增加与电磁波的接触面积，进而提升掺杂聚苯胺对电磁波的吸收效果和屏蔽效能。