[发明专利]共价键接枝聚苯胺纳米棒阵列改性碳基复合吸波材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种通过两步反应制备一种共价键接枝聚苯胺纳米棒阵列改性碳基复合吸波材料，其中：碳材料与对苯二胺、亚硝酸钠在适当的PH值和温度下，通过重氮反应得到氨基化的碳材料，然后，氨基化的碳材料与苯胺单体通过原位聚合反应得到均匀的共价键接枝聚苯胺纳米阵列改性碳基复合材料。本发明提供了的材料同时具有密度小、耐高温、高电阻损耗(碳纤维)、高介电损耗(聚苯胺)性能优良的吸波材料。因此，此发明具有重大的科学意义，在微波吸收复合材料生产方面存在着巨大的实际应用价值。

技术领域

本发明属于复合材料与精细化工技术领域，涉及一种共价键接枝聚苯胺纳米棒阵列改性碳基复合吸波材料及制备方法。

背景技术

现代科学技术的迅猛发展，使得各种电子、电气设备为社会生产和人们的日常生活带来极大便利。反过来，电子设备产生的电磁辐射与干扰问题又严重影响着我们的生活，且无处不在，导致人类生存空间的电磁环境日益恶化成为了继水源、大气和噪声之后的具有较大危害性且不易防护的新污染源。如何减少电磁波的污染，是当前丞待解决的问题。近年来，电磁波吸收材料的制备成为研究热点。理想的吸波剂应具有“厚度薄、吸收频带宽、质量轻、吸收能力强”的综合特点。

碳纤维、石墨微片、活性炭等具有密度小，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好。具有良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等优点。但是作为吸波材料来说，由于其具较大的电导率，会造成趋肤效应，因此限制了其在微波吸收方面的应用。到目前为止，如何降低这类碳材料的电导率且保持原有特性对科研工作者们来说仍然是极大的挑战。

聚苯胺，经掺杂后是一种导电高分子材料，原料廉价易得，合成简单，具有良好的环境稳定性，优良的电化学性能和化学稳定性。作为吸波材料其具有优良的介电损耗性能。因此，目前国内外研究人员对其进行了大量的报道。然而，如何简易、可控的制备具有一定形貌的聚苯胺复合材料仍然是科研难题。

到目前为止，未见文献报道：一、采用共价键接枝聚苯胺纳米棒阵列改性碳纤维，制备复合材料；二、采用共价键接枝聚苯胺纳米棒阵列改性石墨微片，制备复合材料；三、上述两种复合材料进行电、磁性能研究。因此，对于上述材料的开发具有很大科研和实际生产意义。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种共价键接枝聚苯胺纳米棒阵列改性碳基复合吸波材料及制备方法，并对其吸波性能进行研究。结果表明，共价键接枝聚苯胺纳米棒阵列改性碳基复合吸波材料是一种理想的吸波剂。

技术方案

一种共价键接枝聚苯胺纳米棒阵列改性碳基复合吸波材料，其特征在于：内层为碳材料其质量分数为50-70％，外层为聚苯胺纳米棒阵列其质量分数为30-50％，两种材料组份之和为100％。

所述碳材料为碳纤维、石墨微片或活性炭。

一种制备所述共价键接枝聚苯胺纳米棒阵列改性碳基复合吸波材料的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对碳材料进行预处理；

步骤2：将预处理的碳材料和对苯二胺超声分散在去离子水中，然后向混合溶液中加入微量浓硫酸使得混合液中硫酸的量为0.016mol/L和等摩尔亚硝酸钠，之后在50-80℃下搅拌反应2-6小时，过滤，用纯乙醇洗涤3次，得到氨基化的碳材料；所述碳材料与对苯二胺的质量比约为2：3；所述对苯二胺和亚硝酸钠的摩尔比为1：1；

将氨基化的碳材料分散在去离子水中，得到氨基化的碳材料的水溶液；