[发明专利]对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料

说明书

本发明提供一种对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料及其制备方法。该对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料包括：作为基底的多壁碳纳米管；和作为包覆层的聚吡咯；其中，所述对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料由吡咯在氧化剂及掺杂剂的作用下包覆在多壁碳纳米管的表面制成，并且在制备过程中十二烷基苯磺酸钠作为分散剂。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收复合材料领域，具体涉及一种对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料。

背景技术

随着雷达探测技术的发展以及电磁污染的日益严重，具有高效、轻质特性的电磁波吸收材料（吸波材料）具有重要意义。复杂的电磁环境要求吸波材料具有“厚度薄、质量轻、吸波频带宽、反射损耗能力强”的性能。由于具有吸收强、频带兼容性好、形态结构可控制、质量轻、导电性可调等优点，因此碳纳米管成为了最具发展潜力的吸波材料之一。但由于碳纳米管介电常数过高且容易产生团聚现象，所以导致碳纳米管吸波涂层阻抗匹配较低，电磁波辐射到其表面会出现明显的趋肤效应，产生界面反射，降低吸波性能，从而限制了其应用场景。

发明内容

为了解决碳纳米管容易产生团聚、阻抗匹配低的技术问题，本发明提供一种对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料，以提高碳纳米管的阻抗匹配，且该对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料吸波效果好。

本发明的基本思路是：是以多壁碳纳米管为基体材料，以十二烷基苯磺酸钠为分散剂，对甲苯磺酸为掺杂剂，采用原位聚合法制备聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料。分散剂主要解决多壁碳纳米管的团聚问题，以聚吡咯为多壁碳纳米管表面的包覆层，通过掺杂酸改变聚吡咯的包覆形态，从而调整多壁碳纳米管的阻抗匹配，提高其吸波性能。

本发明提供一种对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料，其包括：

作为基底的多壁碳纳米管；和

作为包覆层的聚吡咯；

其中，所述对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料由吡咯在氧化剂及掺杂剂的作用下包覆在多壁碳纳米管的表面制成，并且在制备过程中十二烷基苯磺酸钠作为分散剂。

可选地，所述吡咯采用原位聚合法包覆在所述多壁碳纳米管的表面。

可选地，所述氧化剂为过硫酸铵，所述掺杂剂为对甲苯磺酸。

可选地，所述对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料为双层棒状结构。

本发明还提供一种对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取一定量的多壁碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠，溶解于去离子水，超声处理获得均匀分散的溶液A；

（2）将对甲苯磺酸溶于去离子水，加入过硫酸铵，获得作为氧化剂的酸溶液B；

（3）将吡咯加入所述步骤（1）所获得的溶液A中，超声处理获得溶液C；

（4）将作为氧化剂的酸溶液B缓慢滴加至溶液C，持续冰水浴搅拌，抽滤洗涤并干燥后获得对甲苯磺酸掺杂聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料。

可选地，在所述步骤（1）中，所述多壁碳纳米管与所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为1:5~1:1，超声时间为30-60min。

可选地，在所述步骤（2）中，所述对甲苯磺酸与所述过硫酸铵的质量比为1:1~5:1。

可选地，在所述步骤（3）中，所述多壁碳纳米管与所述吡咯的质量比为1:10~1:1，超声时间为10-30min。

可选地，在所述步骤（4）中，所述冰水浴搅拌时间为6-12h，干燥温度为60-80℃。

可选地，在所述步骤（4）中，所述洗涤为去离子水和无水乙醇交替洗涤。

由以上技术方案可知，本发明的有益技术效果体现在以下方面：