均匀核壳复合材料PPyPANI及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种核壳复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的飞跃发展，无线电技术已经被广泛应用于国防科技、工农业生产、交通运输、通讯、信息产业等各个领域并深入到千家万户，它为人类创造了巨大的物质文明的同时也把人们带进了一个充满电磁辐射的环境。电磁辐射危害人类生活，它会影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能，严重的还会诱发癌症、并会加速人体癌细胞的增殖；也会干扰电子设备导致信号失真、影响易燃易爆物品、致使导弹系统失灵等等。电磁辐射成为继废水、废气、固废、噪声污染之后的又一重大污染。因此，解决电磁污染研究和应用成为人们研究的热点。
[0003]为了解决电磁污染人们研究了两类材料，一类是电磁屏蔽材料，一类是电磁波吸收材料。电磁屏蔽存在反射导致二次污染，吸波材料则将电磁能转换成热能或者其他形式的能而耗散掉，从而改善人类的生存环境。现今，吸波材料已经广泛的应用于隐身技术、保温节能以及人体防护等方面。吸波材料可用于制作各种车辆的挡风玻璃及大型机场、体育馆等公共场所的门窗玻璃；涂敷了吸波材料的织物对微波具有较强的吸收能力，可对人体起到更有效的保护作用。现在，吸波材料更是被各国广泛的应用于微波暗室、电磁屏蔽、降低光学器件反射、避免通讯设备干扰、建筑防辐、消除电影重影等方面。
[0004]战争中雷达仍是探测目标的最可靠手段，所以雷达隐身技术依然是最有效的躲避追踪措施，其核心是降低雷达散射截面，提高其隐身作战能力，技术途径主要包括外形技术和雷达吸波材料技术:外形改造难度大，耗费较高，因而不易实现；相对而言，吸波材料更受各国重视。
[0005]氧化物或金属与聚苯胺复合的吸波材料(如Fe304@PAN1、FeiPANI和S12OPANI)是目前吸波材料的研究热点，但是现有利用氧化物或金属与聚苯胺制备的吸波材料存在明显缺陷，当聚苯胺(PANI)的量增加时会产生大量自聚合现象，所以聚苯胺使用量低、包覆量少，从而导致粒子不均匀。
【发明内容】
[0006]本发明是为了解决目前利用聚苯胺制备吸波材料时聚苯胺用量增加出现大量自聚合现象，导致聚苯胺使用量低、包覆量少，粒子不均匀的问题，而提供的一种均匀核壳复合材料PPyOPANI及其制备方法。
[0007]本发明均匀核壳复合材料PPyOPANI中以聚吡咯为芯材、以聚苯胺为壁材。
[0008]上述均勾核壳复合材料PPyOPANI按以下步骤制备:
[0009]一、PPy球的制备:将0.08?0.12g FeCl2.4Η20分散到60mL去离子水中，然后加入0.8?1.2mL吡咯单体，再加入5?8mL H2O2反应12小时，之后用丙酮清洗，再置于60°C环境中干燥12h ;
[0010]二、将步骤一制备好的聚吡咯微球分散到盐酸溶液中，在冰水浴条件下搅拌lh，然后加入苯胺单体和过硫酸铵冰水浴条件下反应24小时，再用蒸馏水和乙醇清洗，之后置于60°C环境中干燥12小时；即得到均匀核壳复合材料PPyOPANI。
[0011]本发明制备的PPy球(聚吡咯微球)粒子直径大约为440nm。
[0012]本发明中利用应用广泛、价格低廉，化学稳定性好的聚苯胺和聚吡咯为原材料制备吸波材料；而且制备方法简单、易合成。
[0013]聚苯胺和聚吡咯都属于聚合物，都含有碳、氮和氢，具有相似性，因此聚苯胺之间聚吡咯易产生相互作用，聚苯胺能够均匀的包覆于聚吡咯表面，增加了聚苯胺用量并避免了大量自聚合现象的出现，具有包覆量大，包覆均匀、效果好，粒径均匀，球壳厚度(PANI球壳厚度可达到120nm)可控的特点。同时这两种聚合物的复合密度低，还可以通过调节球壳厚度来调节介电常数，以达到理想的阻抗匹配关系，从而达到增强电磁波吸收性能的效果。
[0014]本发明均匀核壳复合材料PPyOPANI通过改变涂覆厚度和球壳厚度来增强电磁波的吸收。
[0015]本发明均匀核壳复合材料PPyOPANI制作的吸收材料具有吸波层薄、质量轻、吸收带宽宽、吸收能力强的优点。
[0016]本材料具有良好的电磁波吸收性能，可以用于隐身技术和电磁波屏蔽领域。
【附图说明】
[0017]图1是实施例1步骤一制备的PPy球的扫描电子显微镜图。
[0018]图2是实施例1制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI扫描电子显微镜图和粒子分布图。
[0019]图3是实施例2制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI扫描电子显微镜图和粒子分布图。
[0020]图4是实施例3制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI扫描电子显微镜图和粒子分布图。
[0021]图5是实施例4制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI扫描电子显微镜图和粒子分布图。
[0022]图6是实施例5制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI扫描电子显微镜图和粒子分布图。
[0023]图2?图6中扫描电子显微镜的标尺为500nm，图2?图6中粒子分布图的标尺为10nm0
[0024]图7是实施例1?5制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI (图中曲线依次为b?f)及PPy (图中曲线a)、PANI (图中曲线g)的红外图。
[0025]图8是实施例1?5制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI及PPy、PANI的紫外图。
[0026]图9是实施例1?5制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI及PPy、PANI的介电常数实部测试曲线图。
[0027]图10是实施例1?5制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI及PPy、PANI的介电常数虚部测试曲线图。
[0028]图11是实施例1?5制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI及PPy、PANI磁导率实部随频率变化曲线图。
[0029]图12是实施例1?5制备的均匀核壳复合材料PPyOPANI及PPy、PANI磁导率虚部随频率变化曲线图。
[0030]图13是实施例1?5制备好的均匀核壳复合材料PPyOPANI与PPy、PANI的电磁波吸收特性曲线图。
[0031]图14是涂覆成不同厚度的实施例2均匀核壳复合材料PPyOPANI的吸收性能曲线。
[0032]图15是涂覆成不同厚度的实施例3均匀核壳复合材料PPyOPANI的吸收性能曲线。
[0033]图16是涂覆成不同厚度的实施例4均匀核壳复合材料PPyOPANI的吸收性能曲线。
[0034]图17为涂覆成不同厚度的实施例5均匀核壳复合材料PPyOPANI的吸收性能曲线。
【具体实施方式】
[0035]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0036]【具体实施方式】一:本实施方式均匀核壳复合材料PPyOPANI中以聚吡咯为芯材、以聚苯胺为壁材。
[0037]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:芯材聚吡咯与壁材聚苯胺的质量比为1: (0.2?2)。其它步骤及参数与实施方式一相同。
[0038]【具体实施方式】三:本实施方式均匀核壳复合材料PPyOPANI按以下步骤制备:
[0039]一、PPy球的制备:将0.08?0.12g FeCl2.4Η20分散到60mL去离子水中，然后加入0.8?1.2mL吡咯单体，再加入5?8mL H2O2反应12小时，之后用丙酮清洗，再置于60°C环境中干燥12h ;
[0040]二、将步骤一制备好的聚吡咯微球分散到盐酸溶液中，在冰水浴条件下搅拌lh，然后加入苯胺单体和过硫酸铵冰水浴条件下反应24小时，再用蒸馏水和乙醇清洗，之后置于60°C环境中干燥12小时；即得到均匀核壳复合材料PPyOPANI。
[0041]本实施方式步骤二中盐酸溶液的浓度为0.lmol/Lo
[0042]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】三的不同点是:步骤二中聚吡咯微球和苯胺单体的质量比为1: