专利名称：一种有机聚合物电磁屏蔽材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于材料技术领域中的功能高分子材料，具体涉及一种以聚苯胺为母体、含二茂铁基团的磁性导电高聚合物材料及其制备方法，尤其涉及电磁屏蔽应用领域。
背景技术：
随着现代电子工业和信息产业的高速发展，各种电子仪器设备的应用也日益增多，这些电子仪器设备无一不在放射着各种能量的电磁辐射，所以电磁干扰越来越突出，已经成为许多设备、系统能否正常发挥作用的主要障碍，同时电磁波对人类工作和生活环境的污染随之成为一个严重的社会问题，威胁着人类的健康，而且由于电磁波辐射的泄漏，常常导致自动控制系统的误动作及信息窃收的危险。
为了有效的抑制电磁波的辐射、泄露和干扰，改善电磁环境及降低电磁波辐射给人体带来的伤害，电磁屏蔽材料在航天、航空，电子等各个领域都有着广阔的应用前景。就其材料种类而言，目前主要有金属、导电高分子及磁性铁氧体三大类。但它们均存在着综合屏蔽效能不高的缺点。原因是由于它们只能单一的调节电磁屏蔽材料中某些影响因素，而不能同时调整电导率和磁导率两个决定性参数。同时，金属和磁性铁氧体还存在着重量大、损耗高、实施困难、再生潜力差等缺点，不能与电子器件的小型化、轻型化、高频化的发展方向相适应。导电高分子虽然在一定程度上克服了金属材料和磁性铁氧体的不足，但依然还存在着加工性差、稳定性不好，导电性不够高、价格昂贵的问题，更重要的是它对实现屏蔽效能的调节非常困难。因此，研究与开发具有可调节电、磁性能的新型电磁屏蔽材料意义深远。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种具有电、磁双性能的有机聚合物电磁屏蔽材料及其制备方法，使合成的电磁屏蔽材料成本低廉、工艺简单，具有密度小、超宽频范围内屏蔽效果高的特点，并且可以根据需要调整材料的电、磁参数，实现电子器件的小型化、轻型化、高频化和适应于航空、航天，电子等各个领域的需求。
一种有机聚合物电磁屏蔽材料，其特征在于，其主要成份为一种有机聚合物，其结构式为
其中聚合度n＝20-400(材料聚合度的分布范围主要是由于所用单体的空间位阻效应造成)；R为间-二茂铁及其衍生物基团，其化学表达式可以是 R′为乙酰基、酰腙及其衍生物，其化学表达式可以是 这些衍生物均可方便的由二茂铁与乙酰氯反应获得或者在其基础上与其他试剂进一步反应获得。
一种有机聚合物电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括下面步骤步骤1.将一定量的含苯胺与二茂铁结构的单体溶于有机溶剂中，使其浓度为10-200mmol/L；步骤2.将与单体等摩尔量的氧化剂溶于有机溶剂中，使其浓度为10-200mmol/L；步骤3.将步骤2所得的氧化剂溶液缓慢滴入步骤1所得的含有苯胺与二茂铁结构的单体溶液中，通氮气保护，在室温下充分反应；步骤4.向步骤3所得的反应溶液中加入适量的掺杂剂，充分搅拌。其中单体与掺杂剂的重量比为1∶0.1～4。
步骤5.将步骤4所得的反应物过滤，分别用盐酸、去离子水、乙醇反复多次清洗；最后在70℃的温度条件下真空干燥，即得到目标产物。
所述步骤1和步骤2中使用的有机溶剂可以是盐酸、二甲亚砜、N-甲基-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二氯甲烷。
所述步骤3中的氧化剂可以是过硫酸铵、硫酸。
所述步骤4种使用的掺杂剂包括盐酸，樟脑磺酸，烷基磺酸及其衍生物，烷基苯磺酸及其衍生物，磷酸及其衍生物。所述的烷基磺酸及其衍生物的分子式为R1SO3H。所述的烷基苯磺酸及其衍生物分子式为R1C6H5SO3H，所述的磷酸及其衍生物分子式(Rm2O)2POOH。其中，R1＝H、Cl、Br、CH3或Rm，Rm＝H或CnHn+1，n＝2～15。
本发明提供的有机聚合物电磁屏蔽材料，由于在分子结构中含有聚苯胺结构的导电母体和二茂铁结构的磁性基团，因而该材料兼具有导电性与磁性能，从而使得电磁屏蔽性能得到大大改善，克服了目前所使用的电磁屏蔽材料存在综合屏蔽效能不高的缺点。这种双性能材料具有密度小、适用频率范围宽、温度变化率低、在高频和微波频率下磁损耗低；磁性能、电性能和化学性能十分稳定；不需烧结、可加工性好、抗振动性和抗冲击性好等优良特性，可广泛应用于电磁屏蔽材料、吸波材料、高频天线等领域中。
图1是本发明所述有机聚合物电磁屏蔽材料主要成分的结构式图2是本发明所述具有电、磁双性能的有机聚合物电磁屏蔽材料的制备方法流程示意图。
具体实施例方式
在装有100mL盐酸的三颈瓶中加入20g的间-二茂铁基苯胺，缓慢滴加等摩尔量的过硫酸铵盐酸溶液，通氮气保护，室温下反应12h，得到蓝黑色固体。过滤，依次用盐酸、蒸馏水和无水乙醇洗涤，真空干燥12h，得到18.5克目标产物。用四氢呋喃为溶剂，采用凝胶色谱法测试，其数均分子量n(聚合度)为180。
对4g上述实施方式制备的具有电、磁双性能的有机聚合物电磁屏蔽材料与3g石蜡混合，将石蜡溶化后，用模具压成长20.1mm，宽10.2mm，厚2.91mm的样品。采用四探针法测试其电导率在10-6～10S/cm之间；用HP4291B阻抗分析仪，在100MHz～1.8GHz的测试范围内，材料的磁导率在2.5～4之间，磁损耗在1.2×10-2～3.5×10-2之间；材料的电磁屏蔽效能按照中华人民共和国电子行业军用标准SJ20524-1995，使用安捷伦8722E8网络/频谱/阻抗分析仪，在50MHz～40GHz宽频范围内，可达65dB以上。
权利要求
1.一种有机聚合物电磁屏蔽材料，其特征在于，其主要成份为一种有机聚合物，其结构式为 其中聚合度n＝20-400；R为间-二茂铁及其衍生物基团，其化学表达式可以是 R′为乙酰基、酰腙及其衍生物，其化学表达式可以是
2.一种有机聚合物电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括下面步骤步骤1.将一定量的含苯胺与二茂铁结构的单体溶于有机溶剂中，使其浓度为10-200mmol/L；步骤2.将与单体等摩尔量的氧化剂溶于有机溶剂中，使其浓度为10-200mmol/L；步骤3.将步骤2所得的氧化剂溶液缓慢滴入步骤1所得的含有苯胺与二茂铁结构的单体溶液中，通氮气保护，在室温下充分反应；步骤4.向步骤3所得的反应溶液中加入适量的掺杂剂，充分搅拌，其中单体与掺杂剂的重量比为1∶0.1～4；步骤5.将步骤4所得的反应物过滤，分别用盐酸、去离子水、乙醇反复多次清洗；最后在70℃的温度条件下真空干燥，即得到目标产物。
3.根据权利要求2所述的一种有机聚合物电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2中使用的有机溶剂可以是盐酸、二甲亚砜、N-甲基-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二氯甲烷。
4.根据权利要求2所述的一种有机聚合物电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的氧化剂可以是过硫酸铵、硫酸。
5.根据权利要求2所述的一种具有电、磁双性能的有机聚合物电磁屏蔽的制备方法，其特征在于，所述步骤4种使用的掺杂剂包括盐酸，樟脑磺酸，烷基磺酸及其衍生物，烷基苯磺酸及其衍生物，磷酸及其衍生物；所述的烷基磺酸及其衍生物的分子式为R1SO3H；所述的烷基苯磺酸及其衍生物分子式为R1C6H5SO3H，所述的磷酸及其衍生物分子式(Rm2O)2POOH；其中，R1＝H、Cl、Br、CH3或Rm，Rm＝H或CnHn+1，n＝2～15。
全文摘要
一种有机聚合物电磁屏蔽材料及其制备方法，属于材料技术领域中的功能高分子材料。所述有机聚合物电磁屏蔽材料主要成份为一种结构式为右式，其中聚合度n＝20－400的有机聚合物；其中R为间－二茂铁及其衍生物基团。以含苯胺与二茂铁结构的单体为原料，将氧化剂溶液缓慢滴入单体溶液进行聚合，再加入适量的掺杂剂得到所述有机聚合物电磁屏蔽材料。该类聚合物分子结构中分子结构中含有聚苯胺结构的导电母体和二茂铁结构的磁性基团，因而兼具导电性与磁性，且综合屏蔽效能高、密度小、适用频率范围宽、温度变化率低、磁损耗低、综合性能稳定、不需烧结等优良特性，在电磁屏蔽、吸波材料、高频天线等领域中有着广泛的应用前景。
文档编号C08G73/00GK1931924SQ20061002177
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月7日 优先权日2006年9月7日
发明者李元勋, 刘颖力, 张怀武, 燕文琴, 李少帅 申请人:电子科技大学