一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂及其制备方法

本发明属于电磁波吸收材料，涉及轻质聚合物吸波剂及其制备方法，具体涉及一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂及其制备方法。

背景技术：

1、由各种自然因素和人为因素引起的有害电磁辐射所造成的电磁污染，是继大气污染、水污染、噪音污染之后的第四大污染，它不仅对人体健康有危害，且由此产生的信号干扰也影响到电子设备的精度和准确度。减轻电磁辐射危害的材料主要有电磁波屏蔽材料和电磁波吸收材料，电磁波屏蔽材料虽可以对电磁波起到良好的屏蔽作用，但是电磁波屏蔽材料反射的电磁波同时也会造成电磁波的二次污染；相比之下，电磁波吸收材料是将入射到材料表面的电磁波进行衰减、损耗、吸收和转化，电磁辐射能量被热能等其他形式的能量代替，不会造成电磁波的二次污染。通常电磁波吸收材料由吸波剂和粘接剂基体组成，吸波剂是吸波材料的核心，是影响吸波性能的重要部分。

2、传统吸波剂有铁氧体、陶瓷、磁性金属微粉、碳材料及其复合材料等。但传统吸波剂因其高密度、劣阻抗、易氧化，已经无法满足当下对吸波材料“薄、轻、宽、强”方面的需求。“薄”是指厚度薄，即在达到最佳吸波效果的情况下，吸波材料在最薄的厚度下对电磁波进行吸收和损耗。“轻”是指质量轻，即吸波材料自身密度小，形成涂层后整体质量轻。“宽”是指频带宽，即是指电磁微波能够在很宽的频率范围内被吸波涂层进行有效衰减和吸收，有效吸收带宽越大，能够有效吸收电磁波的频率范围越大。“强”是指吸收强，即吸波材料对微波吸收拥有较强的损耗和吸收，同时具备较强的力学性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决传统吸波剂无法满足目前对吸波材料“薄、轻、宽、强”方面的需求，提供一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂及其制备方法。该吸波剂是以超交联芳基氨醇多孔聚合物为骨架，包覆掺杂态导电聚合物而形成的轻质聚合物吸波剂。

2、本发明的目的是通过以下步骤实现的：

3、一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂，所述吸波剂为以超交联芳基氨醇多孔聚合物为骨架，包覆掺杂态导电聚合物而形成的轻质聚合物吸波剂，具有较好的电磁波吸收性能。

4、一种上述导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂的制备方法，所述方法为：

5、步骤一：采用外交联剂编织法，以芳基氨醇为单体，在外交联剂和催化剂的作用下，通过friedel-crafts反应制备超交联芳基氨醇多孔聚合物；

6、步骤二：采用原位聚合法，实现掺杂态导电聚合物在超交联芳基氨醇多孔聚合物上的包覆，制备导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂。

7、进一步地，所述步骤一具体为：常温常压氮气氛围下，按照1：1～3：3～9的摩尔比称取芳基氨醇、外交联剂和催化剂，充分溶解、分散于反应溶剂中，芳基氨醇浓度为0.05～0.5mol/l，35～45℃进行预交联反应4～8h，75～85℃进行交联反应12～48h；反应结束后，所生成的固体物质用去离子水和甲醇抽滤清洗，甲醇索氏提取24h，60℃真空干燥箱中干燥12-24h，制得超交联芳基氨醇多孔聚合物。

8、进一步地，所述芳基氨醇为苯丙氨醇、苯甘氨醇、3-氨基-3-苯基-1-丙醇、甲基苯甘氨醇、甲基苯丙氨醇中的一种或多种；所述外交联剂为联苯二苄氯、二甲醇缩甲醛、二苄氯、二苄醇、1，2-二氯乙烷中的一种或多种；所述催化剂为无水三氯化铁、无水三氯化铝、无水三溴化铝、无水三氯化铈中的一种；所述反应溶剂为1，2-二氯乙烷、三氯甲烷中的一种或两种。

9、进一步地，所述原位聚合法具体为：将超交联芳基氨醇多孔聚合物分散于液体介质中，形成1-10g/l的悬浊液；冰水浴条件下，在悬浊液中加入导电聚合物单体、掺杂剂、引发剂，0～5℃反应8～24h；反应结束后，固体物质用去离子水和乙醇抽滤洗涤，60℃真空干燥12～24h，制得导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂。

10、进一步地，所述液体介质为去离子水、甲醇或乙醇中的一种或多种；所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种，相应的导电聚合物单体为苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物；所述掺杂剂为盐酸、硫酸、硝酸、苯磺酸、植酸、樟脑磺酸中的一种；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种。

11、进一步地，所述超交联芳基氨醇多孔聚合物与导电聚合物单体的质量比为1：0.2～2，所述导电聚合物单体与掺杂剂、引发剂的质量比为1：0.2～5：0.2～5。

12、本发明相对于现有技术的有益效果为：有机聚合物具有密度低、制备工艺易行、易于功能化等优点。本发明基于电磁波吸收原理，设计并制备导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂，由于其高电导率、良好的阻抗匹配、多重极化弛豫和界面效应以及多孔结构所带来的电磁波的多重反射作用，表现了优异的电磁波吸收能力。该吸波剂是具有低密度的新型轻质吸波剂，且具有制备过程简单、周期短、成本低等优点，具有广阔的应用前景。这是超交联多孔聚合物在吸波剂领域的首次应用，拓展了超交联多孔聚合物的应用领域，并为开发新型轻质吸波剂提供了新思路。

技术特征：

1.一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂，其特征在于：所述吸波剂为以超交联芳基氨醇多孔聚合物为骨架，包覆掺杂态导电聚合物而形成的轻质聚合物吸波剂。

2.一种权利要求1所述导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂的制备方法，其特征在于：所述方法为：

3.根据权利要求2所述一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一具体为：常温常压氮气氛围下，按照1：1～3：3～9的摩尔比称取芳基氨醇、外交联剂和催化剂，充分溶解、分散于反应溶剂中，芳基氨醇浓度为0.05～0.5mol/l，35～45℃进行预交联反应4～8h，75～85℃进行交联反应12～48h；反应结束后，所生成的固体物质用去离子水和甲醇抽滤清洗，甲醇索氏提取24h，60℃真空干燥箱中干燥12-24h，制得超交联芳基氨醇多孔聚合物。

4.根据权利要求2或3所述一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂的制备方法，其特征在于：所述芳基氨醇为苯丙氨醇、苯甘氨醇、3-氨基-3-苯基-1-丙醇、甲基苯甘氨醇、甲基苯丙氨醇中的一种或多种；所述外交联剂为联苯二苄氯、二甲醇缩甲醛、二苄氯、二苄醇、1，2-二氯乙烷中的一种或多种；所述催化剂为无水三氯化铁、无水三氯化铝、无水三溴化铝、无水三氯化铈中的一种；所述反应溶剂为1，2-二氯乙烷、三氯甲烷中的一种或两种。

5.根据权利要求2所述一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂的制备方法，其特征在于：所述原位聚合法具体为：将超交联芳基氨醇多孔聚合物分散于液体介质中，形成1-10g/l的悬浊液；冰水浴条件下，在悬浊液中加入导电聚合物单体、掺杂剂、引发剂，0～5℃反应8～24h；反应结束后，固体物质用去离子水和乙醇抽滤洗涤，60℃真空干燥12～24h，制得导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂。

6.根据权利要求2或5所述一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂的制备方法，其特征在于：所述液体介质为去离子水、甲醇或乙醇中的一种或多种；所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种，相应的导电聚合物单体为苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物；所述掺杂剂为盐酸、硫酸、硝酸、苯磺酸、植酸、樟脑磺酸中的一种；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种。

7.根据权利要求5所述一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂的制备方法，其特征在于：所述超交联芳基氨醇多孔聚合物与导电聚合物单体的质量比为1：0.2～2，所述导电聚合物单体与掺杂剂、引发剂的质量比为1：0.2～5：0.2～5。

技术总结
一种导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂及其制备方法，属于电磁波吸收材料技术领域。所述方法为：以芳基氨醇为单体，采用外交联剂编织法制备超交联多孔聚合物骨架；然后采用原位聚合法在超交联多孔聚合物骨架上包覆掺杂态导电聚合物，制备导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂。所制备的导电聚合物包覆的超交联多孔聚合物吸波剂不含金属组分，具有密度低、耐腐蚀、稳定性好、结构和化学组成可调等特点。由于导电聚合物产生传导损耗、超交联多孔聚合物骨架和导电聚合物之间的异质结构产生界面极化损耗以及超交联聚合物骨架丰富孔道结构对电磁波传输路径延长等诸多损耗机制的共同作用，该吸波剂具有优异的吸波性能。

技术研发人员：张春红,桑可潇,刘立佳,梁宵僡,王玉丹,刘亚文,王超
受保护的技术使用者：烟台哈尔滨工程大学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25