专利名称：一种导电高聚物微波吸收剂及其制法的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种导电高聚物微波吸收剂，特别涉及一种具有电、磁损耗的导电高聚物微波吸收剂。
轻质、高吸收率和宽频带的微波吸收剂是隐身材料研究的热点和难点。导电高聚物由于它结构多样化，电磁参数可调，易加工复合和比重轻等特点，它作为新型的有机和高聚物微波吸收剂的研究已成为该领域的研究热点之一。特别是军事部门人力和物力的投入，使它的研究发展迅速，并已取得长足的研究进展。PhilipYann.etal.(Scientific American，July，1995，83)报导美国声称将用导电高聚物及其复合物来制备“灵巧蒙皮”的隐身战斗机和侦察机。这一设想和实施更刺激了导电高聚物作为隐身材料的研究，但是，由于导电高聚物是属于电损耗型的。因此，其频带窄。为此，对导电高聚物隐身材料而言寻找展宽频带的有效途径显得十分重要和紧迫。这在技术上具有很大的挑战性。
Science 247，1990，1410报导含有金属涂层的有机微管是良好的微波器件和微波吸收剂。1997 Ph.D(钢铁研究总院，葛副鼎，“一些纳米材料的微结构、性能及其在吸波材料中的应用”)论文报导了微波吸收剂的形貌强烈影响它的吸收性能，即圆片＞针状＞球形和空心球＞实心球的规律。
通常，用常规的氧化聚合法制备的导电高聚物都具有球形颗粒形貌。Chem.Mater 6，1994，1627提出用“模板合成”(Template Synthesis)方法来制备导电高聚物微管。J.Am.Chem.Soc.112，1991，8976报导了已成功地合成出聚乙炔，Synth.Met.55，1993，1165报导合成出聚噻吩，Chem.Mater.3，1990，360报导合成出聚吡咯和J.Am.Chem.Soc.111，1989，4138报导合成出聚苯胺导电微管。这种方法的突出优点是微管的直径和长度可以由所选“模板”的孔径和长度控制，从而所得到的微管规整度较高。但是，由于“模板”和“分子锚”是“模板聚合”方法的必要条件，而且最后还必须除去“模板”以便得到纯净的微管故方法繁琐，条件苛刻。另外，至今还为见用“模板合成”方法制备的导电高聚物微管在技术上的用途的报导。
本发明克服了已有技术中只具有电损耗型的导电高聚物频带窄的缺点而提供一种兼具电、磁损耗的宽频带的管状导电高聚物。
本发明的另一个目的是提供一种简易制备管状导电高聚物微波吸收剂的制备方法。
本发明的导电高聚物微波吸收剂是管状的导电高聚物，其结构通式为(P+1A-1)n其中P为高聚物的主链结构例如聚苯胺
聚吡咯
聚噻吩
而A-为对阴离子A-1＝Cl-1，BF-4，ClO-4，RSO-3，n为103～104上述的导电高聚物微波吸收剂兼具电磁损耗。
本发明的管状导电高聚物微波吸收剂的制备方法是按下列顺序步骤进行1.将单体、掺杂剂、氧化剂按摩尔比例0.1～1∶0.1～1∶0.05～1的水溶液，在0～25℃进行现场掺杂聚合(in-Situ doping Polymerization)，经8～24小时氧化聚合后得到反应产物。2.将上述反应产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。3.将上述滤饼用蒸馏水，甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电高聚物粉末。
上述的单体为苯胺，吡咯，噻吩及其衍生物，上述的掺杂剂为无机酸，如HCl，H2SO4，HBF4，HClO4等，有机酸为含磺酸基团的有机酸RSO-3如甲基磺酸(MSA)对甲苯磺酸(MBSA)，β-萘磺酸(β-NSA)，α-萘磺酸(α-NSA)，1，5-二萘磺酸(1，5-NSA)，2，4-二硝基萘酚-7-磺酸(NONSA)，和或含手性的有机酸如L-焦谷氨酸，L-脯氨酸和葡萄糖等。上述的氧化剂为过硫酸胺。
本发明的导电高聚物微波吸收剂的管状形貌是由扫描电镜(SEM)证实。
图1为典型的管状导电高聚物微波吸收剂的SEM图象。本发明的管状和颗粒状导电高聚物微波吸收剂的特性是经波导法测量的电磁参数εr和μr与频率(1～18GHz)的关系来评价。图2为管状和颗粒状导电高聚物的磁损耗与频率的依赖关系，图3为管状和颗粒状导电高聚物的电损耗与频率的依赖关系。
本发明的导电高聚物微波吸收剂具有结构多样化，管状形貌，兼具电、磁损耗，电磁参量可调，比重轻。本发明制备管状导电高聚物微波吸收剂方法简便，易复合加工和工业化。
实施例1.
1)将苯胺单体，β-萘磺酸掺杂剂和过硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩尔浓度比0.1∶0.1∶0.1的水溶液在室温下进行现场掺杂聚合经7～8小时氧化聚合得到反应物。
2)将上述产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。
3)将上述产物滤饼用蒸馏水、甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电聚苯胺粉末。实施例2.
1)将苯胺单体，HBF4酸掺杂剂和过硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩尔浓度比0.11∶0.14∶0.05的水溶液在室温下进行现场掺杂聚合经7～8小时氧化聚合得到反应物。
2)将上述产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。
3)将上述产物滤饼用蒸馏水、甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电聚苯胺粉末。
实施例3.
1)将苯胺单体，HCl酸掺杂剂和过硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩尔浓度比0.1∶0.15∶0.05的水溶液在室温下进行现场掺杂聚合经7～8小时氧化聚合得到反应物。
2)将上述产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。
3)将上述产物滤饼用蒸馏水、甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电聚苯胺粉末。实施例41)将苯胺单体，β-萘磺酸+L-谷氨酸酸掺杂剂和过硫酸胺((NH4)2S2O8)按克分比1∶1∶1∶1的水溶液在室温下进行现场掺杂聚合经7～8小时氧化聚合得到反应物。
2)将上述产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。
3)将上述产物滤饼用蒸馏水、甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电聚苯胺粉末。实施例5.
1)将苯胺单体，β-萘磺酸+L-焦谷氨酸掺杂剂和过硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩尔浓度比1∶1∶1∶1的水溶液在室温下进行现场掺杂聚合经7～8小时氧化聚合得到反应物。
2)将上述产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。
3)将上述产物滤饼用蒸馏水、甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电聚苯胺粉末。实施例6.
1)将苯胺单体，β-萘磺酸+L-脯氨酸掺杂剂和过硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩尔浓度比1∶1∶1∶1的水溶液在室温下进行现场掺杂聚合经7～8小时氧化聚合得到反应物。
2)将上述产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。
3)将上述产物滤饼用蒸馏水、甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电聚苯胺粉末。
实施例7.
1)将苯胺单体，β-萘磺酸+葡萄糖掺杂剂和过硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩尔浓度比1∶1∶1∶1的水溶液在室温下进行现场掺杂聚合经7～8小时氧化聚合得到反应物。
2)将上述产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。
3)将上述产物滤饼用蒸馏水、甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电聚苯胺粉末。实施例81)将吡咯单体，β-萘磺酸掺杂剂和过硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩尔浓度比0.1∶0.3∶0.1的水溶液在室温下进行现场掺杂聚合经7～8小时氧化聚合得到反应物。
2)将上述产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。
3)将上述产物滤饼用蒸馏水、甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电聚苯胺粉末。实施例9.
1)将噻吩单体，β-萘磺酸掺杂剂和过硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩尔浓度比0.1∶0.5∶0.1的水溶液在室温下进行现场掺杂聚合经7～8小时氧化聚合得到反应物。
2)将上述产物进行减压过滤得到反应产物的滤饼。
3)将上述产物滤饼用蒸馏水、甲醇或乙醚进行洗涤，真空干燥制得管状导电聚苯胺粉末。
权利要求
1.一种导电高聚物微波吸收剂，其特征在于所述的导电高聚物吸收剂为兼具电、磁损耗的导电高聚物微波吸收剂，其结构通式如下(P+A-)n式中P的结构为
A为HCl，HBF4，β-萘磺酸n为103～104
2.根据权利要求所述的一种导电高聚物微波吸收剂，其特征在于所述的导电高聚物微波吸收剂为管状导电高聚物微波吸收剂。
3.根据权利要求所述的一种导电高聚物微波吸收剂的制法，其特征是按下列顺序所进行(1)将单体、掺杂剂、氧化剂按摩尔比为0.1～1∶0.1～1∶0.05～1混合为水溶液，在0～25℃进行8～24小时现场掺杂氧化聚合反应，得到反应产物，(2)将上述反应物经减压过滤，得到滤饼，(3)滤饼经洗涤、干燥得到管状导电高聚物。
4.根据权利要求所述的一种导电高聚物微波吸收剂的制法，其特征在于所述的单体为苯胺、吡咯或噻吩单体。
5.根据权利要求所述的一种导电高聚物微波吸收剂的制法，其特征在于所述的掺杂剂为HCl，HBF4或β-萘磺酸。
6.根据权利要求所述的一种导电高聚物微波吸收剂的制法，其特征在于所述的氧化剂为过硫酸胺。
全文摘要
本发明的一种导电高聚物微波吸收剂是兼具电、磁损耗的管状导电高聚物微波吸收剂,其制备方法是将苯胺单体,吡咯或噻吩单体与掺杂剂、氧化剂按摩尔比为0.1～1∶0.1～1∶0.05～1混合,在0～25℃进行8～24小时掺杂氧化聚合反应经过滤、洗涤、干燥制得,本发明的导电高聚物微波吸收剂具有吸收率高频带宽的特点,可用于战斗机和侦察机的隐身材料。
文档编号C08F132/06GK1263114SQ9910065
公开日2000年8月16日 申请日期1999年2月11日 优先权日1999年2月11日
发明者万梅香, 李军朝, 李素珍 申请人:中国科学院化学研究所