一种聚苯胺/镀镍碳纤维复合吸波材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明聚苯胺(PANI)复合材料的制备方法，特别涉及一种聚苯胺/镀镍碳纤维复合吸波材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚苯胺具有合成简单，价格低廉，耐高温，抗氧化性好，电导率高和电致变色等优点，是最具前景的导电高分子材料，在二次电池、抗静电及吸波材料、防腐蚀材料、超级电容器、选择性透过膜、传感器、分子导线及分子器件等方面有着广泛的应用。将具备电磁性能的粒子用聚苯胺包覆，可以制得新型高效的电磁双复微波吸收复合材料。
[0003]现有的聚苯胺材料的导电性、导热性、高吸波性和磁性的仍无法满足二次电池、抗静电及吸波材料、防腐蚀材料、超级电容器、选择性透过膜、传感器、分子导线及分子器件等领域的应用。
【发明内容】
[0004]要解决的技术问题
[0005]为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种聚苯胺/镀镍碳纤维复合吸波材料的制备方法
[0006]技术方案
[0007]—种聚苯胺/镀镍碳纤维复合吸波材料的制备方法，其特征在于步骤如下:
[0008]步骤1:将苯胺单体加入盐酸溶液中，搅拌均匀后加入镀镍碳纤维和十六烷基三甲基溴化铵CTAB后超声20min，使其均匀分散;所述的苯胺单体与盐酸溶液的体积比为1:20?60;所述的苯胺单体与镀镍碳纤维的质量比为2:1?3;所述的苯胺单体与十六烷基三甲基溴化铵CTAB的质量比为8:1?3;
[0009]步骤2:将体系置于冰浴中1min后滴加过硫酸铵溶液后搅拌超过5h;所述的苯胺单体与过硫酸铵的比例为1: 1.5?3;
[0010]步骤3:将产物取采用盐酸溶液洗涤3次后在75°C下真空干燥12h得到聚苯胺/镀镍碳纤维复合材料。
[0011]所述镀镍碳纤维是在碳纤维上镀镍得到，镀镍步骤为:
[0012]步骤一、镀镍前碳纤维的表面处理.:先将碳纤维置于400°C管式炉中处理lh，再用氢氟酸和盐酸的混合液对其进行表面刻蚀；
[0013]步骤二:利用SnCl2.2H20与盐酸的混合溶液对碳纤维进行敏化，再利用含镍主盐和其对应的质子酸的混合溶液对其进行活化，然后利用去离子水洗涤使其PH呈中性;所述SnCl2.2出0的浓度为lmol.L一1 ；
[0014]步骤三:将处理后的碳纤维加入表面活性剂中超声并搅拌20min，使其充分混合均匀；
[0015]步骤四:将步骤三处理的碳纤维置于化学镀镍镀液中超声1min?20min，再将还原剂溶液倒入其中，超声并搅拌持续30min镀镍反应结束，抽滤后置于80°C烘5h即得到了镀镍碳纤维;所述化学镀镍镀液各组份的质量份为:碳纤维100份、含镍主盐80?120份、表面活性剂10?30份、缓冲剂I?5份、螯合剂I?5份、稳定剂2?1mg.L—S所述还原剂为50?100份。
[0016]所述过硫酸铵的浓度为lmol.L—、
[0017]所述盐酸的浓度均为0.5mol.L一、
[0018]所述含镍主盐为硫酸镍、硝酸镍或醋酸镍。
[0019]所述稳定剂为硫脲或丙烯基硫脲。
[0020]所述还原剂为NaH2PO2.H2O ,Na2HPO2和水合肼。
[0021 ] 所述表面活性剂为γ -氨丙基三乙氧基硅烷或γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
[0022]所述缓冲剂为硼酸和氯化铵中的一种或几种。
[0023]所述螯合剂为柠檬酸、柠檬酸钠和柠檬酸钾中的一种或几种。
[0024]有益效果
[0025]本发明提出的一种聚苯胺/镀镍碳纤维复合吸波材料的制备方法，先利用化学镀镍的方法，使碳纤维被金属镍包覆，再通过原位聚合法使镀镍碳纤维被聚苯胺所包覆，从而制得了一种聚苯胺/镀镍碳纤维复合材料。该复合材料结合了碳纤维的导电性，金属镍的磁性和导电性，聚苯胺的良好的加工性、稳定性及电性能，是一种高效实用的微波吸收材料。本发明得到的镀镍碳纤维复合填料结合了碳纤维和金属镍的导电性及镍的磁性能，是一种新型电磁双复材料。
[0026]本发明制备的复合材料结合了碳纤维的导电性，金属镍的磁性和导电性，聚苯胺的良好的加工性、稳定性及电性能，并且碳纤维和金属镍的加入能显著提高该复合材料的导热性。可以制得一种兼具导电性、导热性、高吸波性和磁性的复合材料。
【附图说明】
[0027]图1为碳纤维、镀镍碳纤维、聚苯胺和聚苯胺/镀镍碳纤维复合材料的SEM图像
[0028]图2为聚苯胺和聚苯胺/镀镍碳纤维复合材料的吸波性能测试曲线。
【具体实施方式】
[0029]现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
[0030]实施案例1:
[0031]步骤一:先将Ig碳纤维置于400°C管式炉中处理lh，除去一些杂质及有机残留物(油等)。再用30ml氢氟酸和盐酸的混合液(均为0.5H101.L—1，体积比为3:2)对其进行表面刻蚀。
[0032]步骤二:将步骤一中得到的碳纤维加入50毫升SnCl2.2H20与盐酸的混合溶液(0.5mol.L—\体积比为2:1)，超声处理30min后，抽滤出敏化的碳纤维并将其置于80°C烘箱中2h。称取0.5g硝酸镍并将其溶于50毫升浓度为lmol.L—1的硝酸溶液中，配制出硝酸镍和硝酸的混合溶液。将烘干后的碳纤维加入该混合溶液中，超声Ih后利用去离子水洗涤使其PH呈中性，抽滤得到敏化活化的碳纤维。
[0033]步骤三:将步骤二中得到的碳纤维加入10毫升KH550中超声并搅拌20min，使其充分混合均勾。
[0034]步骤四:称取0.Sg硝酸镍溶于50ml去离子水中配成硝酸镍溶液，在超声下先后往硝酸镍溶液中加入1mg硫脲、5ml硼酸、Ig柠檬酸、Ig柠檬酸钠制成混合镀液。称取3g次磷酸钠溶于10ml去离子水中制成还原剂溶液。将步骤三中得到碳纤维置于该混合镀液中超声1min?20min使其分散均匀后，再将配置好的还原剂溶液缓缓倒入其中，超声并搅拌持续30min，直到镀镍反应结束，抽滤后置于80°C烘5h即得到了镀镍碳纤维。
[0035]步骤五:聚苯胺/镀镍碳纤维复合材料的制备:采用原位聚合法制备PANI/Ni/CF，将2ml苯胺单体加入到盛有50毫升0.5H101.L—1盐酸溶液的三口烧瓶中，搅拌均匀后加入步骤四中得到的镀镍碳纤维和0.5g十六烷基三甲基溴化铵CTAB后超声20min，使其均匀分散后将其置于冰浴中1min后缓慢滴加浓度为lmol.L—1的过硫酸铵溶液，滴加结束后继续搅拌5h，将产物取出用盐酸溶液洗涤3次后在75°C下真空干燥6h得到聚苯胺/镀镍碳纤维复合材料。
[0036]实施案例2:
[0037]步骤一:先将Ig碳纤维置于400°C管式炉中处理Ih，除去一些杂质及有机残留物(油等)。再用30ml氢氟酸和盐酸的混合液(均为0.5H101.L—1，体积比为2:1)对其进行表面刻蚀。
[0038]步骤二:将步骤一中得到的碳纤维加入5 Om ISn C12.2H2 O与盐酸的混合溶液(0.5mol.L—\体积比为2:1)，超声处理30min后，抽滤出敏化的碳纤维并将其置于80°C烘箱中2h。称取0.5g硫酸镍并将其溶于50ml浓度为lmol.L—1的硫酸镍溶液中，配制出硫酸镍和硫酸的混合溶液。将烘干后的碳纤维加入该混合溶液中，超声Ih后利用去离子水洗涤使其PH呈中性，抽滤得到敏化活化的碳纤维。
[0039]步骤三:将步骤二中得到的碳纤维加入10毫升KH570超声并搅拌20min，使其充分混合均匀。
[0040]步骤四:称取1.0g硫酸镍溶于50ml去离子水中配成硫酸镍溶液，在超声下先后往硝酸镍溶液中加入1mg硫脲、5ml硼酸、Ig柠檬酸、Ig柠檬酸钠制成混合镀液。称取3g次磷酸钠溶于10ml去离子水中制成还原剂溶液。将步骤三中得到碳纤维置于该混合镀液中超声1min?20min使其分散均匀后，再将配置好的还原剂溶液缓缓倒入其中，超声并搅拌持续30min，直到镀镍反应结束，抽滤后置于80°C烘5h即得到了镀镍碳纤维。
[0041]步骤五:聚苯胺/镀镍碳纤维复合材料的制备:采用原位聚合法制备PANI/Ni/CF，将2ml苯胺单体加入到盛有50毫升0.5H101.L—1盐酸溶液的三口烧瓶中，搅拌均匀后加入步骤四中得到的镀镍碳纤维和0.5g十六烷基三甲基溴化铵CTAB后超声20min，使其均匀分散后将其置于冰浴中1min后缓慢滴加浓度为lmol.L—1的过硫酸铵溶液，滴加结束后继续搅拌5h，将产物取出用盐酸溶液洗涤3次后在75°C下真空干燥6h得到聚苯胺/镀镍碳纤维复合材料。
[0042]实施案例3:
[0043]步骤一:先将Ig碳纤维置于400°C管式炉中处理lh，除去一些杂质及有机残留物(油等)。再用30ml氢氟酸和盐酸的混合液(均为0.5H101.L—1，体积比为3:2)对其进行表面刻蚀。
[0044]步骤二:将步骤一中得到的碳纤维加入50毫升SnCl2.2H20与盐酸的混合溶液(0.5mol.L—\体积比为2:1)，超声处理30min后，抽滤出敏化的碳纤维并将其置于80°C烘箱中2h。称取0.5g硝酸镍并将其溶于50ml浓度为lmol.L—1的硝