CN105694452A - 一种聚合物改性磁性复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚合物改性磁性复合材料，它是由下述重量份的原料组成的：硬脂酸0.6-1、磷酸二氢铝1-2、异丙醇铝3-4、碳纳米管10-12、十二烷基苯磺酸钠0.1-0.3、六水三氯化铁100-130、四水氯化亚铁60-69、70-80%的硝酸130-140、90-96%的硫酸40-50、硅酸钠1-2、羊毛脂0.2-0.4、硅烷偶联剂kh560 0.1-0.2、三苯基膦0.007-0.01、茶皂素0.3-0.5、无水乙醇100-160、过硫酸铵20-34、吡咯40-53，将该高分散性的复合材料加入到聚吡咯中，可以在一定程度上改善聚吡咯的致密性，从而提高成品复合材料的电导率和环境稳定性，本发明的聚合物改性磁性复合材料兼具电、磁性能，在隐身技术、电磁屏蔽等领域具有重要的应用价值。

Description

一种聚合物改性磁性复合材料及其制备方法

技术领域

本发明主要涉及复合材料领域，尤其涉及一种聚合物改性磁性复合材料及其制备方法。

背景技术

导电高聚物的合成方法主要有两种；一是化学聚合，通过采用氧化剂对单体进行氧化或通过金属有机化合物偶联的方式得到共轭高聚物；另一类是电化学聚合，在电场作用下电解含有单体的溶液而在电极表面得到共轭高分子；

导电高分子复合改性的原始出发点是为了克服其加工性能差的缺点，但通过此途径还可获得多种功能性复合材料，从而拓展其应用领域。这些功能材料可广泛应用于导电、电池、电显示、静电屏蔽、微波吸收等领域。根据添加组分的类型不同可分为导电高聚物－通用高分子复合材料和导电高聚物－无机物复合材料。由于聚乙炔的环境稳定性较差，因此用来复合的导电高聚物多指芳香环类，如聚苯胺，聚吡咯等；

将无机粒子加到导电高聚物中，制备成复合材料也是为了解决导电高聚物的加工性问题。无机材料中目前研究较多的是无机纳米粒子。将导电高分子与无机纳米粒子复合，可以集高分子自身的导电性与纳米颗粒的功能性于一体，这种复合材料具有极强的应用背景,从而迅速地成为纳米复合材料领域的一个重要研究方向；导电高聚物与无机粒子的复合有两种情况，一是用无机粒子包覆导电高聚物，另一种相反，是无机粒子被包覆在导电高聚物内部。这两者的共同点都是有通过胶封或包埋。不过，前者的报道较少，大部分关于导电高聚物与无机粒子的复合都是无机粒子被包覆在导电高聚物内部。在这些无机纳米粒子中，研究最多的是具有稳定胶体形式的导电高分子/SiO2复合材料，其次是具有特殊性能的复合材料，如兼具电、磁特性的导电高分子纳米复合材料；

一般来讲，将磁性粒子与导电高聚物共混也能得到导电导磁功能性材料，然后将磁性粒子与聚合物共混也存在一定的缺陷：有的磁性绝缘粒子未完全包覆在高聚物基体内部，一方面降低了复合材料的电导率，另一方面，因为铁系氧化物为活性碱性氧化物，在空气中的稳定性不高，从而在一定程度上影响了复合材料的环境稳定性。因为如何对无机粒子进行处理，改善其在体系中的分散状况，是能否形成稳定的复合材料的关键。

发明内容

本发明目的就是为了改善传统无机粒子在聚合物体系中分散性差的问题，并提供一种全新的，将无机粒子与磁性粒子预混处理，然后再分散到聚合物体系的复合材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚合物改性磁性复合材料，它是由下述重量份的原料组成的：

硬脂酸0.6-1、磷酸二氢铝1-2、异丙醇铝3-4、碳纳米管10-12、十二烷基苯磺酸钠0.1-0.3、六水三氯化铁100-130、四水氯化亚铁60-69、70-80%的硝酸130-140、90-96%的硫酸40-50、硅酸钠1-2、羊毛脂0.2-0.4、硅烷偶联剂kh5600.1-0.2、三苯基膦0.007-0.01、茶皂素0.3-0.5、无水乙醇100-160、过硫酸铵40-53、吡咯40-57。

一种聚合物改性磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述异丙醇铝加入到其重量70-100倍的去离子水中，升高温度为80-86℃，加入十二烷基苯磺酸钠，保温搅拌30-40分钟，降低温度为常温，通入氮气保护，加入上述四水氯化亚铁、六水三氯化铁，搅拌均匀，滴加浓度为20-25%的氨水溶液，调节pH为8-9，搅拌反应100-130分钟，离心分离，将下层沉淀水洗，常温干燥，得铝溶胶共混磁性材料；

（2）取上述铝溶胶共混磁性材料，与硬脂酸混合，加入到混合料重量100-140倍的去离子水中，超声分散10-20分钟，得预处理共混磁性分散液；

（3）将上述磷酸二氢铝加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，

加入茶皂素，在50-60℃下保温搅拌2-5分钟，得盐分散液；

（4）将上述70-80%的硝酸、90-96%的硫酸混合，加入上述碳纳米管、硅酸钠，在40-45℃下保温搅拌10-12小时，过滤除去滤液，将沉淀水洗3-4次，加入上述盐分散液，100-200转/分搅拌30-40分钟，得预处理共混碳硅分散液；

（5）将上述预处理共混磁性分散液、预处理共混碳硅分散液混合，300-500转/分搅拌10-20分钟，过滤除去滤液，将沉淀水洗，在150-160℃下干燥30-40分钟，得预混复合材料；

（6）将上述三苯基膦加入到上述无水乙醇中，加入羊毛脂，搅拌均匀，得醇乳液；

（7）将上述预混复合材料加入到上述醇乳液中，升温温度为80-87℃，加入硅烷偶联剂kh560，700-1000转/分搅拌20-30分钟，加入上述吡咯，降低温度为40-45℃，保温搅拌30-36分钟，缓慢加入上述过硫酸铵，在0-5℃下反应5-7小时，抽滤，将滤饼用无水乙醇、去离子次洗涤至滤液无色，70-80℃下真空干燥20-25小时，即得。

本发明的优点是：

本发明首先将四水氯化亚铁、六水三氯化铁通过水解的方法制备具有磁性的四氧化三铁粒子，在其中还加入了异丙醇铝为前驱体，经水解得到铝溶胶；然后将得到的共混磁性材料经过硬脂酸表面处理，得到具有良好分散性的共混磁性分散液；然后碳纳米管、硅酸钠与混酸反应，得到C/si复合材料，将C/si复合材料经过磷酸二氢铝、茶皂素的表面处理，得到分散性良好的共混碳硅分散液；之后将两种分散液共混处理，得到高分散性的复合材料；最后将该高分散性的复合材料有效的分散到聚吡咯中；

聚吡咯自身密度较小，属于轻质高聚物，不易成型，将该高分散性的复合材料加入到聚吡咯中，可以在一定程度上改善其致密性，从而提高成品复合材料的电导率和环境稳定性，本发明的聚合物改性磁性复合材料兼具电、磁性能，在隐身技术、电磁屏蔽等领域具有重要的应用价值。

具体实施方式

实施例1

一种聚合物改性磁性复合材料，它是由下述重量份的原料组成的：

硬脂酸0.6、磷酸二氢铝1、异丙醇铝3、碳纳米管12、十二烷基苯磺酸钠0.1、六水三氯化铁130、四水氯化亚铁69、80%的硝酸140、96%的硫酸50、硅酸钠1、羊毛脂0.2、硅烷偶联剂kh5600.1、三苯基膦0.007、茶皂素0.5、无水乙醇160、过硫酸铵50、吡咯57。

一种聚合物改性磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述异丙醇铝加入到其重量100倍的去离子水中，升高温度为86℃，加入十二烷基苯磺酸钠，保温搅拌40分钟，降低温度为常温，通入氮气保护，加入上述四水氯化亚铁、六水三氯化铁，搅拌均匀，滴加浓度为25%的氨水溶液，调节pH为8，搅拌反应130分钟，离心分离，将下层沉淀水洗，常温干燥，得铝溶胶共混磁性材料；

（2）取上述铝溶胶共混磁性材料，与硬脂酸混合，加入到混合料重量100倍的去离子水中，超声分散10分钟，得预处理共混磁性分散液；

（3）将上述磷酸二氢铝加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，

加入茶皂素，在60℃下保温搅拌2分钟，得盐分散液；

（4）将上述80%的硝酸、96%的硫酸混合，加入上述碳纳米管、硅酸钠，在45℃下保温搅拌12小时，过滤除去滤液，将沉淀水洗3次，加入上述盐分散液，200转/分搅拌40分钟，得预处理共混碳硅分散液；

（5）将上述预处理共混磁性分散液、预处理共混碳硅分散液混合，500转/分搅拌10分钟，过滤除去滤液，将沉淀水洗，在160℃下干燥40分钟，得预混复合材料；

（6）将上述三苯基膦加入到上述无水乙醇中，加入羊毛脂，搅拌均匀，得醇乳液；

（7）将上述预混复合材料加入到上述醇乳液中，升温温度为87℃，加入硅烷偶联剂kh560，1000转/分搅拌30分钟，加入上述吡咯，降低温度为45℃，保温搅拌30分钟，缓慢加入上述过硫酸铵，在3℃下反应5小时，抽滤，将滤饼用无水乙醇、去离子次洗涤至滤液无色，70℃下真空干燥25小时，即得。

性能测试：电导率为13.8S/cm。

Claims (2)

1.一种聚合物改性磁性复合材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：

硬脂酸0.6-1、磷酸二氢铝1-2、异丙醇铝3-4、碳纳米管10-12、十二烷基苯磺酸钠0.1-0.3、六水三氯化铁100-130、四水氯化亚铁60-69、70-80%的硝酸130-140、90-96%的硫酸40-50、硅酸钠1-2、羊毛脂0.2-0.4、硅烷偶联剂kh5600.1-0.2、三苯基膦0.007-0.01、茶皂素0.3-0.5、无水乙醇100-160、过硫酸铵40-53、吡咯40-57。

2.一种如权利要求1所述的聚合物改性磁性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将上述异丙醇铝加入到其重量70-100倍的去离子水中，升高温度为80-86℃，加入十二烷基苯磺酸钠，保温搅拌30-40分钟，降低温度为常温，通入氮气保护，加入上述四水氯化亚铁、六水三氯化铁，搅拌均匀，滴加浓度为20-25%的氨水溶液，调节pH为8-9，搅拌反应100-130分钟，离心分离，将下层沉淀水洗，常温干燥，得铝溶胶共混磁性材料；

（2）取上述铝溶胶共混磁性材料，与硬脂酸混合，加入到混合料重量100-140倍的去离子水中，超声分散10-20分钟，得预处理共混磁性分散液；

（3）将上述磷酸二氢铝加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，

加入茶皂素，在50-60℃下保温搅拌2-5分钟，得盐分散液；

（4）将上述70-80%的硝酸、90-96%的硫酸混合，加入上述碳纳米管、硅酸钠，在40-45℃下保温搅拌10-12小时，过滤除去滤液，将沉淀水洗3-4次，加入上述盐分散液，100-200转/分搅拌30-40分钟，得预处理共混碳硅分散液；

（5）将上述预处理共混磁性分散液、预处理共混碳硅分散液混合，300-500转/分搅拌10-20分钟，过滤除去滤液，将沉淀水洗，在150-160℃下干燥30-40分钟，得预混复合材料；

（6）将上述三苯基膦加入到上述无水乙醇中，加入羊毛脂，搅拌均匀，得醇乳液；

（7）将上述预混复合材料加入到上述醇乳液中，升温温度为80-87℃，加入硅烷偶联剂kh560，700-1000转/分搅拌20-30分钟，加入上述吡咯，降低温度为40-45℃，保温搅拌30-36分钟，缓慢加入上述过硫酸铵，在0-5℃下反应5-7小时，抽滤，将滤饼用无水乙醇、去离子次洗涤至滤液无色，70-80℃下真空干燥20-25小时，即得。