CN108729027A - 一种聚苯胺纤维吸波体系及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纺织和吸波材料技术领域，具体涉及一种聚苯胺纤维吸波体系及其制备方法。所述吸波体系为聚苯胺纤维膜。制备方法，包括以下步骤：首先，制备得到螺旋结构手性聚苯胺；然后，将螺旋结构手性聚苯胺制备成静电纺丝液；最后，通过静电纺丝将静电纺丝液制备得到聚苯胺纤维膜。所制备的吸波材料具有导电高分子的介电损耗、手性吸波材料的交叉极化特性，具有电磁波的多重损耗机制，吸波性能优良。还可应用于超级电容器、智能穿戴等领域。
Description
技术领域
本发明涉及纺织和吸波材料技术领域，具体涉及一种聚苯胺纤维吸波体系及其制备方法。
背景技术
当今，电子信息化迅猛发展，电磁波已经成为信息传输的重要载体，无论在军事还是民用领域都有广泛的应用。电磁波给行业带来福音的同时也产生了诸多的问题，电磁波已经威胁到人类健康、电子电气设备与系统的正常工作、医疗安全和航空安全等。因此，电磁波污染的防护与治理备受关注，研究与开发新型高性能电磁波材料成为解决电磁污染的热门领域。
电磁波吸收是控制电磁污染的有效措施之一，就是利用吸波体将电磁骚扰源或受保护设备包围，以避免骚扰源对其造成干扰，从而实现电磁防护的目的。
随着吸波材料研究的不断深入，吸波纺织品由于其柔性和质量轻特性，越来越受人们的青睐，传统的金属纤维基吸波材料由于质量重，吸波频带窄已经不能满足当前吸波材料领域的发展。为了满足吸波材料“强、宽、轻、薄”等特性，同时实现高性能吸波体的构建，导电高分子材料和碳材料不断涌现在各项科技发明中，例如：导电聚苯胺/碳材料复合吸波体的开发与应用取得了巨大的进展。然而，碳材料由于其加工特性，不利于纺丝成型加工，在纺织品领域的应用仍处于起步阶段，因此，通过导电聚合物纺丝制备吸波纺织品成为研究的热门。
导电聚苯胺作为介电损耗型吸波材料广受应用，然而，其单一的吸波机制已经不能满足当前吸波材料的要求，同时导电聚苯胺分子结构的共轭特性与刚性，使其溶解性和可加工性较差，极大限制了其实用化进程。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种聚苯胺纤维吸波体系及其制备方法。
本发明通过对聚苯胺进行手性掺杂和结构设计制备具有螺旋结构的手性聚苯胺；同时，通过静电纺丝方法构建具有螺旋结构取向聚苯胺纤维吸波体系，最终实现多重吸波损耗机制构建。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚苯胺纤维吸波体系，所述吸波体系为聚苯胺纤维膜。
优选的，所述吸波体系为由含有螺旋结构手性聚苯胺的静电纺丝液采用静电纺丝制成。
一种聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，包括以下步骤：首先，制备得到螺旋结构手性聚苯胺；然后，将螺旋结构手性聚苯胺制备成静电纺丝液；最后，通过静电纺丝将静电纺丝液制备得到聚苯胺纤维膜。
所述螺旋结构手性聚苯胺的制备步骤具体为：
（1）首先，将1-5g的樟脑磺酸和0.2-0.4 mL的苯胺单体加入到10-30 mL的三氯甲烷中混合；然后，在混合物中加入0.01-0.05 g的对氨基二苯胺、0.5-1 g 的2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4苯醌和6-10 mL四氢呋喃，混合均匀，室温静置反应10-20h后，得到含有聚苯胺的溶液；
（2）取0.1-0.5mL的该溶液，加入至10-30mL的良溶剂中，分散均匀后静置保存5-30min，然后，向该混合液中快速加入10-30mL不良溶剂，搅拌均匀，室温静置12-48h后，用洗涤液离心洗涤；最后在50-80℃下真空烘干，得到螺旋结构手性聚苯胺。
优选的，静电纺丝液的制备具体为：取上述螺旋结构手性聚苯胺加入至有机溶剂中，配制成质量浓度为1-10%的静电纺丝液。
优选的，所述静电纺丝的具体步骤为：将5 mL静电纺丝液注入注射器中，并固定于推进泵上，高压电源正极连接注射器针头，负极连接平行铜版；设置电纺参数为：外加电压10~20 kV，注射器的针头与平行铜丝的距离为10~20 cm，推进速度设定为0.5~1.5 mL/h，平行铜丝的间距为0.1~3 cm，纺丝时间为1~10 min；接通电源，电纺纤维被接收器平行铜丝接收。
优选的，所述良溶剂为四氢呋喃和三氯甲烷按照1:1-5体积比的混合液，不良溶剂为甲醇或乙醇溶液。
优选的，洗涤液为甲醇、乙醇或去离子水。
优选的，所述有机溶剂为N, N-二甲基甲酰胺或丙酮溶液。
优选的，所述电纺纤维排布为单层和多层的平纹或斜纹纤维排布体系。
优选的，在螺旋结构手性聚苯胺的制备步骤（1）中，得到含有聚苯胺的溶液之前再加入0.5-0.8g的醋酸铵和0.1-0.3g的苯磺酸。
手性聚苯胺的制备方法有很多种，二次掺杂法是其中的一种，即采用樟脑磺酸作为手性掺杂剂合成手性聚苯胺，但是发明人在采用目前的常规方法制备手性聚苯胺的过程中，手性聚苯胺的聚合速率较长，如上述中，通常需要10-20h后才能合成所需要的聚苯胺。这也大大限制了手性聚苯胺的生产应用，如果将该反应时间降低到5h以内，那将更利于其广泛的应用。
通过添加醋酸铵和苯磺酸可以在一定程度上降低反应时间，能够将之前反应10h以上，降低到4-6h；而只添加醋酸铵或只添加苯磺酸时，对反应时间的缩短并不是很显著，而将二者同时加入时，能够极大地提高反应速度，减少反应时间。
优选的，在在螺旋结构手性聚苯胺的制备步骤（2）中，在良溶剂中还加入0.5-1ml的过硫酸铵。
而在手性聚苯胺自组成为螺旋结构手性聚苯胺过程中，发明人发现，转化率很难控制，也就是说转化率不稳定，并且反应时间较长，需要12个小时以上，为了提高转化率，甚至需要24小时候以上，当随着时间的延长，并不能够进一步地提高该转化率。在该过程中，目前是采用良溶剂和不良溶剂配合进行的，但是该过程持续时间较长，严重影响了产物的制备速度。本发明的发明人发现，在步骤（2）中加入一定量的过硫酸铵后，能够使手性聚苯胺自组成为螺旋结构手性聚苯胺的过程比较稳定，同时也能加快转化速率，由12-48h降低至6-15h。如果配合32-35℃的温度，可以降低至12h内。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
本发明利用静电纺丝技术构建了分级取向螺旋结构聚苯胺纤维吸波体系，该纤维吸波体系改变了以往吸波材料以粉末为主的传统观念，以介电材料导电聚苯胺为纺丝原液，通过改变纤维吸波体系的排布，制备出柔性、吸波参数可调的吸波材料，解决了屏蔽织物内部电磁紊乱、屏蔽材料导电性能差和导电不均匀等缺点。
所制备的吸波材料具有导电高分子的介电损耗、手性吸波材料的交叉极化特性，具有电磁波的多重损耗机制，吸波性能优良。还可应用于超级电容器、智能穿戴等领域。
附图说明：
图1是本发明的螺旋结构手性聚苯胺和普通聚苯胺的介电损耗（a）和磁损耗（b）图；
图2是本发明的螺旋结构手性聚苯胺的磁性能曲线；
图3是本发明的螺旋结构手性聚苯胺和普通聚苯胺的吸波性能曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种聚苯胺纤维吸波体系，所述吸波体系为聚苯胺纤维膜，具体是由含有螺旋结构手性聚苯胺的静电纺丝液采用静电纺丝制成。
这种聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，包括以下步骤：
首先，制备得到螺旋结构手性聚苯胺；
将1g的樟脑磺酸和0.4 mL的苯胺单体加入到10 mL的三氯甲烷中混合；然后，在混合物中加入0.05 g的对氨基二苯胺、0.5 g 的2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4苯醌和10 mL四氢呋喃，混合均匀，室温静置反应10-20h后，得到含有聚苯胺的溶液；
取0.1mL的该溶液，加入至30mL的良溶剂中，分散均匀后静置保存5-30min，然后，向该混合液中快速加入10mL不良溶剂，搅拌均匀，室温静置12-48h后，用洗涤液离心洗涤；最后在50-80℃下真空烘干，得到螺旋结构手性聚苯胺；
良溶剂为四氢呋喃和三氯甲烷按照1:1体积比的混合液，不良溶剂为甲醇溶液；洗涤液为甲醇、乙醇或去离子水；
然后，将螺旋结构手性聚苯胺制备成静电纺丝液；取上述螺旋结构手性聚苯胺加入至有机溶剂中，配制成质量浓度为1%的静电纺丝液；所述有机溶剂为N, N-二甲基甲酰胺或丙酮溶液；
最后，通过静电纺丝将静电纺丝液制备得到聚苯胺纤维膜；具体步骤为：将5 mL静电纺丝液注入注射器中，并固定于推进泵上，高压电源正极连接注射器针头，负极连接平行铜版；设置电纺参数为：外加电压10 kV，注射器的针头与平行铜丝的距离为20 cm，推进速度设定为0.5mL/h，平行铜丝的间距为0.1cm，纺丝时间为10 min；接通电源，电纺纤维被接收器平行铜丝接收；所述电纺纤维排布为单层和多层的平纹或斜纹纤维排布体系。
实施例2：
一种聚苯胺纤维吸波体系，所述吸波体系为聚苯胺纤维膜，具体是由含有螺旋结构手性聚苯胺的静电纺丝液采用静电纺丝制成。
这种聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，包括以下步骤：
首先，制备得到螺旋结构手性聚苯胺；
将5g的樟脑磺酸和0.2 mL的苯胺单体加入到30 mL的三氯甲烷中混合；然后，在混合物中加入0.01g的对氨基二苯胺、1 g 的2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4苯醌和6 mL四氢呋喃，混合均匀，室温静置反应10-20h后，得到含有聚苯胺的溶液；
取0.5mL的该溶液，加入至10mL的良溶剂中，分散均匀后静置保存5-30min，然后，向该混合液中快速加入30mL不良溶剂，搅拌均匀，室温静置12-48h后，用洗涤液离心洗涤；最后在50-80℃下真空烘干，得到螺旋结构手性聚苯胺；
良溶剂为四氢呋喃和三氯甲烷按照1:5体积比的混合液，不良溶剂为乙醇溶液；洗涤液为甲醇、乙醇或去离子水；
然后，将螺旋结构手性聚苯胺制备成静电纺丝液；取上述螺旋结构手性聚苯胺加入至有机溶剂中，配制成质量浓度为1-10%的静电纺丝液；所述有机溶剂为N, N-二甲基甲酰胺或丙酮溶液；
最后，通过静电纺丝将静电纺丝液制备得到聚苯胺纤维膜；具体步骤为：将5 mL静电纺丝液注入注射器中，并固定于推进泵上，高压电源正极连接注射器针头，负极连接平行铜版；设置电纺参数为：外加电压20 kV，注射器的针头与平行铜丝的距离为10 cm，推进速度设定为1.5 mL/h，平行铜丝的间距为3 cm，纺丝时间为1min；接通电源，电纺纤维被接收器平行铜丝接收；所述电纺纤维排布为单层和多层的平纹或斜纹纤维排布体系。
实施例3：
一种聚苯胺纤维吸波体系，所述吸波体系为聚苯胺纤维膜，具体是由含有螺旋结构手性聚苯胺的静电纺丝液采用静电纺丝制成。
这种聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，包括以下步骤：
首先，制备得到螺旋结构手性聚苯胺；
将1g的樟脑磺酸和0.2 mL的苯胺单体加入到10 mL的三氯甲烷中混合；然后，在混合物中加入0.01 g的对氨基二苯胺、0.5 g 的2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4苯醌和6 mL四氢呋喃，混合均匀，室温静置反应10-20h后，得到含有聚苯胺的溶液；
取0.1mL的该溶液，加入至10mL的良溶剂中，分散均匀后静置保存5-30min，然后，向该混合液中快速加入10mL不良溶剂，搅拌均匀，室温静置12-48h后，用洗涤液离心洗涤；最后在50-80℃下真空烘干，得到螺旋结构手性聚苯胺；
良溶剂为四氢呋喃和三氯甲烷按照1:1体积比的混合液，不良溶剂为甲醇或乙醇溶液；洗涤液为甲醇、乙醇或去离子水；
然后，将螺旋结构手性聚苯胺制备成静电纺丝液；取上述螺旋结构手性聚苯胺加入至有机溶剂中，配制成质量浓度为1-10%的静电纺丝液；所述有机溶剂为N, N-二甲基甲酰胺或丙酮溶液；
最后，通过静电纺丝将静电纺丝液制备得到聚苯胺纤维膜；具体步骤为：将5 mL静电纺丝液注入注射器中，并固定于推进泵上，高压电源正极连接注射器针头，负极连接平行铜版；设置电纺参数为：外加电压10 kV，注射器的针头与平行铜丝的距离为10 cm，推进速度设定为0.5 mL/h，平行铜丝的间距为0.1 cm，纺丝时间为1 min；接通电源，电纺纤维被接收器平行铜丝接收；所述电纺纤维排布为单层和多层的平纹或斜纹纤维排布体系。
实施例4：
一种聚苯胺纤维吸波体系，所述吸波体系为聚苯胺纤维膜，具体是由含有螺旋结构手性聚苯胺的静电纺丝液采用静电纺丝制成。
这种聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，包括以下步骤：
首先，制备得到螺旋结构手性聚苯胺；
（1）将5g的樟脑磺酸和0.4 mL的苯胺单体加入到30 mL的三氯甲烷中混合；然后，在混合物中加入0.05 g的对氨基二苯胺、1 g 的2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4苯醌和10 mL四氢呋喃，混合均匀，室温静置反应10-20h后，得到含有聚苯胺的溶液；
（2）取0.5mL的该溶液，加入至30mL的良溶剂中，分散均匀后静置保存5-30min，然后，向该混合液中快速加入30mL不良溶剂，搅拌均匀，室温静置12-48h后，用洗涤液离心洗涤；最后在50-80℃下真空烘干，得到螺旋结构手性聚苯胺。
良溶剂为四氢呋喃和三氯甲烷按照1:5体积比的混合液，不良溶剂为甲醇或乙醇溶液；洗涤液为甲醇、乙醇或去离子水；
然后，将螺旋结构手性聚苯胺制备成静电纺丝液；取上述螺旋结构手性聚苯胺加入至有机溶剂中，配制成质量浓度为10%的静电纺丝液；所述有机溶剂为N, N-二甲基甲酰胺或丙酮溶液；
最后，通过静电纺丝将静电纺丝液制备得到聚苯胺纤维膜；具体步骤为：将5 mL静电纺丝液注入注射器中，并固定于推进泵上，高压电源正极连接注射器针头，负极连接平行铜版；设置电纺参数为：外加电压20 kV，注射器的针头与平行铜丝的距离为20 cm，推进速度设定为1.5 mL/h，平行铜丝的间距为3 cm，纺丝时间为10 min；接通电源，电纺纤维被接收器平行铜丝接收。
实施例5：
本实施例是在上述各实施例的基础上进行的改进；
具体的改进是：在螺旋结构手性聚苯胺的制备步骤（1）中，得到含有聚苯胺的溶液之前再加入0.5g的醋酸铵和0.3g的苯磺酸。
实施例6：
本实施例是在上述各实施例的基础上进行的改进；
具体的改进是：在螺旋结构手性聚苯胺的制备步骤（1）中，得到含有聚苯胺的溶液之前再加入0.8g的醋酸铵和0.1g的苯磺酸。
实施例7：
本实施例是在上述各实施例的基础上进行的改进；
具体的改进是：在在螺旋结构手性聚苯胺的制备步骤（2）中，在良溶剂中还加入0.5ml的过硫酸铵。
实施例8：
本实施例是在上述各实施例的基础上进行的改进；
具体的改进是：在在螺旋结构手性聚苯胺的制备步骤（2）中，在良溶剂中还加入1ml的过硫酸铵。
上述各实施例制备的产品具有电磁波的多重损耗机制，吸波性能优良。
如图1所示的螺旋结构手性聚苯胺和普通聚苯胺的介电损耗（a）和磁损耗（b）图，优选的，螺旋结构手性聚苯胺的介电损耗和磁损耗性能明显优于普通聚苯胺，具有优异的磁特性；如图2所示的螺旋结构手性聚苯胺的磁性能曲线，优选的螺旋结构手性聚苯胺具有明显的磁滞回线，属于有机磁体，最大饱和磁化强度为2.9emu/g；如图3所示的螺旋结构手性聚苯胺和普通聚苯胺的吸波性能曲线，优选的，螺旋结构手性聚苯胺的吸波性能在厚度为1.7mm时，11.7GHz处达到最佳-31.7dB，优于相同厚度下的普通聚苯胺-4.5dB。
实施例5-6与实施例1-4相比，螺旋结构手性聚苯胺的制备过程中，聚苯胺的制备时间由10-20h，降低到了6-12h，并且，在达到同样产率（75%）的时间缩短了一半，实施例5-6中，6-8h时已经达到了实施例1-4中15-20h所能达到的产率。
实施例7-8与实施例1-6相比，螺旋结构手性聚苯胺的制备过程中，螺旋结构手性聚苯胺的自组时间也得到了降低，由之前的12-48h，降低到了6-18h，并且在15h以后，产率的提高并不明显。在该过程中，同样的，达到相同产率（80%）的产物的时间缩短了40%。
经过对步骤（1）和步骤（2）的改进，可以极大地缩短制备时间，提高了效率。
同样达到75%和80%的产率，步骤（1）需要的反应时间见下表：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 聚苯胺的溶液产率75% | 14.5h | 13h | 15h | 14h | 6.5h | 7h |
| 聚苯胺的溶液产率85% | 16h | 17.5h | 17h | 16h | 8h | 8.5h |
这里的产率是按照实施例1-4反应达到20h后的产率作为100%进行计算的。
而实施例5和6是按照实施例1-4达到100%的平均值作为100%计算的。
同样达到75%和80%的产率，步骤（2）需要的反应时间见下表：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
| 80% | 30h | 32h | 28h | 35h | 28h | 29h | 14h | 15h |
Claims (10)
1.一种聚苯胺纤维吸波体系，其特征在于，所述吸波体系为聚苯胺纤维膜。
2.根据权利要求1所述的聚苯胺纤维吸波体系，其特征在于，所述吸波体系为由含有螺旋结构手性聚苯胺的静电纺丝液采用静电纺丝制成。
3.一种如权利要求1或2所述的聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，制备得到螺旋结构手性聚苯胺；然后，将螺旋结构手性聚苯胺制备成静电纺丝液；最后，通过静电纺丝将静电纺丝液制备得到聚苯胺纤维膜。
4.根据权利要求3所述的聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，其特征在于，所述螺旋结构手性聚苯胺的制备步骤具体为：
（1）将1-5g的樟脑磺酸和0.2-0.4 mL的苯胺单体加入到10-30 mL的三氯甲烷中混合；然后，在混合物中加入0.01-0.05 g的对氨基二苯胺、0.5-1 g 的2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4苯醌和6-10 mL四氢呋喃，混合均匀，室温静置反应10-20h后，得到含有聚苯胺的溶液；
（2）取0.1-0.5mL的该溶液，加入至10-30mL的良溶剂中，分散均匀后静置保存5-30min，然后，向该混合液中快速加入10-30mL不良溶剂，搅拌均匀，室温静置12-48h后，用洗涤液离心洗涤；最后在50-80℃下真空烘干，得到螺旋结构手性聚苯胺。
5.根据权利要求3所述的聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，其特征在于，静电纺丝液的制备具体为：取上述螺旋结构手性聚苯胺加入至有机溶剂中，配制成质量浓度为1-10%的静电纺丝液。
6.根据权利要求3所述的聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的具体步骤为：
将5 mL静电纺丝液注入注射器中，并固定于推进泵上，高压电源正极连接注射器针头，负极连接平行铜版；设置电纺参数为：外加电压10~20 kV，注射器的针头与平行铜丝的距离为10~20 cm，推进速度设定为0.5~1.5 mL/h，平行铜丝的间距为0.1~3 cm，纺丝时间为1~10min；接通电源，电纺纤维被接收器平行铜丝接收。
7.根据权利要求4所述的聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，其特征在于，所述良溶剂为四氢呋喃和三氯甲烷按照1:1-5体积比的混合液，不良溶剂为甲醇或乙醇溶液。
8.根据权利要求4所述的聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，其特征在于， 洗涤液为甲醇、乙醇或去离子水。
9.根据权利要求5所述的聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N, N-二甲基甲酰胺或丙酮溶液。
10.根据权利要求5所述的聚苯胺纤维吸波体系的制备方法，其特征在于，所述电纺纤维排布为单层和多层的平纹或斜纹纤维排布体系。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7074887B2 (en) * | 2002-12-17 | 2006-07-11 | The Regents Of The University Of California | Chemical synthesis of chiral conducting polymers |
| WO2007007343A2 (en) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Ben Gurion University Of The Negev Research And Development Authority | Composite membranes and methods for their preparation |
| CN1974632A (zh) * | 2006-11-28 | 2007-06-06 | 华中科技大学 | 一种聚苯胺类一维纳米材料的制备方法 |
| CN101173042A (zh) * | 2007-10-25 | 2008-05-07 | 上海交通大学 | 具有均匀、可调直径的手性介孔有机高分子材料及其制备方法 |
| CN101781457A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-07-21 | 吉林大学 | 分子筛组装手性聚苯胺吸波材料及其制备方法 |
| CN102061144A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-18 | 江南大学 | 一种复合超细纤维吸波材料及其制备方法 |
| CN103910880A (zh) * | 2012-12-31 | 2014-07-09 | 重庆金固特化工新材料技术有限公司 | 一种螺旋结构聚苯胺的制备方法及螺旋结构聚苯胺和用途 |
-
2018
- 2018-05-31 CN CN201810549083.8A patent/CN108729027B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7074887B2 (en) * | 2002-12-17 | 2006-07-11 | The Regents Of The University Of California | Chemical synthesis of chiral conducting polymers |
| WO2007007343A2 (en) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Ben Gurion University Of The Negev Research And Development Authority | Composite membranes and methods for their preparation |
| CN1974632A (zh) * | 2006-11-28 | 2007-06-06 | 华中科技大学 | 一种聚苯胺类一维纳米材料的制备方法 |
| CN101173042A (zh) * | 2007-10-25 | 2008-05-07 | 上海交通大学 | 具有均匀、可调直径的手性介孔有机高分子材料及其制备方法 |
| CN101781457A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-07-21 | 吉林大学 | 分子筛组装手性聚苯胺吸波材料及其制备方法 |
| CN102061144A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-18 | 江南大学 | 一种复合超细纤维吸波材料及其制备方法 |
| CN103910880A (zh) * | 2012-12-31 | 2014-07-09 | 重庆金固特化工新材料技术有限公司 | 一种螺旋结构聚苯胺的制备方法及螺旋结构聚苯胺和用途 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 朱英 等: "聚苯胺微/ 纳米结构及其应用", 《高分子通报》 * |
| 汪多仁: "纳米聚苯胺纤维的开发与应用进展J", 《纺织科技进展》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108729027B (zh) | 2020-06-16 |
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