CN116162373B - 一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用 - Google Patents

一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116162373B
CN116162373B CN202211357654.0A CN202211357654A CN116162373B CN 116162373 B CN116162373 B CN 116162373B CN 202211357654 A CN202211357654 A CN 202211357654A CN 116162373 B CN116162373 B CN 116162373B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mxene
ferrocenyl
composite material
electromagnetic shielding
polymer coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211357654.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116162373A (zh
Inventor
李洪娟
马小丰
王亚涛
董金明
金旺
汪晓东
孙可凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAILUAN (GROUP) CO Ltd
Original Assignee
KAILUAN (GROUP) CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KAILUAN (GROUP) CO Ltd filed Critical KAILUAN (GROUP) CO Ltd
Priority to CN202211357654.0A priority Critical patent/CN116162373B/zh
Publication of CN116162373A publication Critical patent/CN116162373A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116162373B publication Critical patent/CN116162373B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24Electrically-conducting paints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • C08G61/126Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one sulfur atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/0605Polycondensates containing five-membered rings, not condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C08G73/0611Polycondensates containing five-membered rings, not condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with only one nitrogen atom in the ring, e.g. polypyrroles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/0605Polycondensates containing five-membered rings, not condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C08G73/0616Polycondensates containing five-membered rings, not condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with only two nitrogen atoms in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D159/00Coating compositions based on polyacetals; Coating compositions based on derivatives of polyacetals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/70Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/322Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed
    • C08G2261/3223Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. thiophene
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及电磁屏蔽涂料技术领域,具体公开一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用。二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料包括MXene纳米片和包覆在MXene纳米片表面的二茂铁基聚合物。通过将MXene的电磁屏蔽性能和二茂铁基聚合物的超高导电性能有机地结合,最大程度的发挥其电磁屏蔽效能。将二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛复合,通过聚甲醛粉末优异的机械性能以及高自润滑性提高涂料在复杂环境应用的耐久性,实现了材料的多功能化,通过静电喷涂技术将涂料喷涂至多种基材表面,可制备得到具有优异电磁屏蔽性能的多功能涂层,在电子电器设备领域具有广阔的应用前景。

Description

一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料 及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽涂料技术领域,尤其涉及一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用。
背景技术
随着科学技术的快速发展,电子设备和通信系统的使用量逐年增加,电子设备和通讯系统所产生的电磁辐射污染也日益严重。过量的电磁波不仅会干扰精密电子器件的正常工作,同时也会对人类健康造成损害。目前主要通过使用电磁屏蔽材料对电磁波进行阻挡,使目标免受电磁波的干扰。
目前开发出的电磁屏蔽材料主要有金属、碳材料、铁磁性材料以及纳米复合材料等。其中,金属材料虽然显示出较好的电磁干扰屏蔽效果,但是由于其重量大及具有腐蚀倾向的缺点,金属材料的应用受到了较大的限制。碳材料因其优异导电性而具有良好的电磁屏蔽效果,但是,材料价格较为昂贵,且不易纯化和功能化,限制了其大规模使用。MXene属于过渡金属碳化物、氮化物和/或碳氮化物,通式为Mn+1XnTx,其中M是过渡金属(例如Ti、Zr、V、Nb、Ta或Mo),X是碳和/或氮,Tx代表MXene表面的官能团,如-O、-OH、-F等。作为继石墨烯之后的新型热点二维材料,MXene具有优异的亲水性,高的比容量,高导电率以及高比表面积等优势,这些优异的性能使得这些二维纳米片可以被组装成薄膜或其他具有出色的电磁屏蔽性能的特殊结构材料。MXene作为一种新型二维材料,逐渐取代了传统电磁屏蔽材料成为目前一类主流的电磁屏蔽材料。
但是,MXene材料的层形态、层厚度、横向尺寸、缺陷密度和机械稳定性等会影响材料的电磁屏蔽性能,而且MXene易于氧化,导致其导电性变差,使得电磁屏蔽性能快速衰退,严重影响电磁屏蔽材料的耐久性。因此,提供一种电磁屏蔽性能优良、且耐久性好的MXene基电磁屏蔽材料,对于推动MXene在电磁屏蔽领域中的产业化具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术中MXene材料具有的电磁屏蔽性能有待改进,以及电磁屏蔽效果耐久性差的问题,本发明提供一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案是:
一种二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料,包括MXene纳米片和包覆在所述MXene纳米片表面的二茂铁基聚合物,其中,所述二茂铁基聚合物包括二茂铁基聚吡咯、二茂铁基聚噻吩或二茂铁基聚咪唑中至少一种。
相对于现有技术,本发明选择特定的二茂铁基聚合物对MXene材料进行包覆,特定二茂铁基聚合物具有的高电导率和磁损耗,有助于显著提高MXene材料的电磁屏蔽能力;同时,通过将二茂铁基聚合物包覆在MXene表面还能防止MXene材料氧化,从而赋予复合材料优异的电磁屏蔽耐久性;且包覆后的MXene还保留了有机聚合物的机械柔韧性,使得复合材料在电磁屏蔽型涂料领域具有较高的应用前景,进一步拓宽了MXene材料在高性能电磁屏蔽领域的应用。
本发明还提供了一种二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的制备方法,至少包括以下步骤:
步骤一、将氟化锂和MAX相三元层状化合物加入强酸溶液中,搅拌反应,洗涤,离心剥离,得MXene纳米片分散液;
步骤二、将导电聚合物单体和二茂铁甲酰氯加入二氯甲烷中,混合均匀后加入吡啶,升温反应,得二茂铁基聚合物单体;所述导电聚合物单体为吡咯、噻吩或咪唑中至少一种;
步骤三、将所述MXene纳米片分散液和乳化剂加入水中,混合均匀,调节体系pH为酸性,加入所述二茂铁基聚合物单体和引发剂,反应,过滤,得二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料。
本发明首先通过酸刻蚀MAX相三元层状化合物得到分散性良好的MXene纳米片分散液,然后利用原位聚合将二茂铁基聚合物均匀地包覆在MXene表面,防止MXene材料被氧化,且通过二茂铁基聚合物与MXene的协同效应,增强复合材料的电磁屏蔽效能,使得复合材料具有长久稳定的电磁屏蔽性能,在整个X波段,该复合材料均表现出优异的吸波性能,可适用于多种使用需求,拓宽了MXene材料的应用范围。
需要说明的是,步骤一中,为了获得分散性良好的MXene纳米片分散液,在搅拌反应结束后,先通过高速离心的方式将反应液进行多次高速(转速7000-9000rpm)离心洗涤,至离心上清液呈中性,向离心洗涤后的下层浆料中加入去离子水,去离子水的加入量以使离心液与反应液体积相同为准,然后进行超声分散30min-45min,再进行高速离心,取上层清液,即得分散性良好的MXene纳米片分散液。
优选的,步骤一中,所述MAX相三元层状化合物为钛碳化铝(Ti3AlC2),其与氟化锂的质量比为1:1-1.5。
优选的,步骤一中,所述强酸溶液为质量浓度为35%-40%的盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液。
示例性的,步骤一中,氟化锂与强酸溶液中H+的摩尔比为1:1。
优选的,步骤一中,所述搅拌反应的温度为30℃-40℃,转速为300rpm-400rpm,时间为10h-12h。
优选的步骤一的条件,有利于提高制备的分散液中MXene单片层的含量。
优选的,步骤二中,所述导电聚合物单体、二茂铁甲酰氯和吡啶的摩尔比为1:1-1.5:1-1.5。
优选的,步骤二中,所述导电聚合物单体与二氯甲烷的质量比为1:3-4。
优选的,步骤二中,升温反应的温度为40℃-45℃,升温反应的时间为30h-35h。
需要说明的是,步骤二中,为了提高导电聚合物单体和二茂铁甲酰氯的混合效率,可先分别将导电聚合物单体和二茂铁甲酰氯溶于二氯甲烷中,然后再将两种溶液混合均匀。进一步地,为了提高混合效率,可将二茂铁甲酰氯的二氯甲烷溶液滴加至导电聚合单体的二氯甲烷溶液中。
优选的,步骤三中,所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中至少一种,其与所述MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为2-5:1。
优选的,步骤三中,所述MXene纳米片分散液与水的质量比为1:20-30。
优选的,步骤三中,所述二茂铁基聚合物单体与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为2-4:1。
需要说明的是,为了保证二茂铁基聚合物单体通过原位聚合均匀包覆MXene纳米片,需要测定步骤一制备的MXene分散液中MXene固体的含量,取部分步骤一制备的MXene分散液过滤干燥,称重,得到制备的MXene分散液中MXene固体的含量。最终测得的MXene分散液中MXene固体与水的质量比为1:30-40。
优选的,步骤三中,所述引发剂为浓度为90ppm-110ppm的三氯化铁水溶液或过硫酸铵水溶液,其与二茂铁基聚合物单体的摩尔比为2-3:1。
示例性的,步骤三中,所述酸性指的是pH为1-4。
优选的,步骤三中,反应的温度为-10℃-0℃,反应的时间为3h-5h。
优选的步骤二和步骤三的条件,可保证二茂铁基聚合物均匀包覆MXene材料。
本发明还提供了上述二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料在电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料中的应用。
本发明还提供了一种电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料,包括所述的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料、聚氨酯粉末和聚甲醛粉末。
优选的,所述聚氨酯粉末和聚甲醛粉末的质量比为1:8-10;所述二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛粉末和聚氨酯粉末总量的质量比为1:8-10。
本发明选择的特定的二茂铁基聚合物对MXene进行包覆不但可以显著提高MXene的电磁屏蔽性能,同时,还能是包覆后的MXene复合材料与聚甲醛、聚氨酯具有良好的相容性,使得包覆后的MXene复合材料均匀分散于涂料体系中,且不影响聚甲醛自身的优异性能;除此之外,聚甲醛基体还可有效防止MXene材料从目标物质表面脱落,提高涂层的使用寿命,能够长时间具有良好的电磁屏蔽性能,从而使得制备的电磁屏蔽型涂料适用于多场景、复杂环境中,具有较高的推广应用价值。
本发明还提供了一种电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料的制备方法,包括如下步骤:
按照设计配比称取各组分,将称取的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料、聚氨酯粉末和聚甲醛粉末混合均匀,得所述电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料。
需要说明的是,本发明中所用聚甲醛树脂的熔融指数为3g/10min-50g/10min。
本发明还提供了上述电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料的使用方法,其特征在于,包括如下步骤:将基材进行喷砂表面预处理,然后将所述电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料经静电喷涂使其附着在预处理后的基材上,加热烘干,得电磁屏蔽涂层。
优选的,所述静电喷涂的电压为50kV-80kV,电流为60μA-80μA,供粉气压为0.2MPa-0.6MPa,喷涂距离为20cm-40cm。
优选的,加热温度为175℃-190℃,加热时间为20min-40min。
本发明提供的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料,将MXene的电磁屏蔽性能和二茂铁基聚合物的超高导电性能有机地结合,最大程度的发挥其电磁屏蔽能力,将二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛复合,通过聚甲醛粉末优异的机械性能以及高自润滑性,有助于提高涂料在复杂环境应用的耐久性,实现了材料的多功能化,通过静电喷涂技术将涂料喷涂至多种基材表面,可制备得到具有优异电磁屏蔽性能的多功能涂层,在电子电器设备领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的电磁屏蔽型聚甲醛复合粉末涂料在X波段频率范围内电磁屏蔽效能图;
图2为本发明实施例2制备的电磁屏蔽型聚甲醛复合粉末涂料在X波段频率范围内电磁屏蔽效能图;
图3为本发明实施例3制备的电磁屏蔽型聚甲醛复合粉末涂料在X波段频率范围内电磁屏蔽效能图;
图4为本发明对比例1制备的电磁屏蔽型聚甲醛复合粉末涂料在X波段频率范围内电磁屏蔽效能图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种二茂铁基聚吡咯包覆MXene复合材料的制备方法,至少包括以下步骤:
步骤一、按照质量比1:1称取氟化锂和Ti3AlC2,加入质量浓度37%的稀盐酸中,于35℃、350r/min搅拌反应11h,以9000rpm的转速离心洗涤至上清液呈中性,然后向离心后的下层浆料中加入去离子水,去离子水的加入量以使离心液与反应液体积相同为准,超声分散40min,然后以9000rpm的转速离心,取上清液,得MXene纳米片分散液;其中,稀盐酸中HCl与氟化锂的摩尔比为1:1;所述MXene纳米片的平均直径为60nm;
步骤二、将吡咯和二茂铁甲酰氯加入二氯甲烷中,混合均匀后加入吡啶,升温至43℃反应32h,过滤后得到二茂铁基聚合物单体;其中,吡咯、二茂铁甲酰氯和吡啶的摩尔比为1:1:1,吡咯与二氯甲烷的质量比为1:3;
步骤三、将MXene纳米片分散液和十二烷基苯磺酸钠加入水中,混合均匀,调节体系pH=3,加入上述二茂铁基聚合物单体和浓度100ppm的三氯化铁水溶液,于0℃、350rpm反应4h,过滤,洗涤,干燥,得二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料;
其中,MXene纳米片分散液与水的质量比为1:25;二茂铁基聚合物单体与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为3:1;十二烷基苯磺酸钠与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为4:1;三氯化铁与二茂铁基聚合物单体的摩尔比为2.5:1。
将上述制备的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛粉末和聚氨酯粉末经高速混合机混合均匀,得到电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料;其中,聚甲醛粉末与聚氨酯粉末的质量比为10:1,二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛粉末和聚氨酯粉末总量的质量比为1:10。
将基材进行喷砂表面预处理,然后将上述制备的电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料经静电喷涂静电喷涂使其附着在镀锌铁板上,加热至180℃保温20min,自然冷却,在镀锌铁板上形成电磁屏蔽涂层;其中,静电喷涂采用的电压为60kV,电流为70μA,供粉气压为0.4MPa,喷涂距离为30cm。
将制备的具有电磁屏蔽涂层的镀锌铁板裁剪成相应的形状,通过矢量网络分析仪采用波导法对样品进行电磁性能测试,测试标准为GB/T 35679-2017,得到的电磁屏蔽效能图如图1所示,由图可知,样品的电磁屏蔽效能值为64.2dB-64.8dB。
实施例2
本发明实施例提供一种二茂铁基聚吡咯包覆MXene复合材料的制备方法,至少包括以下步骤:
步骤一、按照质量比1.2:1称取氟化锂和Ti3AlC2,加入质量浓度40%的稀硝酸中,于30℃、400r/min搅拌反应12h,以8000rpm的转速离心洗涤至上清液呈中性,然后向离心后的下层浆料中加入去离子水,去离子水的加入量以使离心液与反应液体积相同为准,超声分散40min,然后以8000rpm的转速离心,取上清液,得MXene纳米片分散液;其中,稀硝酸中HNO3与氟化锂的摩尔比为1:1;
步骤二、将噻吩和二茂铁甲酰氯加入二氯甲烷中,混合均匀后加入吡啶,升温至40℃反应35h,过滤后得到二茂铁基聚合物单体;其中,噻吩、二茂铁甲酰氯和吡啶的摩尔比为1:1.2:1.2,噻吩与二氯甲烷的质量比为1:4;
步骤三、将MXene纳米片分散液和十六烷基三甲基溴化铵加入水中,混合均匀,调节体系pH=2,加入上述二茂铁基聚合物单体和浓度110ppm的过硫酸铵水溶液,于-10℃、350rpm反应3h,过滤,洗涤,干燥,得二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料;
其中,MXene纳米片分散液与水的质量比为1:30;二茂铁基聚合物单体与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为4:1;十六烷基三甲基溴化铵与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为5:1;过硫酸铵与二茂铁基聚合物单体的摩尔比为3:1。
将上述制备的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛和聚氨酯经高速混合机混合均匀,得到电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料;其中,聚甲醛粉末与聚氨酯粉末的质量比为9:1,二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛粉末和聚氨粉末酯总量的质量比为1:9。
将基材进行喷砂表面预处理,然后将上述制备的电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料经静电喷涂使其附着在镀锌铁板上,加热至180℃保温20min,自然冷却,在镀锌铁板上形成电磁屏蔽涂层;其中,静电喷涂采用的电压为60kV,电流为70μA,供粉气压为0.4MPa,喷涂距离为30cm。
将制备的具有电磁屏蔽涂层的镀锌铁板裁剪成相应的形状,通过矢量网络分析仪采用波导法对样品进行电磁性能测试,测试标准为GB/T 35679-2017,得到的电磁屏蔽效能图如图2所示,由图可知,样品的电磁屏蔽效能值为62.8dB-63.2dB。
实施例3
本发明实施例提供一种二茂铁基聚吡咯包覆MXene复合材料的制备方法,至少包括以下步骤:
步骤一、按照质量比1.5:1称取氟化锂和Ti3AlC2,加入质量浓度35%的稀硫酸中,于40℃、300r/min搅拌反应10h,以7000rpm的转速离心洗涤至上清液呈中性,然后向离心后的下层浆料中加入去离子水,去离子水的加入量以使离心液与反应液体积相同为准,超声分散40min,然后以7000rpm的转速离心,取上清液,得MXene纳米片分散液;其中,稀硫酸中H+与氟化锂的摩尔比为1:1;
步骤二、将咪唑和二茂铁甲酰氯加入二氯甲烷中,混合均匀后加入吡啶,升温至45℃反应30h,过滤后得到二茂铁基聚合物单体;其中,咪唑、二茂铁甲酰氯和吡啶的摩尔比为1:1.5:1.5,咪唑与二氯甲烷的质量比为1:3.5;
步骤三、将MXene纳米片分散液和十二烷基磺酸钠加入水中,混合均匀,调节体系pH=3.8,加入上述二茂铁基聚合物单体和浓度90ppm的三氯化铁水溶液,于-5℃、350rpm反应3h,过滤,洗涤,干燥,得二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料;
其中,MXene纳米片分散液与水的质量比为1:20;二茂铁基聚合物单体与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为2:1;十二烷基磺酸钠与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为2:1;三氯化铁与二茂铁基聚合物单体的摩尔比为2:1。
将上述制备的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛和聚氨酯经高速混合机混合均匀,得到电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料;其中,聚甲醛粉末与聚氨酯粉末的质量比为8:1,二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛粉末和聚氨酯粉末总量的质量比为1:8。
将基材进行喷砂表面预处理,然后将上述制备的电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料经静电喷涂使其附着在镀锌铁板上,加热至180℃保温20min,自然冷却,在镀锌铁板上形成电磁屏蔽涂层;其中,静电喷涂采用的电压为60kV,电流为70μA,供粉气压为0.4MPa,喷涂距离为30cm。
将制备的具有电磁屏蔽涂层的镀锌铁板裁剪成相应的形状,通过矢量网络分析仪采用波导法对样品进行电磁性能测试,测试标准为GB/T 35679-2017,得到的电磁屏蔽效能图如图3所示,由图可知,样品的电磁屏蔽效能值为60.8dB-61.4dB。
对比例1
本对比例提供一种聚吡咯包覆MXene复合材料的制备方法,制备方法与实施例1相同,不同的仅是省去步骤二,步骤三的具体步骤如下:
步骤三、将MXene纳米片分散液和十二烷基苯磺酸钠加入水中,混合均匀,调节体系pH=3,加入吡咯和浓度100ppm的三氯化铁水溶液,于0℃、350rpm反应4h,过滤,洗涤,干燥,得聚吡咯包覆MXene复合材料;
其中,MXene纳米片分散液与水的质量比为1:25;吡咯与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为3:1;十二烷基苯磺酸钠与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为4:1;三氯化铁与吡咯的摩尔比为2.5:1。
将上述制备得到的聚吡咯包覆MXene复合材料按照与实施例1完全相同的方法制成电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料,并按照与实施例1完全相同的方法将制得的电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料通过静电喷涂使其附着在镀锌铁板上。
将制备的具有电磁屏蔽涂层的镀锌铁板裁剪成相应的形状,通过矢量网络分析仪采用波导法对样品进行电磁性能测试,测试标准为GB/T 35679-2017,得到的电磁屏蔽效能图如图4所示,由图可知,样品的电磁屏蔽效能值为41.2dB-41.8dB。
以上实施例和对比例中所用聚甲醛的熔融指数为9g/min,由开滦能源化工股份有限公司提供。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料,其特征在于,包括MXene纳米片和包覆在所述MXene纳米片表面的二茂铁基聚合物;其中,所述二茂铁基聚合物包括二茂铁基聚吡咯、二茂铁基聚噻吩或二茂铁基聚咪唑中至少一种;
所述二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的制备方法包括如下步骤:
步骤一、将氟化锂和MAX相三元层状化合物加入强酸溶液中,搅拌反应,洗涤,离心剥离,得MXene纳米片分散液;
步骤二、将导电聚合物单体和二茂铁甲酰氯加入二氯甲烷中,混合均匀后加入吡啶,升温反应,得二茂铁基聚合物单体;所述导电聚合物单体为吡咯、噻吩或咪唑中至少一种;
步骤三、将所述MXene纳米片分散液和乳化剂加入水中,混合均匀,调节体系pH为酸性,加入所述二茂铁基聚合物单体和引发剂,反应,过滤,得二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料。
2.权利要求1所述的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、将氟化锂和MAX相三元层状化合物加入强酸溶液中,搅拌反应,洗涤,离心剥离,得MXene纳米片分散液;
步骤二、将导电聚合物单体和二茂铁甲酰氯加入二氯甲烷中,混合均匀后加入吡啶,升温反应,得二茂铁基聚合物单体;所述导电聚合物单体为吡咯、噻吩或咪唑中至少一种;
步骤三、将所述MXene纳米片分散液和乳化剂加入水中,混合均匀,调节体系pH为酸性,加入所述二茂铁基聚合物单体和引发剂,反应,过滤,得二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料。
3.如权利要求2所述的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的制备方法,其特征在于,步骤一中,所述MAX相三元层状化合物为钛碳化铝,其与氟化锂的质量比为1:1-1.5;和/或
步骤一中,所述强酸溶液为质量浓度为35%-40%的盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液;和/或
步骤一中,所述搅拌反应的温度为30℃-40℃,转速为300rpm-400rpm,时间为10h-12h。
4.如权利要求2所述的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的制备方法,其特征在于,步骤二中,所述导电聚合物单体、二茂铁甲酰氯和吡啶的摩尔比为1:1-1.5:1-1.5;和/或
步骤二中,所述导电聚合物单体与二氯甲烷的质量比为1:3-4;和/或
步骤二中,升温反应的温度为40℃-45℃,升温反应的时间为30h-35h。
5.如权利要求2所述的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的制备方法,其特征在于,步骤三中,所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中至少一种,其与所述MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为2-5:1;和/或
步骤三中,所述MXene纳米片分散液与水的质量比为1:20-30;和/或
步骤三中,所述二茂铁基聚合物单体与MXene纳米片分散液中MXene固体的质量比为2-4:1;和/或
步骤三中,所述引发剂为浓度为90ppm-110ppm的三氯化铁水溶液或过硫酸铵水溶液,其与二茂铁基聚合物单体的摩尔比为2-3:1;和/或
步骤三中,反应的温度为-10℃-0℃,反应的时间为3h-5h。
6.权利要求1所述的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料在电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料中的应用。
7.一种电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料,其特征在于,包括权利要求1所述的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料、聚氨酯粉末和聚甲醛粉末。
8.如权利要求7所述的电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料,其特征在于,所述聚氨酯粉末和聚甲醛粉末的质量比为1:8-10;所述二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料与聚甲醛粉末和聚氨酯粉末总量的质量比为1:8-10。
9.权利要求7或8所述的电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
按照设计配比称取各组分,将称取的二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料、聚氨酯粉末和聚甲醛粉末混合均匀,得所述电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料。
10.权利要求7或8所述的电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料的使用方法,其特征在于,包括如下步骤:将基材进行喷砂表面预处理,然后将所述电磁屏蔽型聚甲醛粉末涂料经静电喷涂使其附着在预处理后的基材上,加热烘干,得电磁屏蔽涂层。
CN202211357654.0A 2022-11-01 2022-11-01 一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用 Active CN116162373B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211357654.0A CN116162373B (zh) 2022-11-01 2022-11-01 一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211357654.0A CN116162373B (zh) 2022-11-01 2022-11-01 一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116162373A CN116162373A (zh) 2023-05-26
CN116162373B true CN116162373B (zh) 2023-11-10

Family

ID=86415137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211357654.0A Active CN116162373B (zh) 2022-11-01 2022-11-01 一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116162373B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105009225A (zh) * 2013-02-21 2015-10-28 3M创新有限公司 具有电磁干扰减轻特性的聚合物复合物
CN108461300A (zh) * 2018-05-11 2018-08-28 西北师范大学 一种层状碳化钛-碳管复合材料及其制备和应用
CN109852237A (zh) * 2019-02-01 2019-06-07 哈尔滨工业大学 一种具有电磁屏蔽效应的有机硅耐热涂层及其制备方法
CN109974905A (zh) * 2019-04-03 2019-07-05 南开大学 一种具有自修复能力的应力传感器及其制备方法
CN110117431A (zh) * 2019-05-16 2019-08-13 哈尔滨工业大学 一种MXene基电磁屏蔽涂层材料的制备方法
WO2020142139A2 (en) * 2018-11-08 2020-07-09 Uwm Research Foundation, Inc. Responsive interference coloration
CN113278356A (zh) * 2021-05-17 2021-08-20 江苏考普乐新材料有限公司 抗电磁波辐射涂料及其制备方法
CN113289570A (zh) * 2021-05-28 2021-08-24 中国科学院过程工程研究所 一种砷吸附材料及其制备方法和应用
CN113292808A (zh) * 2021-05-26 2021-08-24 复旦大学 一种电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法
CN113659117A (zh) * 2021-07-28 2021-11-16 江苏大学 一种碳掺杂三明治结构锂离子电池负极材料的制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105009225A (zh) * 2013-02-21 2015-10-28 3M创新有限公司 具有电磁干扰减轻特性的聚合物复合物
CN108461300A (zh) * 2018-05-11 2018-08-28 西北师范大学 一种层状碳化钛-碳管复合材料及其制备和应用
WO2020142139A2 (en) * 2018-11-08 2020-07-09 Uwm Research Foundation, Inc. Responsive interference coloration
CN109852237A (zh) * 2019-02-01 2019-06-07 哈尔滨工业大学 一种具有电磁屏蔽效应的有机硅耐热涂层及其制备方法
CN109974905A (zh) * 2019-04-03 2019-07-05 南开大学 一种具有自修复能力的应力传感器及其制备方法
CN110117431A (zh) * 2019-05-16 2019-08-13 哈尔滨工业大学 一种MXene基电磁屏蔽涂层材料的制备方法
CN113278356A (zh) * 2021-05-17 2021-08-20 江苏考普乐新材料有限公司 抗电磁波辐射涂料及其制备方法
CN113292808A (zh) * 2021-05-26 2021-08-24 复旦大学 一种电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法
CN113289570A (zh) * 2021-05-28 2021-08-24 中国科学院过程工程研究所 一种砷吸附材料及其制备方法和应用
CN113659117A (zh) * 2021-07-28 2021-11-16 江苏大学 一种碳掺杂三明治结构锂离子电池负极材料的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Enhanced Dielectric Properties of a Poly(dimethyl siloxane) Bimodal Network Percolative Composite with MXene;Wei Lei; et al.;《Acs Applied Materials & Interfaces》;第12卷(第14期);16805-16814 *
Fe3O4/Ti3C2Tx复合材料的结构设计与吸波性能调控研究;陈卓然;《中国优秀硕士学位论文数据库》;全文 *
MXene在涂料中的应用研究进展;李小萌等;《涂料工业》;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116162373A (zh) 2023-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bhadra et al. A review of advances in the preparation and application of polyaniline based thermoset blends and composites
CN106281147B (zh) 一种水基电极粘结剂及制备方法
EP0403180A2 (en) Coated particulate metallic materials
CN110922709B (zh) 一种导电聚合物复合吸波材料及其制备方法
CN103880821B (zh) 用于电池的改性马来酰亚胺寡聚物及含有该寡聚物的组合物
CN112292015B (zh) 一种MXene/PPy复合吸波剂及其制备方法
CN107591554A (zh) 一种三维集流体固态电池的制备方法
CN106229514B (zh) 石墨烯改性导电聚合物凝胶包覆金属纳米颗粒的制备方法与应用
CN103554908A (zh) 一种石墨烯/聚苯胺/钴复合吸波材料及制备方法
CN103725080A (zh) 涂层型二茂铁高分子磁体-半导体配合物复合吸波材料及制备方法
CN112625441B (zh) 一种锰锌铁氧体/聚苯胺/碳化钛复合吸波材料及其制备方法
KR20180090306A (ko) 음극 조성물, 음극 제조 방법 및 리튬 이온 전지
CN103848989A (zh) 一种镍锌铁氧体/聚苯胺复合材料的制备方法
CN109852237A (zh) 一种具有电磁屏蔽效应的有机硅耐热涂层及其制备方法
CN109935779A (zh) 一种二硫化铁正极材料及其制备方法以及碱金属离子电池
CN116162373B (zh) 一种基于二茂铁基聚合物包覆MXene复合材料的聚甲醛涂料及制备方法和应用
CN114591671B (zh) 一种聚吡咯@zif-8改性环氧树脂防腐涂料的制备方法及应用
CN103642365B (zh) 一种船用铝合金腐蚀自修复智能涂层及其制备方法
CN103525223B (zh) 一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物及其制备方法
He et al. Enhanced adhesion and electrochemical performance of Si anodes with gum arabic grafted poly (acrylic acid) as a water‐soluble binder
CN110828795B (zh) 锌锰氧正极材料及其制备方法和应用
CN113388231A (zh) 一种抗锈蚀的羰基铁粉吸波材料及其制备方法
CN107245145B (zh) 吡咯-苯胺共聚物及其改性防腐涂料的制备方法与应用
CN105111434A (zh) 一种苯胺共聚物与石墨烯的复合材料、制备方法及其应用
CN102559011A (zh) 一种环氧防腐涂层的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant