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聚乙烯吡咯烷酮水溶液中聚苯胺/羰基铁复合物的制备及吸波性能研究

作　者: 田楠
导　师: 马利
学　校: 重庆大学
专　业: 化学
关键词: 聚苯胺 羰基铁 核壳结构 聚乙烯吡咯烷酮 吸波性能
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


磁性/高分子复合材料是一种把磁性无机颗粒嵌入在聚合物基体中的功能材料。近年来聚苯胺/无机磁粒子的复合因为在电磁屏蔽、微波吸收、电磁感应等领域有着广阔的应用前景而引起了人们极大的兴趣。在磁性材料中羰基铁(CIP)作为传统的微波吸收剂，具有较高的纯度和磁导率，对电磁波有较强的吸收性，但其自身存在的密度大、吸波频带窄等问题，明显影响了在微波吸收中的实际应用。而在众多的导电聚合物中，聚苯胺(PANI)由于具有良好的介电损耗性能、较宽的微波吸收频带和较小的质量密度等特点，而成为微波吸收材料中最具实际应用价值的导电聚合物之一。PANI与CIP无机磁粒子复合可实现对材料电、磁性能的有效调控，弥补单一材料的缺陷，是开发质轻、宽频、电磁吸波材料的理想途径之一。但研究发现CIP磁粒子是极易出现自团聚现象的，复合物中其颗粒也易呈现出分散不均匀的问题；同时PANI与较大CIP团聚体复合时对其较难完全包覆，形成核壳结构的PANI/CIP复合吸收剂。已知的研究报道中，核壳结构复合物的吸波性能远远好于核或壳作为单一吸波材料使用时的性能。此外，导电聚合物与羰基铁无机磁粒子复合还会具有彼此的优异性能以及耦合效应的产生。为了实现PANI与CIP的有效复合，本课题将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为稳定分散剂引入反应体系中，以解决CIP的团聚和包覆不完全的问题。本文将采用在PVP水溶液中采用原位聚合法合成PANI/CIP复合物。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)和矢量网络分析仪(VNA)测试表征，对复合物微观形貌、吸波性能进行了探讨，同时还对PVP在聚合过程中的作用机理进行了分析。研究表明：PVP的加入有利于CIP的分散和保护，并且可以形成包覆均匀、体系分散良好的核壳结构PANI/CIP复合物.测试了复合物在26.5—42GHz波段的电磁参数。与采用普通原位聚合法合成的PANI/CIP复合吸收剂相比，经PVP修饰CIP后合成的复合吸收剂，其微波吸收能力增大了16-dB，达到35-dB，频带宽度提高了3倍，达到了6GHz。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-22
  1.1 吸波材料简介  8-9
    1.1.1 吸波材料的应用  8
    1.1.2 高频吸波材料的应用  8-9
  1.2 吸波原理  9-10
  1.3 吸波材料的分类  10-14
    1.3.1 碳系吸收剂  10-11
    1.3.2 铁系吸收剂  11-12
    1.3.3 手性材料  12
    1.3.4 复合吸波材料  12-13
    1.3.5 其他高效吸波剂  13-14
  1.4 聚苯胺  14-16
  1.5 羰基铁  16-17
  1.6 磁性高聚物  17-19
    1.6.1 磁性高聚物的制备方法  17-18
    1.6.2 磁性高聚物在吸波方面的应用  18
    1.6.3 PANI/CIP 复合吸波材料  18-19
  1.7 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）  19-20
  1.8 本课题研究的目的、意义及内容  20-22
    1.8.1 目的及意义  20-21
    1.8.2 研究内容  21-22
2 实验部分  22-24
  2.1 实验主要试剂  22
  2.2 实验主要仪器  22-23
  2.3 PVP 水溶液中 PANI／CIP 复合物的制备  23
  2.4 PANI/CIP 复合物微观形貌的表征  23
  2.5 PANI/CIP 复合物、PANI 微波吸收性能表征  23-24
    2.5.1 吸波涂层的制备  23
    2.5.2 吸波涂层的表征  23-24
3 结果与讨论  24-44
  3.1 羰基铁含量对复合物吸波性能的影响  24-28
    3.1.1 羰基铁含量对复合物介电损耗和磁损耗的影响  24-26
    3.1.2 羰基铁含量对复合物反射损耗的影响  26-28
    3.1.3 小结  28
  3.2 PVP 在聚合过程中的作用机理  28-29
  3.3 PVP 对复合物微观结构的影响  29-33
  3.4 PVP 含量对复合物吸波性能的影响  33-39
    3.4.1 PVP 含量对复合物介电常数和磁导率的影响  34-36
    3.4.2 PVP 含量对复合物介电损耗和磁损耗的影响  36-38
    3.4.3 PVP 含量对复合物反射损耗的影响  38-39
    3.4.4 小结  39
  3.5 PVP 对复合物吸波性能的作用  39-42
    3.5.1 PVP 对复合物电磁损耗的作用  39-41
    3.5.2 PVP 对复合物反射损耗的作用  41-42
  3.6 涂层厚度对复合物吸波性能的影响  42-44
4 结论与展望  44-46
  4.1 结论  44-45
  4.2 展望  45-46
致谢  46-47
参考文献  47-52
附录  52

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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