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聚邻/间甲苯胺—苯胺—钡铁氧体复合物的制备及电磁性能研究

作　者: 刘徽
导　师: 李良超
学　校: 浙江师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 有机无机复合物共聚物钡铁氧体邻甲苯胺间甲苯胺电磁性质
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

有机-无机复合材料因其兼具有机聚合物和无机材料的优良特性,并且可以在力学、光学、电学和磁学等方面赋予材料许多优异的特性,已成为当今高分子化学、物理化学、有机化学和材料科学等多学科交叉的前沿领域。苯胺衍生物(邻甲苯胺,间甲苯胺等)由于合成容易、化学性能稳定及导电率可调等特点,成为有机-无机复合材料领域的研究热点之一。更为有趣的是聚合物包覆铁氧体颗粒可以减弱磁性粒子的团聚,调控材料的电磁性能。磁铅石型铁氧体具有较大的磁晶各向异性,高的居里温度,相对较大的磁化强度和好的化学稳定性等特性,将其与导电聚合物复合,可以作为一种优良的吸收和屏蔽电磁波的候选材料。基于该选题,本论文的主要工作如下:在水溶液中以盐酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,通过原位溶液聚合反应制备了聚邻甲苯胺和聚间甲苯胺、具有导电和磁性质的聚邻甲苯胺-钡铁氧体复合物和聚间甲苯胺-钡铁氧体复合物、聚邻甲苯胺-苯胺-钡铁氧体复合物和聚间甲苯胺-苯胺-钡铁氧体复合物。利用红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和X-射线衍射(XRD)表征样品的结构;用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观测样品的粒径和微观形貌;用热分析仪(TG-DTA)测试样品的热稳定性能。XRD分析揭示了复合物是由导电聚合物和铁氧体粒子组成的复合体系,铁氧体的引入对导电聚合物共轭链的连续性有一定的影响;光谱分析证实了复合物的生成,揭示了聚合物分子链与铁氧体粒子之间存在一定的键合作用;TEM和SEM表明复合物中聚合物链能较好地包覆铁氧体粒子,形成了较明显的核壳结构;TG-DTA表明铁氧体粒子的引入提高了复合物的热稳定性能。采用四探针电导率仪测定了复合物的室温电导率;振动样品磁强计测定了复合物在外加磁场的室温磁化曲线。结果表明:铁氧体粒子的引入影响了导电聚合物的结晶性能和掺杂程度,导致了聚合物分子链的连续性以及共轭程度的降低;由于非磁性的导电聚合物的贡献,复合物在外加磁场下的磁化强度明显低于纯铁氧体,且随着聚合物含量的增大而减小;在聚合过程中,聚合物分子链吸附在铁氧体粒子的表面和晶粒边界上,对铁氧体粒子产生的包覆作用影响了铁氧体粒子的磁晶各向异性和复合物表面各向异性能,导致复合物的矫顽力略有减小。此外,还用材料/阻抗分析仪在1 GHz～3GHz范围内测定了复合物的微波电磁参数(复磁导率和复介电常数)。结果表明:复合物磁导率实部(μ′)和虚部(μ″)的减小主要跟铁氧体的体积分数有关。而介电常数实部(ε′)和虚部(ε″)与聚合物的种类和组成有关,同时研究了反应温度对复合物的介电常数和磁导率的影响。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第一章文献综述  11-26
  1.1 功能高分子材料  11
  1.2 导电聚合物  11-15
    1.2.1 聚苯胺研究现状  13-14
    1.2.2 苯胺衍生物的研究现状  14
    1.2.3 取代苯胺共聚物的研究现状  14-15
  1.3 硬磁铁氧体  15-19
    1.3.1 晶体结构  16-18
    1.3.2 制备方法  18
    1.3.3 研究现状  18-19
  1.4 导电聚合物-磁性无机复合材料  19-22
    1.4.1 聚合物基复合材料  20-21
    1.4.2 复合材料制备技术  21-22
  1.5 吸波材料  22-24
  1.6 选题依据和研究内容  24-26
第二章镧掺杂M型钡铝铁氧体的制备及磁性能  26-36
  2.1 试剂和仪器  26-27
  2.2 实验部分  27-28
    2.2.1 样品的制备  27-28
    2.2.2 样品的表征  28
  2.3 结果与讨论  28-35
    2.3.1 X-射线衍射分析  28-30
    2.3.2 形貌分析  30-32
    2.3.3 磁性分析  32-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章聚邻/间甲苯胺-钡铁氧体二元复合物的制备及电磁性能  36-55
  3.1 实验试剂和仪器  36-37
  3.2 实验部分  37-38
    3.2.1 样品的制备  37-38
    3.2.2 样品的表征  38
  3.3 结果与讨论  38-53
    3.3.1 热稳定性分析  38-40
    3.3.2 X-射线衍射分析  40-41
    3.3.3 红外光谱分析  41-43
    3.3.4 紫外-可见光谱分析  43-45
    3.3.5 形貌分析  45-47
    3.3.6 导电性能分析  47-48
    3.3.7 磁性能分析  48-49
    3.3.8 电磁损耗性能分析  49-53
  3.4 本章小结  53-55
第四章聚邻甲苯胺-苯胺-钡铁氧体三元复合物的制备及电磁性能  55-71
  4.1 实验试剂和仪器  55-56
  4.2 实验部分  56-58
    4.2.1 样品的制备  56-57
    4.2.2 样品的表征  57-58
  4.3 结果与讨论  58-70
    4.3.1 热稳定性分析  58-59
    4.3.2 X-射线衍射分析  59-60
    4.3.3 红外光谱分析  60-62
    4.3.4 紫外-可见光谱分析  62-63
    4.3.5 形貌分析  63-65
    4.3.6 导电性能分析  65-66
    4.3.7 磁性能分析  66-67
    4.3.8 电磁损耗性能分析  67-70
  4.4 本章小结  70-71
第五章聚间甲苯胺-苯胺-钡铁氧体三元复合物的制备及电磁性能  71-85
  5.1 实验试剂  71-72
  5.2 实验部分  72-73
    5.2.1 样品的制备  72-73
    5.2.2 样品的表征  73
  5.3 结果与讨论  73-83
    5.3.1 热稳定性分析  73-74
    5.3.2 X-射线衍射分析  74-75
    5.3.3 红外光谱分析  75-76
    5.3.4 紫外-可见光谱分析  76-78
    5.3.5 形貌分析  78-79
    5.3.6 磁性能分析  79-80
    5.3.7 电磁损耗性能分析  80-83
  5.4 本章小结  83-85
参考文献  85-96
攻读学位期间取得的研究成果  96-97
致谢  97-98

聚邻/间甲苯胺—苯胺—钡铁氧体复合物的制备及电磁性能研究

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