納米Fe3O4協(xié)同 增強石墨烯-水性聚氨酯復(fù)合膜的電磁屏蔽性能研究.pdf

1、磁性導(dǎo)電復(fù)合膜是一種兼具電損耗和磁損耗的電磁輻射防護(hù)材料，具有輕、薄、吸收頻帶寬、吸收效能高、價格低廉且使用方便等特點，可應(yīng)用于醫(yī)療、軍事、航空、電子等領(lǐng)域，具有較高的應(yīng)用價值。本文以石墨烯(GNs)負(fù)載納米Fe3O4作為電磁屏蔽填料，以水性聚氨酯(WPU)為基體，制備WPU基磁性導(dǎo)電復(fù)合膜;并系統(tǒng)研究GNs、納米Fe3O4在復(fù)合膜電、磁及電磁屏蔽性能中的協(xié)同作用。
　　分別采用共沉淀法和水熱法將納米Fe3O4負(fù)載于氧化石墨烯(G

2、O)的表面，再還原制得石墨烯負(fù)載納米Fe3O4(GNs@Fe3O4)復(fù)合粒子;利用傅里葉紅外光譜、X射線衍射、X射線光電子能譜、拉曼光譜、熱重和掃描電鏡、原子力顯微鏡等對GNs@Fe3O4復(fù)合粒子的結(jié)構(gòu)及微觀形貌進(jìn)行了表征與觀察。結(jié)果表明:共沉淀法制備的復(fù)合粒子具有明顯的片層結(jié)構(gòu)，納米Fe3O4均勻負(fù)載于GNs片層表面和層間，粒徑在10～50nm; GNs與納米Fe3O4間存在物理吸附和化學(xué)鍵合兩種作用形式，納米Fe3O4的存在擴(kuò)大了G

3、Ns的層間距。對復(fù)合粒子的分散穩(wěn)定性、磁性、電學(xué)性能測試結(jié)果表明:共沉淀法制備的復(fù)合粒子在有機溶劑中更穩(wěn)定;水熱法制備復(fù)合粒子的飽和磁強度28.6emu/g，共沉淀法制備復(fù)合粒子的飽和磁強度20.1emu/g;但共沉淀法制備GNs@Fe3O4復(fù)合粒子具有更好的電學(xué)性能。綜合考慮共沉淀法為適宜的GNs@Fe3O4復(fù)合粒子制備方法。以電阻率為指標(biāo)篩選還原劑種類和用量實驗結(jié)果表明:用水合肼為還原劑制得的復(fù)合粒子有更好的導(dǎo)電性。
　　將G

4、Ns@Fe3O4復(fù)合粒子與WPU進(jìn)行超聲共混后涂膜，制備GNs@Fe3O4/WPU復(fù)合膜;通過掃描電鏡、透射電鏡觀察GNs@Fe3O4復(fù)合粒子在復(fù)合膜中的分布狀態(tài)，并考察了GNs-納米Fe3O4協(xié)同效應(yīng)對復(fù)合膜的機械性能、熱穩(wěn)定性、磁性、電學(xué)和電磁屏蔽性能的影響。透射電鏡圖顯示在合適添加量下納米Fe3O4牢固負(fù)載于GNs上并均勻分散在復(fù)合膜中，掃描電鏡圖顯示隨著添加量的增加GNs@Fe3O4復(fù)合粒子在膜中出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。力學(xué)性能測試結(jié)果表

5、明:當(dāng)復(fù)合粒子的添加量為3％時，復(fù)合膜的拉伸強度提高了23.3％，斷裂伸長率提高了150％;熱重分析表明，GNs@Fe3O4復(fù)合粒子的加入將WPU熱分解溫度提高了40℃，增強了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性;磁性能分析結(jié)果說明GNs-納米Fe3O4的協(xié)同效應(yīng)有利于提高復(fù)合膜的電磁屏蔽性能;電性能測試結(jié)果表明，隨著GNs@Fe3O4復(fù)合粒子添加量的增加復(fù)合膜的介電常數(shù)隨之增大，復(fù)合膜從絕緣體變?yōu)榘雽?dǎo)體再變?yōu)閷?dǎo)體，當(dāng)復(fù)合粒子添加量為5％時，復(fù)合膜的電損耗