Fe3O4-聚苯胺的微乳液聚合及其復(fù)合納米纖維的制備.pdf

1、導(dǎo)電聚合物與納米無機粒子的復(fù)合材料是一種新興的材料研究方向,所得復(fù)合材料兼具導(dǎo)電性和無機納米粒子的性能,并且囊括了導(dǎo)電聚合物和納米無機粒子的各項優(yōu)點,同時,聚合物將納米無機粒子進行包覆,有效地防止了納米粒子由于其極高的表面活性而易發(fā)生團聚的缺點。本文中采用的納米無機粒子四氧化三鐵(Fe3O4)是一種重要的反尖晶石鐵氧體,是目前應(yīng)用最為廣泛的軟磁性材料之一。導(dǎo)電聚合物采用了導(dǎo)電性能優(yōu)良的聚合物材料聚苯胺(PANI),其以良好的環(huán)境穩(wěn)定性,

2、單體原料價格低廉、獨特的摻雜機理、合成方法簡單并且產(chǎn)量高、分子結(jié)構(gòu)多樣化等優(yōu)點逐漸成為導(dǎo)電聚合物領(lǐng)域的研究重點。實驗所合成的Fe3O4/PANI復(fù)合材料將在電磁屏蔽和微波研究中有著重要的發(fā)展前景。本實驗最終要得到的產(chǎn)物是Fe3O4/PANI納米復(fù)合纖維,這一過程的實驗主要通過靜電紡絲技術(shù)來實現(xiàn)。
　　 靜電紡絲技術(shù)因其實驗條件簡單以及設(shè)備低廉而逐漸成為制備納米纖維中一種較為普遍的技術(shù),它能連續(xù)得到直徑分布均勻的一維納米纖維。但是

3、PANI由于其分子量低和難溶的缺點,直接以其溶液紡絲難度太大,為了改善這一缺陷,本文將PANI與其他聚合物進行復(fù)合后以提高其紡絲性能。由于PANI中摻雜了納米Fe3O4,這就實現(xiàn)了納米纖維的電、磁性能復(fù)合。
　　 本文主要的實驗方法是在苯胺微乳液聚合過程中,加入Fe3O4納米粒子進行原位聚合,這樣能克服PANI與無機粒子難于均勻混合的不足,并且利用陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)的功能,使Fe3O4納米粒子能夠更

4、好的被聚苯胺包覆,實驗中還以HCI為摻雜酸,正丁醇為助乳化劑,在過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑,這種試驗方法能夠可得到結(jié)構(gòu)規(guī)整、穩(wěn)定性好、有機溶劑溶解性能良好、電導(dǎo)率高的Fe3O4/PANI,這樣極大的解決了Fe3O4/PANI難溶難熔的特點,改善了其加工性能。隨后,將Fe3O4/PANI與聚丙烯腈(PAN)配制成紡絲液,因為PAN的存在極大的提高了PANI溶液的紡絲性能,通過靜電紡絲能夠得到形貌和各項性能都比較理想的納米纖維網(wǎng)。Fe3O4

5、/PANI復(fù)合纖維材料將在電極材料、傳感器、微波吸收等領(lǐng)域有著極大的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　 本文主要通過高分辨透射電鏡(HRTEM)、紅外(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、吸波性能測試Fe3O4/聚苯胺復(fù)合材料性質(zhì)進行了一系列表征方法測定結(jié)果證實:合成了具有核-殼包覆結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,并且采用網(wǎng)絡(luò)分析儀對復(fù)合材料的電磁性能進行了分析。然后將得到的納米復(fù)合粒子與聚丙烯腈在N,N-二甲基甲酰胺中混合成紡絲液,通過靜電紡絲制備出納米纖維。