改性石墨烯-聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備及吸波性能研究.pdf

1、為了改善石墨烯與聚合物的相容性，提高石墨烯基聚合物復(fù)合材料的吸波性能，本論文運用非共價鍵和共價鍵的方法對氧化石墨烯進行了改性，并通過原位聚合和相分離過程制備了以聚酰亞胺（PI）為基體的復(fù)合薄膜，并對其結(jié)構(gòu)、吸波性能等進行了測試和分析，最終獲得了吸收強、質(zhì)量輕、厚度薄的吸波復(fù)合材料。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）非共價鍵改性氧化石墨烯/聚酰亞胺吸波復(fù)合薄膜的制備和表征。用表面活性劑十八烷基三甲基溴化銨（STAB）對氧化石墨烯進

2、行非共價鍵改性獲得STAB-GO，并以其為吸波劑通過原位聚合的方法均勻的分散于聚酰亞胺（PI）樹脂中，通過相分離過程制備了STAB-GO/PI復(fù)合薄膜，厚度約為0.2mm，并分析了STAB-GO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對吸波性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)過STAB改性，GO的片層間距增大，當(dāng)STAB-GO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％時，復(fù)合薄膜在18GHz具有最大反射損耗-18dB，其有效吸收頻段（RL≤-10dB）也達到了6.3GHz（11.7~18GHz）；而當(dāng)ST

3、AB-GO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時，其有效吸收頻段（RL≤-10dB）增寬，達到了9.4GHz（8.6~18GHz）。
　　（2）氧化石墨烯-聚苯胺/聚酰亞胺吸波復(fù)合薄膜的制備和表征。通過原位聚合制備了氧化石墨烯-聚苯胺（GO-PANI）納米復(fù)合材料，然后通過原位聚合和相分離過程制得了 GO-PANI/PI復(fù)合薄膜，厚度約為0.2mm。研究 GO-PANI的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對復(fù)合薄膜吸波性能的影響，并探究其吸波機理。結(jié)果表明：PANI呈長纖維

4、狀稀疏而且無規(guī)律地粘附在石墨烯納米片層上，當(dāng)GO-PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時，其復(fù)合薄膜在9.6GHz具有最大反射損耗-28.2dB，相比于STAB-GO/PI有所增強，有效吸收帶寬（RL≤-10dB）為5.2GHz（7.1~12.3GHz）。石墨烯和聚苯胺對電磁波的介電損耗及電磁波在材料內(nèi)的多反射損耗提高了復(fù)合材料的吸波性能。
　?。?）為了進一步提高復(fù)合薄膜的吸波性能，增強 PANI與 GO的粘附性，對氧化石墨烯進行了共價鍵改性

5、，制備了吸波復(fù)合薄膜，并進行了表征。氧化石墨烯經(jīng)過共價鍵改性獲得共價鍵改性氧化石墨烯（CCGO），然后在其片層表面聚合獲得 CCGO-PANI納米復(fù)合材料，并制備了厚度約為0.2mm的CCGO-PANI/PI復(fù)合薄膜。研究了CCGO-PANI對復(fù)合薄膜吸波性能的影響，并探究其吸波機理。結(jié)果表明：經(jīng)過共價鍵改性，PANI呈短針狀密集的排列在石墨烯納米片層間。當(dāng)CCGO-PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時，復(fù)合薄膜在7.7GHz處具有最大反射損耗-4

6、4dB，有效吸收帶寬（RL≤-10dB）達到了6GHz（4.9~10.9GHz），相比于 GO-PANI/PI，最大反射損耗和有限吸收帶寬均有提高，而且有效吸收頻段較低，吸波效果顯著提高。石墨烯和聚苯胺對電磁波的介電損耗，PANI的規(guī)整排列對復(fù)合薄膜的介電損耗和多反射損耗具有重要的作用。
　　通過對GO進行不同程度的改性，并利用原位聚合均勻分散于PI基體中，成功制備了強吸收、寬頻、質(zhì)量輕、厚度薄的吸波復(fù)合薄膜，而且具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定