[发明专利]一种具有核-壳结构的聚苯胺/四氧化三铁复合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合物的制备方法，特别是涉及一种由聚苯胺导电高分子和四氧化三铁磁性粒子组成的具有核-壳结构的复合物的制备方法。

背景技术

聚苯胺(PANI)是一种具有共轭结构的导电高聚物，具有合成工艺简单、耐高温、环境稳定性好以及具有优异导电性等电磁特性，可广泛应用于传感器、发光电子装置和抗静电等电磁材料和器件领域。由于其轻质性优势以及能在电磁场中产生较大的电损耗，聚苯胺在吸波材料领域也得到了广泛的应用。四氧化三铁(Fe₃O₄)是一种亚铁磁性材料，可应用于磁性液体、磁性塑料和磁性橡胶的开发等领域。同时，由于其在电磁场中对入射电磁波具有较好的磁损耗效果，也是一种备受关注的磁性吸波材料。现有报道表明，若能实现PANI与Fe₃O₄的均匀复合，特别是能够通过原位合成、模版合成等方法实现二者的组装设计，将更有利于协同发挥二者的电、磁损耗效果，获得吸波性能更为优异的组装吸波材料。目前PANI/Fe₃O₄(聚苯胺/四氧化三铁)复合物的组装设计，最主要的思路都集中在核-壳结构的设计思路上，即通过适当的合成方法，制备出以Fe₃O₄为核，PANI为壳的核-壳结构复合物。

现有制备核-壳结构PANI/Fe₃O₄复合物的方法主要有以下两种。

(一)首先通过二价铁和三价铁离子的共沉淀方法制备出Fe₃O₄纳米粒子，然后用PEG等表面活性剂对Fe₃O₄粒子进行表面修饰以吸附苯胺单体，再通过苯胺的聚合反应得到PANI/Fe₃O₄复合物。表面修饰时一般采取浸涂、喷涂等方法，由于这些方法除物理吸附作用之外，无法赋予Fe₃O₄粒子与表面活性剂分子间以其他结合力，这就导致表面活性剂层在Fe₃O₄粒子表面的分布均匀性和结合稳定性受到了很大的限制，从而导致对最终产物(PANI/Fe₃O₄复合物)的组分构成、微观形貌和结构的均匀性难以进行有效控制。

(二)通过二价铁和三价铁离子的共沉淀方法制备出Fe₃O₄纳米粒子，然后通过十二烷基苯磺酸钠(SDBS)等乳化剂的模板作用实现Fe₃O₄粒子与苯胺单体在乳化剂胶束这一限域空间里的简单混合，再通过苯胺的聚合反应得到PANI/Fe₃O₄复合物。

在这种方法中，通过SDBS等乳化剂的模版作用，虽能实现苯胺单体在分布有Fe₃O₄粒子的乳化剂胶束这一限域模板中聚合，但由于聚合反应不一定在Fe₃O₄粒子表面进行，因而必然导致一定比例的Fe₃O₄粒子分布在PANI分子链之外，从而影响最终产物中PANI分子链对Fe₃O₄粒子的包裹效果。并且由于这种通过乳液聚合方式得到的乳胶粒产物中，SDBS与PANI、Fe₃O₄粒子共同构建成了乳胶粒，SDBS不能去除。也即最终产物中含有较高含量的、不具有吸波功能的SDBS杂质，其吸波性能受到限制。

通过以上分析可以看出，现有制备核-壳结构PANI/Fe₃O₄复合物的方法在产物合成的可控性或产物的吸波物质含量与吸波性能等方面存在明显的技术弱点。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有核-壳结构的聚苯胺/四氧化三铁复合物的制备方法。该方法易于控制聚苯胺/四氧化三铁复合物的组分构成、微观形貌；制得的复合物中吸波物质含量高、吸波性能好。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种具有核-壳结构的聚苯胺/四氧化三铁复合物的制备方法，其具体作法是：