[发明专利]一种聚苯胺基复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚苯胺基复合材料，由粉煤灰或粉煤灰磁珠以及包覆在粉煤灰或粉煤灰磁珠表面的聚苯胺构成。本发明聚苯胺基复合材料是以粉煤灰或粉煤灰磁珠为核，聚苯胺为外壳的核壳结构的材料，导电性和导磁性好，电磁屏蔽性能优良，可用于制备电磁屏蔽涂层，而且核壳结构的材料热量容易及时散出，制备涂层时稳定性好，本发明原料成本低，能够实现废料的再利用，具有非常好的应用前景。

技术领域

本发明涉及固废循环利用与新材料领域，具体地说涉及一种聚苯胺基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

电磁屏蔽材料近年来的热门研究对象，因其具有特殊的功能性，应用领域众多，而且在不同的领域中的应用也得到了广泛的研究。如在一些涂层中加入金属粒子制备的电磁屏蔽涂层，采用导电聚合物如聚苯胺，聚吡咯等制备的电磁屏蔽涂层，或者采用铁氧体材料制备电磁屏蔽涂层，主要原理是利用功能填料的导电导磁性，对特定波长的电磁波进行吸收和屏蔽。

但是，采用金属粉末的电磁屏蔽材料一般较贵，且容易被氧化；而采用聚合物基的电磁屏蔽涂层在电磁屏蔽时会产生较大的热量不易及时散出，导致涂层稳定性下降；而采用铁氧体等具有磁性的无机氧化物材料时，其导电性相对差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低，导电性和导磁性好，电磁屏蔽性能优良的聚苯胺基复合材料及其制备方法和应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种聚苯胺基复合材料，由粉煤灰或粉煤灰磁珠以及包覆在粉煤灰或粉煤灰磁珠表面的聚苯胺构成。

进一步地，所述粉煤灰或粉煤灰磁珠的粒径≤25微米。在实施本发明的过程中，发明人发现，原料粒径在此范围，其比表面积有利于聚苯胺的包覆，而且还可以直接制备薄膜，如果粒径大于此范围，聚苯胺的包覆效果差，制备薄膜时还需要粉碎处理，影响屏蔽效果。

本发明提供的聚苯胺基复合材料的应用是在制造电磁屏蔽材料中的应用。

本发明提供的聚苯胺基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以粉煤灰或粉煤灰磁珠为原料，对原料进行酸洗或碱洗，然后对经过酸洗或碱洗的原料进行水洗，直至洗出液的pH值达到6～8，之后向经过水洗的原料中加入乙二醇、聚丙烯酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚，分散后制得基材浆料；

(2)将基材浆料与聚苯胺溶液混合，在﹣5～5℃条件下搅拌1～2小时，然后在搅拌条件下升温至室温，得到复合浆料，最后对复合浆料进行干燥处理，得到所述聚苯胺基复合材料。

进一步地，酸洗用的是0.1～1mol/L的盐酸，碱洗用的是1mol/L的氢氧化钠水溶液。

进一步地，原料与乙二醇、聚丙烯酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为100:5～10:0.5～3:0.1～1。在实施本发明的过程中，发明人发现，在此配比下，乙二醇、聚丙烯酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚能够更好地进行层层界面包覆，得到更加稳定的界面。

进一步地，基材浆料的固含量为45～55％。在实施本发明的过程中，发明人发现，在此条件下，不仅能得到稳定性好的胶体，而且方便后续直接添加高分子材料，制备电磁屏蔽的薄膜。

进一步地，基材浆料与聚苯胺溶液的质量比为0.2～10:1。在实施本发明的过程中，发明人发现，在此配比下，性价比最优，能够最大程度的降低电磁屏蔽材料的成本，在最优性价比的同时，可得到不同场合使用的电磁屏蔽材料。

进一步地，所述聚苯胺溶液按以下方法制备而成：室温下，将苯胺与蒸馏水混合，再加入掺杂酸，搅拌至完全溶解，然后在﹣5～5℃条件下搅拌1.5～2h，之后缓慢加入过硫酸铵水溶液，加入过程保持温度为﹣5～5℃，并在1～1.5h内加完，最后搅拌12～24h，得到聚苯胺溶液。这种方法得到的聚苯胺具有好的导电性和电磁屏蔽性能。