一種聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合吸波材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明聚苯胺(PANI)復合材料的制備方法，特別涉及一種聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合吸波材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]聚苯胺具有合成簡單，價格低廉，耐高溫，抗氧化性好，電導率高和電致變色等優點，是最具前景的導電高分子材料，在二次電池、抗靜電及吸波材料、防腐蝕材料、超級電容器、選擇性透過膜、傳感器、分子導線及分子器件等方面有著廣泛的應用。將具備電磁性能的粒子用聚苯胺包覆，可以制得新型高效的電磁雙復微波吸收復合材料。
[0003]現有的聚苯胺材料的導電性、導熱性、高吸波性和磁性的仍無法滿足二次電池、抗靜電及吸波材料、防腐蝕材料、超級電容器、選擇性透過膜、傳感器、分子導線及分子器件等領域的應用。
【發明內容】
[0004]要解決的技術問題
[0005]為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合吸波材料的制備方法
[0006]技術方案
[0007]—種聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合吸波材料的制備方法，其特征在于步驟如下:
[0008]步驟1:將苯胺單體加入鹽酸溶液中，攪拌均勻后加入鍍鎳碳纖維和十六烷基三甲基溴化銨CTAB后超聲20min，使其均勻分散;所述的苯胺單體與鹽酸溶液的體積比為1:20?60;所述的苯胺單體與鍍鎳碳纖維的質量比為2:1?3;所述的苯胺單體與十六烷基三甲基溴化銨CTAB的質量比為8:1?3;
[0009]步驟2:將體系置于冰浴中1min后滴加過硫酸銨溶液后攪拌超過5h;所述的苯胺單體與過硫酸銨的比例為1: 1.5?3;
[0010]步驟3:將產物取采用鹽酸溶液洗滌3次后在75°C下真空干燥12h得到聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合材料。
[0011]所述鍍鎳碳纖維是在碳纖維上鍍鎳得到，鍍鎳步驟為:
[0012]步驟一、鍍鎳前碳纖維的表面處理.:先將碳纖維置于400°C管式爐中處理lh，再用氫氟酸和鹽酸的混合液對其進行表面刻蝕；
[0013]步驟二:利用SnCl2.2H20與鹽酸的混合溶液對碳纖維進行敏化，再利用含鎳主鹽和其對應的質子酸的混合溶液對其進行活化，然后利用去離子水洗滌使其PH呈中性;所述SnCl2.2出0的濃度為lmol.L一1 ；
[0014]步驟三:將處理后的碳纖維加入表面活性劑中超聲并攪拌20min，使其充分混合均勻；
[0015]步驟四:將步驟三處理的碳纖維置于化學鍍鎳鍍液中超聲1min?20min，再將還原劑溶液倒入其中，超聲并攪拌持續30min鍍鎳反應結束，抽濾后置于80°C烘5h即得到了鍍鎳碳纖維;所述化學鍍鎳鍍液各組份的質量份為:碳纖維100份、含鎳主鹽80?120份、表面活性劑10?30份、緩沖劑I?5份、螯合劑I?5份、穩定劑2?1mg.L—S所述還原劑為50?100份。
[0016]所述過硫酸銨的濃度為lmol.L—、
[0017]所述鹽酸的濃度均為0.5mol.L一、
[0018]所述含鎳主鹽為硫酸鎳、硝酸鎳或醋酸鎳。
[0019]所述穩定劑為硫脲或丙烯基硫脲。
[0020]所述還原劑為NaH2PO2.H2O ,Na2HPO2和水合肼。
[0021 ] 所述表面活性劑為γ -氨丙基三乙氧基硅烷或γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
[0022]所述緩沖劑為硼酸和氯化銨中的一種或幾種。
[0023]所述螯合劑為檸檬酸、檸檬酸鈉和檸檬酸鉀中的一種或幾種。
[0024]有益效果
[0025]本發明提出的一種聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合吸波材料的制備方法，先利用化學鍍鎳的方法，使碳纖維被金屬鎳包覆，再通過原位聚合法使鍍鎳碳纖維被聚苯胺所包覆，從而制得了一種聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合材料。該復合材料結合了碳纖維的導電性，金屬鎳的磁性和導電性，聚苯胺的良好的加工性、穩定性及電性能，是一種高效實用的微波吸收材料。本發明得到的鍍鎳碳纖維復合填料結合了碳纖維和金屬鎳的導電性及鎳的磁性能，是一種新型電磁雙復材料。
[0026]本發明制備的復合材料結合了碳纖維的導電性，金屬鎳的磁性和導電性，聚苯胺的良好的加工性、穩定性及電性能，并且碳纖維和金屬鎳的加入能顯著提高該復合材料的導熱性。可以制得一種兼具導電性、導熱性、高吸波性和磁性的復合材料。
【附圖說明】
[0027]圖1為碳纖維、鍍鎳碳纖維、聚苯胺和聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合材料的SEM圖像
[0028]圖2為聚苯胺和聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合材料的吸波性能測試曲線。
【具體實施方式】
[0029]現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述:
[0030]實施案例1:
[0031]步驟一:先將Ig碳纖維置于400°C管式爐中處理lh，除去一些雜質及有機殘留物(油等)。再用30ml氫氟酸和鹽酸的混合液(均為0.5H101.L—1，體積比為3:2)對其進行表面刻蝕。
[0032]步驟二:將步驟一中得到的碳纖維加入50毫升SnCl2.2H20與鹽酸的混合溶液(0.5mol.L—\體積比為2:1)，超聲處理30min后，抽濾出敏化的碳纖維并將其置于80°C烘箱中2h。稱取0.5g硝酸鎳并將其溶于50毫升濃度為lmol.L—1的硝酸溶液中，配制出硝酸鎳和硝酸的混合溶液。將烘干后的碳纖維加入該混合溶液中，超聲Ih后利用去離子水洗滌使其PH呈中性，抽濾得到敏化活化的碳纖維。
[0033]步驟三:將步驟二中得到的碳纖維加入10毫升KH550中超聲并攪拌20min，使其充分混合均勾。
[0034]步驟四:稱取0.Sg硝酸鎳溶于50ml去離子水中配成硝酸鎳溶液，在超聲下先后往硝酸鎳溶液中加入1mg硫脲、5ml硼酸、Ig檸檬酸、Ig檸檬酸鈉制成混合鍍液。稱取3g次磷酸鈉溶于10ml去離子水中制成還原劑溶液。將步驟三中得到碳纖維置于該混合鍍液中超聲1min?20min使其分散均勻后，再將配置好的還原劑溶液緩緩倒入其中，超聲并攪拌持續30min，直到鍍鎳反應結束，抽濾后置于80°C烘5h即得到了鍍鎳碳纖維。
[0035]步驟五:聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合材料的制備:采用原位聚合法制備PANI/Ni/CF，將2ml苯胺單體加入到盛有50毫升0.5H101.L—1鹽酸溶液的三口燒瓶中，攪拌均勻后加入步驟四中得到的鍍鎳碳纖維和0.5g十六烷基三甲基溴化銨CTAB后超聲20min，使其均勻分散后將其置于冰浴中1min后緩慢滴加濃度為lmol.L—1的過硫酸銨溶液，滴加結束后繼續攪拌5h，將產物取出用鹽酸溶液洗滌3次后在75°C下真空干燥6h得到聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合材料。
[0036]實施案例2:
[0037]步驟一:先將Ig碳纖維置于400°C管式爐中處理Ih，除去一些雜質及有機殘留物(油等)。再用30ml氫氟酸和鹽酸的混合液(均為0.5H101.L—1，體積比為2:1)對其進行表面刻蝕。
[0038]步驟二:將步驟一中得到的碳纖維加入5 Om ISn C12.2H2 O與鹽酸的混合溶液(0.5mol.L—\體積比為2:1)，超聲處理30min后，抽濾出敏化的碳纖維并將其置于80°C烘箱中2h。稱取0.5g硫酸鎳并將其溶于50ml濃度為lmol.L—1的硫酸鎳溶液中，配制出硫酸鎳和硫酸的混合溶液。將烘干后的碳纖維加入該混合溶液中，超聲Ih后利用去離子水洗滌使其PH呈中性，抽濾得到敏化活化的碳纖維。
[0039]步驟三:將步驟二中得到的碳纖維加入10毫升KH570超聲并攪拌20min，使其充分混合均勻。
[0040]步驟四:稱取1.0g硫酸鎳溶于50ml去離子水中配成硫酸鎳溶液，在超聲下先后往硝酸鎳溶液中加入1mg硫脲、5ml硼酸、Ig檸檬酸、Ig檸檬酸鈉制成混合鍍液。稱取3g次磷酸鈉溶于10ml去離子水中制成還原劑溶液。將步驟三中得到碳纖維置于該混合鍍液中超聲1min?20min使其分散均勻后，再將配置好的還原劑溶液緩緩倒入其中，超聲并攪拌持續30min，直到鍍鎳反應結束，抽濾后置于80°C烘5h即得到了鍍鎳碳纖維。
[0041]步驟五:聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合材料的制備:采用原位聚合法制備PANI/Ni/CF，將2ml苯胺單體加入到盛有50毫升0.5H101.L—1鹽酸溶液的三口燒瓶中，攪拌均勻后加入步驟四中得到的鍍鎳碳纖維和0.5g十六烷基三甲基溴化銨CTAB后超聲20min，使其均勻分散后將其置于冰浴中1min后緩慢滴加濃度為lmol.L—1的過硫酸銨溶液，滴加結束后繼續攪拌5h，將產物取出用鹽酸溶液洗滌3次后在75°C下真空干燥6h得到聚苯胺/鍍鎳碳纖維復合材料。
[0042]實施案例3:
[0043]步驟一:先將Ig碳纖維置于400°C管式爐中處理lh，除去一些雜質及有機殘留物(油等)。再用30ml氫氟酸和鹽酸的混合液(均為0.5H101.L—1，體積比為3:2)對其進行表面刻蝕。
[0044]步驟二:將步驟一中得到的碳纖維加入50毫升SnCl2.2H20與鹽酸的混合溶液(0.5mol.L—\體積比為2:1)，超聲處理30min后，抽濾出敏化的碳纖維并將其置于80°C烘箱中2h。稱取0.5g硝酸鎳并將其溶于50ml濃度為lmol.L—1的硝