本發(fā)明涉及固廢循環(huán)利用與新材料領(lǐng)域，具體地說涉及一種聚苯胺基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：電磁屏蔽材料近年來的熱門研究對象，因其具有特殊的功能性，應(yīng)用領(lǐng)域眾多，而且在不同的領(lǐng)域中的應(yīng)用也得到了廣泛的研究。如在一些涂層中加入金屬粒子制備的電磁屏蔽涂層，采用導(dǎo)電聚合物如聚苯胺，聚吡咯等制備的電磁屏蔽涂層，或者采用鐵氧體材料制備電磁屏蔽涂層，主要原理是利用功能填料的導(dǎo)電導(dǎo)磁性，對特定波長的電磁波進(jìn)行吸收和屏蔽。但是，采用金屬粉末的電磁屏蔽材料一般較貴，且容易被氧化；而采用聚合物基的電磁屏蔽涂層在電磁屏蔽時會產(chǎn)生較大的熱量不易及時散出，導(dǎo)致涂層穩(wěn)定性下降；而采用鐵氧體等具有磁性的無機(jī)氧化物材料時，其導(dǎo)電性相對差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低，導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性好，電磁屏蔽性能優(yōu)良的聚苯胺基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種聚苯胺基復(fù)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構(gòu)成。進(jìn)一步地，所述粉煤灰或粉煤灰磁珠的粒徑≤25微米。在實(shí)施本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，原料粒徑在此范圍，其比表面積有利于聚苯胺的包覆，而且還可以直接制備薄膜，如果粒徑大于此范圍，聚苯胺的包覆效果差，制備薄膜時還需要粉碎處理，影響屏蔽效果。本發(fā)明提供的聚苯胺基復(fù)合材料的應(yīng)用是在制造電磁屏蔽材料中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的聚苯胺基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)以粉煤灰或粉煤灰磁珠為原料，對原料進(jìn)行酸洗或堿洗，然后對經(jīng)過酸洗或堿洗的原料進(jìn)行水洗，直至洗出液的ph值達(dá)到6～8，之后向經(jīng)過水洗的原料中加入乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚，分散后制得基材漿料；(2)將基材漿料與聚苯胺溶液混合，在﹣5～5℃條件下攪拌1～2小時，然后在攪拌條件下升溫至室溫，得到復(fù)合漿料，最后對復(fù)合漿料進(jìn)行干燥處理，得到所述聚苯胺基復(fù)合材料。進(jìn)一步地，酸洗用的是0.1～1mol/l的鹽酸，堿洗用的是1mol/l的氫氧化鈉水溶液。進(jìn)一步地，原料與乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為100:5～10:0.5～3:0.1～1。在實(shí)施本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在此配比下，乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚能夠更好地進(jìn)行層層界面包覆，得到更加穩(wěn)定的界面。進(jìn)一步地，基材漿料的固含量為45～55％。在實(shí)施本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在此條件下，不僅能得到穩(wěn)定性好的膠體，而且方便后續(xù)直接添加高分子材料，制備電磁屏蔽的薄膜。進(jìn)一步地，基材漿料與聚苯胺溶液的質(zhì)量比為0.2～10:1。在實(shí)施本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在此配比下，性價比最優(yōu)，能夠最大程度的降低電磁屏蔽材料的成本，在最優(yōu)性價比的同時，可得到不同場合使用的電磁屏蔽材料。進(jìn)一步地，所述聚苯胺溶液按以下方法制備而成：室溫下，將苯胺與蒸餾水混合，再加入摻雜酸，攪拌至完全溶解，然后在﹣5～5℃條件下攪拌1.5～2h，之后緩慢加入過硫酸銨水溶液，加入過程保持溫度為﹣5～5℃，并在1～1.5h內(nèi)加完，最后攪拌12～24h，得到聚苯胺溶液。這種方法得到的聚苯胺具有好的導(dǎo)電性和電磁屏蔽性能。進(jìn)一步地，苯胺與蒸餾水的料液比為0.1～0.5g/10～30ml，過硫酸銨水溶液的濃度為0.04～0.16g/ml，苯胺與過硫酸銨的質(zhì)量比為1～5:2～8。在實(shí)施本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在此配比下，得到的聚苯胺的導(dǎo)電性更好。進(jìn)一步地，干燥處理采用噴霧干燥或真空干燥箱干燥。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：本發(fā)明聚苯胺基復(fù)合材料是以粉煤灰或粉煤灰磁珠為核，聚苯胺為外殼的核殼結(jié)構(gòu)的材料，導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性好，電磁屏蔽性能優(yōu)良，可用于制備電磁屏蔽涂層，而且核殼結(jié)構(gòu)的材料熱量容易及時散出，制備涂層時穩(wěn)定性好，本發(fā)明原料成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)廢料的再利用，具有非常好的應(yīng)用前景。本發(fā)明聚苯胺基復(fù)合材料的制備方法工藝簡單，容易實(shí)施，可以通過復(fù)配不同比例的基材漿料與聚苯胺溶液，得到具有不同電磁屏蔽效果的涂層，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明聚苯胺基復(fù)合材料的制備方法，以酸洗或堿洗破壞粉煤灰或粉煤灰磁珠表面的玻璃體，溶解一些雜質(zhì)，再使用乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚直接對其進(jìn)行表面改性得到均一的界面，便于在粉煤灰或粉煤灰磁珠表面負(fù)載和包覆聚苯胺。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：以下實(shí)施例所使用的各種原料，如未作特別說明，均為本領(lǐng)域公知的市售產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)粉煤灰的廢物利用，并解決現(xiàn)有電磁材料價格昂貴，涂層穩(wěn)定性低、導(dǎo)電性差的問題，本發(fā)明設(shè)計一種聚苯胺基復(fù)合材料，它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構(gòu)成。下面提供幾個聚苯胺基復(fù)合材料的制備方法的具體實(shí)施例。實(shí)施例1一種聚苯胺基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)以粉煤灰磁珠(從粉煤灰中用磁選機(jī)選出，下同)為原料，將原料加入到1mol/l的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行堿洗，然后用水清洗至洗出液的ph值至7，之后加入乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚，原料與乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為100:8:2.2:0.5，濕法研磨處理至原料顆粒粒徑≤25微米(此過程也是分散的過程)，最后制得固含量為50％的基材漿料；(2)按質(zhì)量比1.5:1的比例將基材漿料與聚苯胺溶液混合，在0℃條件下攪拌1.8小時，然后在攪拌條件下升溫至室溫，得到復(fù)合漿料，最后對復(fù)合漿料進(jìn)行噴霧干燥處理，得到所述聚苯胺基復(fù)合材料；所述聚苯胺溶液按以下方法制備而成：室溫下，按料液比0.3g/20ml的比例將苯胺與蒸餾水混合，再加入摻雜酸十二烷基苯磺酸，十二烷基苯磺酸與苯胺的摩爾比為1:1，攪拌至完全溶解，然后在0℃條件下攪拌1.7h，之后緩慢加入過硫酸銨水溶液，過硫酸銨水溶液的濃度為0.1g/ml，苯胺與過硫酸銨的質(zhì)量比為3:6，加入過程保持溫度為0℃，并在1h內(nèi)加完，最后攪拌24h，得到聚苯胺溶液。實(shí)施例2一種聚苯胺基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)以粉煤灰磁珠為原料，將原料加入到1mol/l的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行堿洗，然后用水清洗至洗出液的ph值至6，之后加入乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚，原料與乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為100:5:0.5:0.1，濕法研磨處理至原料顆粒粒徑≤25微米，最后制得固含量為45％的基材漿料；(2)按質(zhì)量比0.67:1的比例將基材漿料與聚苯胺溶液混合，在5℃條件下攪拌1小時，然后在攪拌條件下升溫至室溫，得到復(fù)合漿料，最后對復(fù)合漿料進(jìn)行真空干燥箱干燥處理，得到所述聚苯胺基復(fù)合材料；所述聚苯胺溶液按以下方法制備而成：室溫下，按料液比0.1g/10ml的比例將苯胺與蒸餾水混合，再加入摻雜酸十二烷基苯磺酸，十二烷基苯磺酸與苯胺的摩爾比為0.25:1，攪拌至完全溶解，然后在5℃條件下攪拌2h，之后緩慢加入過硫酸銨水溶液，過硫酸銨水溶液的濃度為0.16g/ml，苯胺與過硫酸銨的質(zhì)量比為1:2，加入過程保持溫度為5℃，并在1.5h內(nèi)加完，最后攪拌12h，得到聚苯胺溶液。實(shí)施例3一種聚苯胺基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)以粉煤灰磁珠為原料，將原料加入到1mol/l的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行堿洗，然后用水清洗至洗出液的ph值至8，之后加入乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚，原料與乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為100:10:3:1，濕法研磨處理至原料顆粒粒徑≤25微米，最后制得固含量為55％的基材漿料；(2)按質(zhì)量比0.2:1的比例將基材漿料與聚苯胺溶液混合，在﹣5℃條件下攪拌2小時，然后在攪拌條件下升溫至室溫，得到復(fù)合漿料，最后對復(fù)合漿料進(jìn)行噴霧干燥處理，得到所述聚苯胺基復(fù)合材料；所述聚苯胺溶液按以下方法制備而成：室溫下，按料液比0.5g/30ml的比例將苯胺與蒸餾水混合，再加入摻雜酸十二烷基苯磺酸，十二烷基苯磺酸與苯胺的摩爾比為0.7:1，攪拌至完全溶解，然后在﹣5℃條件下攪拌1.5h，之后緩慢加入過硫酸銨水溶液，過硫酸銨水溶液的濃度為0.04g/ml，苯胺與過硫酸銨的質(zhì)量比為5:8，加入過程保持溫度為﹣5℃，并在1.2h內(nèi)加完，最后攪拌18h，得到聚苯胺溶液。實(shí)施例4一種聚苯胺基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)以粉煤灰磁珠為原料，將原料加入到1mol/l的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行堿洗，然后用水清洗至洗出液的ph值至7，之后加入乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚，原料與乙二醇、聚丙烯酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為100:6:1.5:0.8，濕法研磨處理至原料顆粒粒徑≤25微米，最后制得固含量為48％的基材漿料；(2)按質(zhì)量比10:1的比例將基材漿料與聚苯胺溶液混合，在0℃條件下攪拌2小時，然后在攪拌條件下升溫至室溫，得到復(fù)合漿料，最后對復(fù)合漿料進(jìn)行真空干燥箱干燥處理，得到所述聚苯胺基復(fù)合材料；所述聚苯胺溶液按以下方法制備而成：室溫下，按料液比0.2g/25ml的比例將苯胺與蒸餾水混合，再加入摻雜酸十二烷基苯磺酸，十二烷基苯磺酸與苯胺的摩爾比為1.5:1，攪拌至完全溶解，然后在0℃條件下攪拌1.5h，之后緩慢加入過硫酸銨水溶液，過硫酸銨水溶液的濃度為0.08g/ml，苯胺與過硫酸銨的質(zhì)量比為2:7，加入過程保持溫度為0℃，并在1h內(nèi)加完，最后攪拌20h，得到聚苯胺溶液。采用美國安捷倫的hp8722es網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀對實(shí)施例1至4制得的聚苯胺基復(fù)合材料進(jìn)行電磁屏蔽性能測試，其結(jié)果如表1所示。表1.聚苯胺基復(fù)合材料的電磁屏蔽性能(粉煤灰磁珠為核)組別聚苯胺溶液:基材漿料(g:g)頻率(ghz)r(db)實(shí)施例11:1.510.61-36.02實(shí)施例21:0.6712.47-42.09實(shí)施例31:0.210.095-43.04實(shí)施例41:1015.96-28.56實(shí)施例1至4例示的是以粉煤灰磁珠為原料的制備方法，制得的聚苯胺基復(fù)合材料的核為粉煤灰磁珠，而本發(fā)明聚苯胺基復(fù)合材料還可以粉煤灰為核，其制備方法與實(shí)施例1至4相似，差別僅在于：原料以粉煤灰替換粉煤灰磁珠，步驟(1)中，用0.1～1mol/l的鹽酸對原料進(jìn)行酸洗來代替用氫氧化鈉水溶液對原料進(jìn)行堿洗。采用美國安捷倫的hp8722es網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀對以粉煤灰為原料制得的以粉煤灰為核的聚苯胺基復(fù)合材料進(jìn)行電磁屏蔽性能測試，其結(jié)果如表2所示。表2.聚苯胺基復(fù)合材料的電磁屏蔽性能(粉煤灰為核)組別聚苯胺溶液:基材漿料(g:g)頻率(ghz)r(db)鹽酸濃度替換實(shí)施例11:1.517.15-25.760.5mol/l替換實(shí)施例21:0.6711.795-37.120.1mol/l替換實(shí)施例31:0.211.09-45.430.3mol/l替換實(shí)施例41:1016.12-24.781mol/l從以上結(jié)果可以看出，本發(fā)明聚苯胺基復(fù)合材料具有非常好的電磁屏蔽效果，在其他高分子材料中作為填料使用時，可以制得相應(yīng)的電磁屏蔽涂料、電磁屏蔽塑料和電磁屏蔽橡膠等高分子復(fù)合材料。另外，上述實(shí)施例所合成的聚苯胺的電導(dǎo)率為0.1351～0.2174s/m。應(yīng)當(dāng)理解本文所述的例子和實(shí)施方式僅為了說明，并不用于限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)它做出各種修改或變化，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12