專利名稱：一種導(dǎo)電高聚物微波吸收劑及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種導(dǎo)電高聚物微波吸收劑，特別涉及一種具有電、磁損耗的導(dǎo)電高聚物微波吸收劑。
輕質(zhì)、高吸收率和寬頻帶的微波吸收劑是隱身材料研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。導(dǎo)電高聚物由于它結(jié)構(gòu)多樣化，電磁參數(shù)可調(diào)，易加工復(fù)合和比重輕等特點(diǎn)，它作為新型的有機(jī)和高聚物微波吸收劑的研究已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。特別是軍事部門人力和物力的投入，使它的研究發(fā)展迅速，并已取得長足的研究進(jìn)展。PhilipYann.etal.(Scientific American，July，1995，83)報導(dǎo)美國聲稱將用導(dǎo)電高聚物及其復(fù)合物來制備“靈巧蒙皮”的隱身戰(zhàn)斗機(jī)和偵察機(jī)。這一設(shè)想和實(shí)施更刺激了導(dǎo)電高聚物作為隱身材料的研究，但是，由于導(dǎo)電高聚物是屬于電損耗型的。因此，其頻帶窄。為此，對導(dǎo)電高聚物隱身材料而言尋找展寬頻帶的有效途徑顯得十分重要和緊迫。這在技術(shù)上具有很大的挑戰(zhàn)性。
Science 247，1990，1410報導(dǎo)含有金屬涂層的有機(jī)微管是良好的微波器件和微波吸收劑。1997 Ph.D(鋼鐵研究總院，葛副鼎，“一些納米材料的微結(jié)構(gòu)、性能及其在吸波材料中的應(yīng)用”)論文報導(dǎo)了微波吸收劑的形貌強(qiáng)烈影響它的吸收性能，即圓片＞針狀＞球形和空心球＞實(shí)心球的規(guī)律。
通常，用常規(guī)的氧化聚合法制備的導(dǎo)電高聚物都具有球形顆粒形貌。Chem.Mater 6，1994，1627提出用“模板合成”(Template Synthesis)方法來制備導(dǎo)電高聚物微管。J.Am.Chem.Soc.112，1991，8976報導(dǎo)了已成功地合成出聚乙炔，Synth.Met.55，1993，1165報導(dǎo)合成出聚噻吩，Chem.Mater.3，1990，360報導(dǎo)合成出聚吡咯和J.Am.Chem.Soc.111，1989，4138報導(dǎo)合成出聚苯胺導(dǎo)電微管。這種方法的突出優(yōu)點(diǎn)是微管的直徑和長度可以由所選“模板”的孔徑和長度控制，從而所得到的微管規(guī)整度較高。但是，由于“模板”和“分子錨”是“模板聚合”方法的必要條件，而且最后還必須除去“模板”以便得到純凈的微管故方法繁瑣，條件苛刻。另外，至今還為見用“模板合成”方法制備的導(dǎo)電高聚物微管在技術(shù)上的用途的報導(dǎo)。
本發(fā)明克服了已有技術(shù)中只具有電損耗型的導(dǎo)電高聚物頻帶窄的缺點(diǎn)而提供一種兼具電、磁損耗的寬頻帶的管狀導(dǎo)電高聚物。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種簡易制備管狀導(dǎo)電高聚物微波吸收劑的制備方法。
本發(fā)明的導(dǎo)電高聚物微波吸收劑是管狀的導(dǎo)電高聚物，其結(jié)構(gòu)通式為(P+1A-1)n其中P為高聚物的主鏈結(jié)構(gòu)例如聚苯胺
聚吡咯
聚噻吩
而A-為對陰離子A-1＝Cl-1，BF-4，ClO-4，RSO-3，n為103～104上述的導(dǎo)電高聚物微波吸收劑兼具電磁損耗。
本發(fā)明的管狀導(dǎo)電高聚物微波吸收劑的制備方法是按下列順序步驟進(jìn)行1.將單體、摻雜劑、氧化劑按摩爾比例0.1～1∶0.1～1∶0.05～1的水溶液，在0～25℃進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合(in-Situ doping Polymerization)，經(jīng)8～24小時氧化聚合后得到反應(yīng)產(chǎn)物。2.將上述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。3.將上述濾餅用蒸餾水，甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電高聚物粉末。
上述的單體為苯胺，吡咯，噻吩及其衍生物，上述的摻雜劑為無機(jī)酸，如HCl，H2SO4，HBF4，HClO4等，有機(jī)酸為含磺酸基團(tuán)的有機(jī)酸RSO-3如甲基磺酸(MSA)對甲苯磺酸(MBSA)，β-萘磺酸(β-NSA)，α-萘磺酸(α-NSA)，1，5-二萘磺酸(1，5-NSA)，2，4-二硝基萘酚-7-磺酸(NONSA)，和或含手性的有機(jī)酸如L-焦谷氨酸，L-脯氨酸和葡萄糖等。上述的氧化劑為過硫酸胺。
本發(fā)明的導(dǎo)電高聚物微波吸收劑的管狀形貌是由掃描電鏡(SEM)證實(shí)。

圖1為典型的管狀導(dǎo)電高聚物微波吸收劑的SEM圖象。本發(fā)明的管狀和顆粒狀導(dǎo)電高聚物微波吸收劑的特性是經(jīng)波導(dǎo)法測量的電磁參數(shù)εr和μr與頻率(1～18GHz)的關(guān)系來評價。圖2為管狀和顆粒狀導(dǎo)電高聚物的磁損耗與頻率的依賴關(guān)系，圖3為管狀和顆粒狀導(dǎo)電高聚物的電損耗與頻率的依賴關(guān)系。
本發(fā)明的導(dǎo)電高聚物微波吸收劑具有結(jié)構(gòu)多樣化，管狀形貌，兼具電、磁損耗，電磁參量可調(diào)，比重輕。本發(fā)明制備管狀導(dǎo)電高聚物微波吸收劑方法簡便，易復(fù)合加工和工業(yè)化。
實(shí)施例1.
1)將苯胺單體，β-萘磺酸摻雜劑和過硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩爾濃度比0.1∶0.1∶0.1的水溶液在室溫下進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合經(jīng)7～8小時氧化聚合得到反應(yīng)物。
2)將上述產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。
3)將上述產(chǎn)物濾餅用蒸餾水、甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電聚苯胺粉末。實(shí)施例2.
1)將苯胺單體，HBF4酸摻雜劑和過硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩爾濃度比0.11∶0.14∶0.05的水溶液在室溫下進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合經(jīng)7～8小時氧化聚合得到反應(yīng)物。
2)將上述產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。
3)將上述產(chǎn)物濾餅用蒸餾水、甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電聚苯胺粉末。
實(shí)施例3.
1)將苯胺單體，HCl酸摻雜劑和過硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩爾濃度比0.1∶0.15∶0.05的水溶液在室溫下進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合經(jīng)7～8小時氧化聚合得到反應(yīng)物。
2)將上述產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。
3)將上述產(chǎn)物濾餅用蒸餾水、甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電聚苯胺粉末。實(shí)施例41)將苯胺單體，β-萘磺酸+L-谷氨酸酸摻雜劑和過硫酸胺((NH4)2S2O8)按克分比1∶1∶1∶1的水溶液在室溫下進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合經(jīng)7～8小時氧化聚合得到反應(yīng)物。
2)將上述產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。
3)將上述產(chǎn)物濾餅用蒸餾水、甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電聚苯胺粉末。實(shí)施例5.
1)將苯胺單體，β-萘磺酸+L-焦谷氨酸摻雜劑和過硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩爾濃度比1∶1∶1∶1的水溶液在室溫下進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合經(jīng)7～8小時氧化聚合得到反應(yīng)物。
2)將上述產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。
3)將上述產(chǎn)物濾餅用蒸餾水、甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電聚苯胺粉末。實(shí)施例6.
1)將苯胺單體，β-萘磺酸+L-脯氨酸摻雜劑和過硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩爾濃度比1∶1∶1∶1的水溶液在室溫下進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合經(jīng)7～8小時氧化聚合得到反應(yīng)物。
2)將上述產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。
3)將上述產(chǎn)物濾餅用蒸餾水、甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電聚苯胺粉末。
實(shí)施例7.
1)將苯胺單體，β-萘磺酸+葡萄糖摻雜劑和過硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩爾濃度比1∶1∶1∶1的水溶液在室溫下進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合經(jīng)7～8小時氧化聚合得到反應(yīng)物。
2)將上述產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。
3)將上述產(chǎn)物濾餅用蒸餾水、甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電聚苯胺粉末。實(shí)施例81)將吡咯單體，β-萘磺酸摻雜劑和過硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩爾濃度比0.1∶0.3∶0.1的水溶液在室溫下進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合經(jīng)7～8小時氧化聚合得到反應(yīng)物。
2)將上述產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。
3)將上述產(chǎn)物濾餅用蒸餾水、甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電聚苯胺粉末。實(shí)施例9.
1)將噻吩單體，β-萘磺酸摻雜劑和過硫酸胺((NH4)2S2O8)按摩爾濃度比0.1∶0.5∶0.1的水溶液在室溫下進(jìn)行現(xiàn)場摻雜聚合經(jīng)7～8小時氧化聚合得到反應(yīng)物。
2)將上述產(chǎn)物進(jìn)行減壓過濾得到反應(yīng)產(chǎn)物的濾餅。
3)將上述產(chǎn)物濾餅用蒸餾水、甲醇或乙醚進(jìn)行洗滌，真空干燥制得管狀導(dǎo)電聚苯胺粉末。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電高聚物微波吸收劑，其特征在于所述的導(dǎo)電高聚物吸收劑為兼具電、磁損耗的導(dǎo)電高聚物微波吸收劑，其結(jié)構(gòu)通式如下(P+A-)n式中P的結(jié)構(gòu)為
A為HCl，HBF4，β-萘磺酸n為103～104
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種導(dǎo)電高聚物微波吸收劑，其特征在于所述的導(dǎo)電高聚物微波吸收劑為管狀導(dǎo)電高聚物微波吸收劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種導(dǎo)電高聚物微波吸收劑的制法，其特征是按下列順序所進(jìn)行(1)將單體、摻雜劑、氧化劑按摩爾比為0.1～1∶0.1～1∶0.05～1混合為水溶液，在0～25℃進(jìn)行8～24小時現(xiàn)場摻雜氧化聚合反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物，(2)將上述反應(yīng)物經(jīng)減壓過濾，得到濾餅，(3)濾餅經(jīng)洗滌、干燥得到管狀導(dǎo)電高聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種導(dǎo)電高聚物微波吸收劑的制法，其特征在于所述的單體為苯胺、吡咯或噻吩單體。
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種導(dǎo)電高聚物微波吸收劑的制法，其特征在于所述的摻雜劑為HCl，HBF4或β-萘磺酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種導(dǎo)電高聚物微波吸收劑的制法，其特征在于所述的氧化劑為過硫酸胺。
全文摘要
本發(fā)明的一種導(dǎo)電高聚物微波吸收劑是兼具電、磁損耗的管狀導(dǎo)電高聚物微波吸收劑,其制備方法是將苯胺單體,吡咯或噻吩單體與摻雜劑、氧化劑按摩爾比為0.1～1∶0.1～1∶0.05～1混合,在0～25℃進(jìn)行8～24小時摻雜氧化聚合反應(yīng)經(jīng)過濾、洗滌、干燥制得,本發(fā)明的導(dǎo)電高聚物微波吸收劑具有吸收率高頻帶寬的特點(diǎn),可用于戰(zhàn)斗機(jī)和偵察機(jī)的隱身材料。
文檔編號C08F132/06GK1263114SQ9910065
公開日2000年8月16日 申請日期1999年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月11日
發(fā)明者萬梅香, 李軍朝, 李素珍 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所