一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法，是以纤维素纤维为核，掺杂聚苯胺为壳的壳核结构，具体制备方法为：将纤维素纤维与苯胺单体混合静置，加入掺杂酸溶液中，形成溶液A；将氧化剂溶于掺杂酸溶液中，形成溶液B，将溶液A和B冷却至‑10℃‑0℃待用；将溶液B缓慢滴入溶液A中，在‑10℃‑0℃下发生氧化聚合反应，将反应产物过滤和洗涤，真空干燥后得到基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料。本发明专利技术采用甘蔗纤维和秸秆纤维作为反应原料，生产成本低，采用原位化学氧化法条件简单，可操作性好，制备的电磁屏蔽材料中掺杂聚苯胺的排列规整，结晶度高，电导率高，具有一维纤维形貌，便于搭接成导电网，提高材料的电磁屏蔽性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法
本专利技术属于电磁屏蔽材料
，具体涉及一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着电子工业的高速发展，各种商用和家用电子产品的数量急剧增加，电子产品内部使用的集成电路等元器件的越来越多越来越小型化。电子产品的灵敏度越高越容易受到外界电磁的干扰，且电子产品发出的高频脉冲形成的电磁波也会造成电磁污染，因此使用电磁屏蔽材料消除或者减少电磁辐射污染，实现电子电气设备与环境相协调的电磁兼容环境。电磁屏蔽材料通常使用金属及其复合材料，他们具有较好的屏蔽效能，但是存在笨重、效能难以调节、需要二次加工、生产效率低和成本高等缺点，聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔等导电高分子聚合物是新一类的到电话和我，与传统的炭黑、石墨、金属等导电材料相比，导电高高聚物具有电磁屏蔽性能好、质量轻、电容率可控、生产效率高等优点。聚苯胺是应用最为广泛的导电高聚物，但是聚苯胺的溶解性和加工性能较差，因此，由苯胺单体在基体聚合物中原位合成聚苯胺纳米复合材料，再与其他溶解性能和加工性能较好的聚合物复合形成聚苯胺-聚合物复合材料。中国专利CN102153862B公开的一种聚苯胺/碳纳米管复合电磁屏蔽材料的制备方法，将碳纳米管羧基化后加入盐酸溶液中，与含苯胺单体的盐酸溶液混合反应，经抽滤真空干燥得到聚苯胺和碳纳米管的复合材料，该方法使用的碳纳米管的价格较贵，不利于市场推广使用。中国专利CN103642039B公开的木基聚苯胺电磁屏蔽材料及其制造方法，将木质材料进行抽真空处理后，浸渍与聚苯胺预聚体中经原位聚合反应得到产物，最后经清洗干燥得到木基聚苯胺电磁屏蔽材料，该屏蔽材料的原料为薄木、单板、竹片等材料，材料尺寸大厚，成型性差，使用领域受到很大限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法，采用甘蔗纤维和秸秆纤维作为反应原料，采用原位化学氧化法制备得到聚苯胺聚合物导电复合材料，本专利技术制备条件简单，可操作性好，成本低，制备的电磁屏蔽材料中掺杂聚苯胺的排列规整，结晶度高，电导率高，具有一维纤维形貌，便于搭接成导电网，提高材料的电磁屏蔽性能。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料，所述基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料为壳核结构，所述基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料以纤维素纤维为核，以掺杂聚苯胺为壳，所述纤维素纤维为甘蔗纤维和秸秆粉末，所述基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料采用原位化学氧化聚合法制备。作为上述技术方案的优选，所述纤维素纤维中甘蔗纤维和秸秆粉末和质量比为1-2:1，所述纤维素纤维的尺寸为20-150目。本专利技术还提供一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将纤维素纤维与苯胺单体混合，静置30min，加入掺杂酸溶液中，混合均匀，形成溶液A，冷却至-10℃-0℃待用；(2)将氧化剂溶于掺杂酸溶液中，混合均匀，形成溶液B，冷却至-10℃-0℃待用；(3)将步骤(2)制备的溶液B缓慢滴入步骤(1)制备的溶液A中，在-10℃-0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为1-12h，得到反应产物；(4)将步骤(3)制备得到的反应产物分别用蒸馏水和乙醇进行过滤和洗涤，在60℃下真空干燥后得到基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，纤维素纤维为甘蔗纤维和秸秆粉末，所述甘蔗纤维和秸秆粉末和质量比为1-2:1，纤维素纤维的尺寸为20-150目。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，纤维素纤维的制备方法为：将甘蔗粉末和秸秆粉末浸润于硝酸溶液中，在110℃下回流2.5h，加入3wt％的氢氧化钠溶液，继续回流1.5h，冷却至室温，充分洗涤，取出，在50℃下充分干燥得到纤维素纤维。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，纤维素纤维和苯胺单体的质量比为1-2：1-2。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，苯胺在溶液A中的含量为0.25-0.35g/mL。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)或者步骤(2)中，掺杂酸溶液的掺杂酸为盐酸、硫酸、樟脑磺酸和十二烷基苯磺酸中的一种，掺杂酸溶液的浓度为0.5-2mol/L。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，氧化剂为过硫酸钠和重络酸钾的混合物，所述过硫酸钠和重络酸钾的质量比为1-2：1-2，氧化剂在溶液B中的含量为0.55-2.2g/ml。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，溶液B中氧化剂与溶液A中苯胺单体的质量比为3.5-4:1。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术制备的基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料采用纤维素纤维作作为反应原料，纤维素纤维作为一种天然化合物，是由拖杆β-D-咇喃葡萄糖环通过苷键连接起来的线性高分子，具有来源广，不污染环境，成本低廉，可再生的特点，而且以纤维素纤维作为核，聚苯胺可沉积在相邻纤维素的交叉处和褶皱处，既能提高聚苯胺与纤维素纤维的结合力，又能增强电磁屏蔽材料的结构，而且纤维素纤维较为平整的表面促使聚苯胺在纤维素纤维的表面形成薄片，促进聚苯胺的结晶，而且纤维经酸化预处理后，活性更高，更有利于苯胺阳离子和纤维素羟基之间形成氢键作用，更有利于聚苯胺的形成以及与纤维素纤维的结合。(2)本专利技术制备的基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料采用原位化学氧化反应，聚合条件简单，可操控性强，在原位反应过程中甘蔗纤维和秸秆纤维中羧基、羟基等活性基团在混合氧化剂的作用下进一步活化，与苯胺上的氨基之间形成化学键或者氢键，诱导聚苯胺的排列更加规整、结晶度更好，有利于提高电磁屏蔽材料的电导率。(3)本专利技术制备的基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料为壳核结构，有利于发挥导电的聚苯胺壳层和电介质的纤维素纤维内核之间的协同效应，电磁波可在壳层内部有效的发生反射，延长了电磁波穿透材料的有效路径，提高了材料的电磁屏蔽性能。(4)本专利技术制备的基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料由于内部为纤维素纤维，因此制备的电磁屏蔽材料局域一维纤维形貌，便于搭接成导电网络，可作为功能添加剂与其他高分子材料复合，也可以单独作为原料压制形成导电纸张，可在电极、气敏期间、膜等方面应用。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1：(1)将质量比为1:1的甘蔗粉末和秸秆粉末浸润于硝酸溶液中，在110℃下回流2.5h，加入3wt％的氢氧化钠溶液，继续回流1.5h，冷却至室温，充分洗涤，取出，在50℃下充分干燥得到纤维素纤维。(2)将50目的4g的纤维素纤维与5.8g苯胺单体混合，静置30min，加入20ml的1.5mol/L的硫酸溶液中，混合均匀，形成溶液A，冷却至-10℃-0℃待用。(3)将质量比为12.39g的过硫酸钠和9.61g的重络酸钾氧化剂溶于20ml的1.5mol/L的硫酸溶液中，混合均匀，形成溶液B，冷却至-10℃-0℃待用。(4)将溶液B缓慢滴入溶液A中，在0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为4h，得到反应产物。(5)将反应产物分别用蒸馏水和乙醇进行过滤和洗涤，在60℃下真空干燥24h后得到基于纤维素纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料，其特征在于：所述基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料为壳核结构，所述基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料以纤维素纤维为核，以掺杂聚苯胺为壳，所述纤维素纤维为甘蔗纤维和秸秆粉末，所述基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料采用原位化学氧化聚合法制备。

【技术特征摘要】
1.一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料，其特征在于：所述基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料为壳核结构，所述基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料以纤维素纤维为核，以掺杂聚苯胺为壳，所述纤维素纤维为甘蔗纤维和秸秆粉末，所述基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料采用原位化学氧化聚合法制备。2.根据权利要求1所述的一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料，其特征在于：所述纤维素纤维中甘蔗纤维和秸秆粉末和质量比为1-2:1，所述纤维素纤维的尺寸为20-150目。3.一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将纤维素纤维与苯胺单体混合，静置30min，加入掺杂酸溶液中，混合均匀，形成溶液A，冷却至-10℃-0℃待用；(2)将氧化剂溶于掺杂酸溶液中，混合均匀，形成溶液B，冷却至-10℃-0℃待用；(3)将步骤(2)制备的溶液B缓慢滴入步骤(1)制备的溶液A中，在-10℃-0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为1-12h，得到反应产物；(4)将步骤(3)制备得到的反应产物分别用蒸馏水和乙醇进行过滤和洗涤，在60℃下真空干燥后得到基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料。4.根据权利要求3所述的一种基于纤维素纤维的聚苯胺电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，纤维素纤维为甘蔗纤维和秸秆粉末，所述甘蔗纤维和秸秆粉末和质量比为1-2:1，纤维素纤维的尺寸为20-150目。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，
申请(专利权)人：东莞市佳乾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44