聚苯胺@粉煤灰漂珠复合材料的导电及介电性能

为获得具有良好电流变性能的分散相粒子,利用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰粉煤灰漂珠(FAFB),将聚苯胺(PAn)以化学键的方式偶联在修饰后的FAFB(mod-FAFB)表面,形成以mod-FAFB为核、PAn为壳的核-壳结构复合材料。采用FTIR、SEM、数字式四探针以及LCR介电谱仪对PAn@mod-FAFB复合材料的结构与性能进行分析,讨论了不同mod-FAFB含量对PAn@mod-FAFB复合材料导电性能及介电性能的影响。结果表明:以化学键接枝聚合的PAn@mod-FAFB核-壳结构复合材料电导率相对较高,且随mod-FAFB含量的增加而减小;在较低交变电场频率(100~2 000kHz)下其相对介电常数较大,且随mod-FAFB含量的增多,PAn@mod-FAFB复合材料的介电常数明显减小;PAn@mod-FAFB复合材料的介电损耗相对较小,随mod-FAFB含量的增多而急剧减小。     

APTES修饰粉煤灰漂珠/聚苯胺的制备及性能

讨论了不同浓度γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)甲苯溶液对粉煤灰漂珠(FAFB)硅烷化反应程度的影响,再以获得APTES修饰FAFB (FAFB-APTES)表面引入的氨基为反应点,与苯胺(An)发生聚合,制备出以FAFB-APTES为核、聚苯胺(PAn)为壳的核/壳结构复合材料(FAFB-APTES/PAn).采用化学元素分析、FTIR、XRD、SEM、TGA以及数字式四探针测试仪对复合材料结构及其性能进行分析.结果表明:APTES修饰FAFB的最佳修饰浓度为1.5 mol/L,且表面接枝率达到6.44％;SEM结果表明该种复合材料具有明显的核/壳结构;TGA分析可知引入FAFB后复合材料的热稳定性明显提高且PAn的包覆量达到28.2％;四探针技术分析可知复合材料FAFB-APTES/PAn的电导率达到5×l0-3S·cm-1,仍处于半导体的范围.     

十六烷基三甲基溴化铵改性粉煤灰漂珠/聚苯胺复合材料的制备与表征

不同条件下利用阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对粉煤灰漂珠(FAFB)进行有机改性;再以苯胺(An)为单体,十二烷基苯磺酸(DBSA)为乳化剂和掺杂剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,利用乳液聚合法合成了有机改性漂珠/聚苯胺复合材料(FAFB-CTAB/PAn)。利用FTIR、XRD、SEM、TGA、化学元素分析和四探针技术对产物的结构与性能进行分析。结果表明:利用试验方法可得到改性效果最佳的FAFB,其中CTAB浓度为0.20mol/L,在80℃反应90min,以及CTAB改性漂珠(FAFB-CTAB)与聚苯胺(PAn)为原位复合;TGA结果说明PAn的包覆量为9.80%,且随着FAFB-CTAB的引入PAn的耐热性能增强,PAn的分解温度滞后了25℃;利用四探针技术测试发现,随着PAn的包覆,FAFB-CTAB/PAn的电导率可达到0.06S/cm,但仍处于半导体的范围。     

粉煤灰漂珠@BaTiO_3@PAn的制备及其电流变性能

聚苯胺(PAn)作为电流变材料具有响应快、屈服应力大的特点,但因其良好的导电性能导致漏电击穿现象发生,为了进一步增加PAn的悬浮稳定性,引入了粉煤灰漂珠(FAFB),BaTiO_3作为经典的电介质材料也引入其中以进一步提高材料的介电性能。采用逐层包覆的思路,利用溶胶-凝胶法在漂珠表面包覆BaTiO_3,获得FAFB@BaTiO_3,再利用原位聚合法制备以FAFB@BaTiO_3为核、PAn为壳的结构复合材料即FAFB@BaTiO_3@PAn。利用FTIR、XRD和SEM对材料的结构与形貌进行分析,借助四探针技术和LCR数字电桥对材料的导电与介电性能进行分析,利用自组装电流变仪进行了电流变特性测试,考察了7d内的悬浮稳定性能。结果表明:BaTiO_3、PAn确实发生了逐层包覆,且电导率、介电常数、介电损耗和剪切应力均符合复合效应规律,介于PAn与FAFB@BaTiO_3之间,其中,剪切应力可达675Pa(电场强度为3.0kV/mm);漏电现象得到缓解,击穿电压提高了20%;比较悬浮稳定性发现,7d后FAFB@BaTiO_3@PAn悬浮率仍为82%。     

聚苯胺@季铵盐阳离子改性粉煤灰漂珠的制备与电流变性能

选用3种不同链长的烷基季铵盐阳离子表面活性剂即十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）、十四烷基三甲基溴化铵（TTAB）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对粉煤灰漂珠（FAFB）进行改性,并将改性产物与苯胺（An）共混进行乳液聚合,制备聚苯胺@有机改性粉煤灰漂珠（PAn@OFAFB）复合材料。采用化学元素分析、FTIR、XRD、SEM、TGA、数字四探针测试仪、LCR数字电桥和旋转流变仪对复合材料进行结构表征以及电流变性能分析。结果表明:改性剂的碳链长度越长,改性效果越好,CTAB吸附在FAFB表面的量最多,且表面吸附率为1.91wt%,PAn和OFAFB 复合程度越明显,FAFB表面包覆的PAn越多;聚苯胺@十六烷基三甲基溴化铵改性粉煤灰漂珠（PAn@FAFB-CTAB）的电导率最大为0.06 S·cm-1;将其作分散相制成的电流变液比PAn-十二烷基苯磺酸（PAn-DBSA）具有更好的电流变效应,抗击穿能力较纯PAn提高了0.5 kV/mm;将FAFB作为PAn的载体能够提高复合材料的悬浮稳定性;引入FAFB-CTAB可以显著改善复合材料的热稳定性,且PAn的相对包覆量为28.07wt%。      

氧化剂浓度对漂珠/聚苯胺复合材料的制备及其性能影响研究

本文采用乳液聚合法制备了十六烷基三甲基溴化铵改性漂珠/聚苯胺复合材料(FAFB-HDTMA/PAn),利用FTIR、SEM对产物的结构与形貌进行分析,并讨论了不同氧化剂过硫酸铵(APS)浓度对FAFB-HDTMA/PAn复合材料的产物颜色及其电学性能的影响.实验结果表明:利用FTIR和SEM分析证明HDTMA对FAFB修饰改性成功,FAFB-HDTMA被PAn包覆;通过观察复合产物颜色可知,随着APS:An浓度比的增加,产物颜色更趋近于掺杂态PAn的颜色;利用四探针技术测试发现,聚苯胺的电导率随着改性粉煤灰漂珠(FAFB-HDTMA)的加入而降低了近100倍;利用LCR数字电桥测试发现,在100 kHz～2 MHz的频率范围内,FAFB-HDTMA/PAn复合材料的相对介电常数和介电损耗随外加频率的增大而减小,进而可知当APS::An浓度比为0.8时,FAFB-HDTMA/PAn复合材料的电导率和相对介电性能均为最优效果.