納米Fe3O4協(xié)同 增強石墨烯-水性聚氨酯復合膜的電磁屏蔽性能研究.pdf

1、磁性導電復合膜是一種兼具電損耗和磁損耗的電磁輻射防護材料，具有輕、薄、吸收頻帶寬、吸收效能高、價格低廉且使用方便等特點，可應用于醫(yī)療、軍事、航空、電子等領域，具有較高的應用價值。本文以石墨烯(GNs)負載納米Fe3O4作為電磁屏蔽填料，以水性聚氨酯(WPU)為基體，制備WPU基磁性導電復合膜;并系統(tǒng)研究GNs、納米Fe3O4在復合膜電、磁及電磁屏蔽性能中的協(xié)同作用。
　　分別采用共沉淀法和水熱法將納米Fe3O4負載于氧化石墨烯(G

2、O)的表面，再還原制得石墨烯負載納米Fe3O4(GNs@Fe3O4)復合粒子;利用傅里葉紅外光譜、X射線衍射、X射線光電子能譜、拉曼光譜、熱重和掃描電鏡、原子力顯微鏡等對GNs@Fe3O4復合粒子的結(jié)構(gòu)及微觀形貌進行了表征與觀察。結(jié)果表明:共沉淀法制備的復合粒子具有明顯的片層結(jié)構(gòu)，納米Fe3O4均勻負載于GNs片層表面和層間，粒徑在10～50nm; GNs與納米Fe3O4間存在物理吸附和化學鍵合兩種作用形式，納米Fe3O4的存在擴大了G

3、Ns的層間距。對復合粒子的分散穩(wěn)定性、磁性、電學性能測試結(jié)果表明:共沉淀法制備的復合粒子在有機溶劑中更穩(wěn)定;水熱法制備復合粒子的飽和磁強度28.6emu/g，共沉淀法制備復合粒子的飽和磁強度20.1emu/g;但共沉淀法制備GNs@Fe3O4復合粒子具有更好的電學性能。綜合考慮共沉淀法為適宜的GNs@Fe3O4復合粒子制備方法。以電阻率為指標篩選還原劑種類和用量實驗結(jié)果表明:用水合肼為還原劑制得的復合粒子有更好的導電性。
　　將G

4、Ns@Fe3O4復合粒子與WPU進行超聲共混后涂膜，制備GNs@Fe3O4/WPU復合膜;通過掃描電鏡、透射電鏡觀察GNs@Fe3O4復合粒子在復合膜中的分布狀態(tài)，并考察了GNs-納米Fe3O4協(xié)同效應對復合膜的機械性能、熱穩(wěn)定性、磁性、電學和電磁屏蔽性能的影響。透射電鏡圖顯示在合適添加量下納米Fe3O4牢固負載于GNs上并均勻分散在復合膜中，掃描電鏡圖顯示隨著添加量的增加GNs@Fe3O4復合粒子在膜中出現(xiàn)團聚現(xiàn)象。力學性能測試結(jié)果表

5、明:當復合粒子的添加量為3％時，復合膜的拉伸強度提高了23.3％，斷裂伸長率提高了150％;熱重分析表明，GNs@Fe3O4復合粒子的加入將WPU熱分解溫度提高了40℃，增強了復合膜的熱穩(wěn)定性;磁性能分析結(jié)果說明GNs-納米Fe3O4的協(xié)同效應有利于提高復合膜的電磁屏蔽性能;電性能測試結(jié)果表明，隨著GNs@Fe3O4復合粒子添加量的增加復合膜的介電常數(shù)隨之增大，復合膜從絕緣體變?yōu)榘雽w再變?yōu)閷w，當復合粒子添加量為5％時，復合膜的電損耗