表面活性劑改性粉煤灰漂珠-聚苯胺的制備及其性能的研究.pdf

1、電流變材料在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)革新過程中具有廣泛的應(yīng)用前景。聚苯胺作為一種典型的高分子導(dǎo)電材料，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易合成、電性能可控等優(yōu)勢，常用來作為電流變材料的分散相。直接利用聚苯胺材料制備電流變分散相，存在易團(tuán)聚分散性差、電導(dǎo)率過高易介電擊穿等現(xiàn)象，嚴(yán)重制約著電流變材料的應(yīng)用與發(fā)展。
　　粉煤灰漂珠作為一種中空微珠，具有密度小、質(zhì)輕、穩(wěn)定性好且電導(dǎo)率低等技術(shù)特性。本研究以粉煤灰漂珠為核，聚苯胺為殼，制備粉煤灰漂珠/聚苯胺復(fù)合顆粒作為電流

2、變材料的分散相，對改善聚苯胺在電流變液中的分散性差、電導(dǎo)率過高等缺陷具有重要的理論指導(dǎo)意義。
　　本篇文章主要研究了不同類型（陽離子、陰離子和非離子）的表面活性劑改性粉煤灰漂珠，對比研究了三種不同鏈長的陽離子表面活性劑改性漂珠的不同現(xiàn)象，利用乳液聚合法制備了改性漂珠/聚苯胺復(fù)合材料。并利用FTIR、XRD、SEM、TGA表征了復(fù)合顆粒的結(jié)構(gòu)特征,利用LCR、四探針法測試了復(fù)合顆粒的穩(wěn)定性、導(dǎo)電性及介電性能。研究主要結(jié)果如下：

3、>　?。?）十六烷基三甲基改性粉煤灰漂珠/胺的制備與表征
　　利用陽離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）對粉煤灰漂珠進(jìn)行有機(jī)改性；再以苯胺（An）為單體，十二烷基苯磺酸（DBSA）作為乳化劑和摻雜劑，過硫酸銨（APS）作為氧化劑，利用乳液聚合法合成了有機(jī)改性漂珠/聚苯胺復(fù)合材料(FAFB-CTAB/PAn)。利用FTIR、XRD、SEM、TGA、化學(xué)元素分析和四探針技術(shù)對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明：當(dāng)CTAB濃

4、度為0.20mol/L，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為90min時，獲得的改性漂珠(FAFB-CTAB)的活化指數(shù)最大；改性漂珠(FAFB-CTAB)與聚苯胺（PAn）原位聚合后，PAn的包覆量為9.80％，且隨著FAFB-CTAB的引入PAn耐熱性能增強(qiáng)，PAn的分解溫度滯后了25℃；利用四探針技術(shù)測試發(fā)現(xiàn)PAn的引入可提高FAFB的導(dǎo)電性能，電導(dǎo)率提高了104～105倍；粉煤灰漂珠通過利用不同鏈長的烷基季銨陽離子進(jìn)行表面修飾，與聚苯胺

5、復(fù)合形成FAFB-CnTAB/PAn復(fù)合材料，隨表面活性劑的鏈長增加，其介電常數(shù)越大。
　?。?）聚乙二醇改性粉煤灰漂珠/聚苯胺復(fù)合材料的制備與表征
　　利用非離子表面劑聚乙二醇（PEG）對粉煤灰漂珠進(jìn)行有機(jī)改性；再以苯胺為單體，十二烷基苯磺酸作為乳化劑和摻雜劑，過硫酸銨作為氧化劑，利用乳液聚合法合成了有機(jī)改性漂珠/聚苯胺復(fù)合材料(FAFB-PEG/PAn)。結(jié)果表明：通過FTIR和XRD分析，說明聚乙二醇的加入未對漂珠的化

6、學(xué)成分和晶型結(jié)構(gòu)造成影響，僅通過氫鍵的作用即可對其表面進(jìn)行成功改性，并利用乳液聚合法成功制備了PEG改性漂珠/聚苯胺復(fù)合材料(FAFB-PEG/PAn)；通過SEM分析，得知PEG對ACID-FAFB發(fā)生了改性作用，且其表面被PAn包覆，進(jìn)一步證明PAn與PEG改性酸化漂珠（FAFB-PEG）復(fù)合成功；電導(dǎo)率測試結(jié)果表明，引入FAFB-PEG后的PAn電導(dǎo)率降低了近了10～100倍；比較3個不同F(xiàn)AFB-PEG摻入量得到的FAFB-PE

7、G/PAn復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗可知，F(xiàn)AFB-PEG/PAn復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗隨著FAFB-PEG摻入量的增加而減小。
　?。?）十二烷基苯磺酸鈉改性粉煤灰漂珠/聚苯胺復(fù)合材料的制備與表征
　　利用陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）對粉煤灰漂珠進(jìn)行有機(jī)改性；再以苯胺為單體，十二烷基苯磺酸作為乳化劑和摻雜劑，過硫酸銨作為氧化劑，利用乳液聚合法合成了有機(jī)改性漂珠/聚苯胺復(fù)合材料(FAFB-SDBS/P

8、An)。利用FTIR、XRD、SEM、四探針技術(shù)和LDR介電測試儀對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明：通過FTIR和XRD分析，說明十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）的加入未對漂珠(FAFB)的化學(xué)成分和晶型結(jié)構(gòu)造成影響，僅通過氫鍵的作用即可對其表面進(jìn)行成功改性，并利用乳液聚合法成功制備了SDBS改性漂珠/聚苯胺復(fù)合材料(FAFB-SDBS/PAn)；通過SEM分析，得知SDBS對ACID-FAFB發(fā)生了改性作用，且其表面被PAn包覆，進(jìn)一