本文關(guān)鍵詞：含二茂鐵腈基聚合物及其電磁功能復(fù)合材料研究

  更多相關(guān)文章： 二茂鐵 復(fù)合材料 磁性 電磁性能 電子相互作用

【摘要】：由于高分子材料的結(jié)構(gòu)具有可設(shè)計(jì)性,因此可以根據(jù)不同的使用需求,通過改變高分子材料主鏈和側(cè)鏈中碳原子之間的連接順序、用雜原子取代碳原子、引入功能基團(tuán)等方式可以獲得極其豐富的高分子資源。同時(shí)與傳統(tǒng)無機(jī)材料相比,高分子材料具有加工工藝簡(jiǎn)便,密度小,部分高分子可以循環(huán)使用等優(yōu)勢(shì),使得高分子功能材料作為現(xiàn)代信息材料的主要組成部分,發(fā)揮著愈來愈重要的作用。其中在電子信息領(lǐng)域,磁性功能高分子發(fā)展較快,圍繞這一點(diǎn)展開了本論文的研究工作。二茂鐵高分子磁體作為磁性功能高分子家族中的主要成員,成為現(xiàn)代材料科學(xué)的重要研究課題之一。這主要?dú)w結(jié)為二茂鐵有機(jī)磁性材料在較高頻率(HF)下,具備電磁損耗低、材料密度小、耐溫寬和耐輻照等特性。因此比起其他有機(jī)磁性材料,例如含自由基磁性高分子、含富勒烯有機(jī)磁體、導(dǎo)電金屬有機(jī)磁體等,二茂鐵有機(jī)磁性材料具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和良好的應(yīng)用價(jià)值。但是由于該體系材料微波吸收較弱,在電磁屏蔽方面應(yīng)用有限,且主要是粉末狀有機(jī)磁體,難以滿足多元化的實(shí)際需求。因此基于以上的不足,本文首先制備得到了二茂鐵基有機(jī)磁性預(yù)聚物(FOM)。分析了FOM分子磁性起源、形成特殊形貌分子團(tuán)簇的機(jī)理以及熱處理對(duì)FOM磁性和電磁吸收性能的影響。分別通過引入金屬酞菁環(huán)和稀土金屬氧化物摻雜等方式,增強(qiáng)FOM分子之間的電子相互作用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)FOM電磁波吸收性能的增強(qiáng)。此外利用原位復(fù)合的方法,制備得到了具有微納米球結(jié)構(gòu)的有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料,實(shí)現(xiàn)了FOM磁性材料的結(jié)構(gòu)多元化,并通過增強(qiáng)雜化微球之間以及雜化微球內(nèi)部有機(jī)相和無機(jī)相之間的界面極化進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了FOM磁性能和微波吸收性能的增強(qiáng)。同時(shí)通過與特種工程塑料聚芳醚腈進(jìn)行復(fù)合,制備了具有優(yōu)良力學(xué)性能的磁性復(fù)合膜,進(jìn)一步拓展了FOM的使用范圍。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)通過Mannich反應(yīng)合成了含二茂鐵-苯并VA嗪環(huán)的雙鄰苯二甲腈單體。并通過單體中的VA嗪環(huán)部分開環(huán),得到了FOM。仔細(xì)分析了FOM磁性和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。利用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀分別研究了FOM的磁性能和電磁微波參數(shù),以及高溫?zé)崽幚韺?duì)FOM磁性和電磁微波參數(shù)的影響。在磁場(chǎng)誘導(dǎo)下,獲得了FOM分子團(tuán)簇,制備得到了FOM磁性薄膜。研究表明FOM分子內(nèi)存在的n-π*和π-π*電子共軛作用賦予了FOM穩(wěn)定的磁性,其在寬頻范圍內(nèi)具有一定微波吸收性能。高溫處理起到了增強(qiáng)FOM磁性和微波吸收性能的作用。(2)分別引入Cu+,Ni2+,Co2+等離子,在溫和反應(yīng)條件下合成得到了含有金屬酞菁環(huán)二茂鐵基磁性材料MPc-FOM。結(jié)果表明,由于金屬酞菁環(huán)增強(qiáng)了FOM體系電子共軛作用,使材料磁性有較大提高,同時(shí)發(fā)現(xiàn)在電磁波頻率逐漸升高的過程中,其產(chǎn)生了較好的微波吸收特性。(3)為進(jìn)一步提高有機(jī)磁性材料的磁性和微波吸收性能,本文采用一步原位雜化法合成得到了有機(jī)金屬磁性材料/四氧化三鐵雜化微球。利用掃描電鏡和透射電鏡對(duì)雜化微球的形貌進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),通過改變實(shí)驗(yàn)條件,所制備的雜化微球粒徑可以在幾十納米到300納米范圍內(nèi)變化。磁性和微波吸收性能測(cè)試表明:雜化微球具有很高的飽和磁化強(qiáng)度,最高可以超過70 emu/g。雜化微球表現(xiàn)出了與FOM和MPc-FOM不同的電磁性能,特別是微波電磁損耗在X-Ku帶表現(xiàn)出了特定的強(qiáng)吸收。(4)為了滿足對(duì)有磁性材料多樣性的需求,本文以特種工程塑料—聚芳醚腈(PEN)為基體,制備得到了多種有機(jī)磁性薄膜。其中采用流延法將CoPc-FOM/四氧化三鐵雜化微球與PEN復(fù)合得到的磁性復(fù)合膜,具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐熱性。
【關(guān)鍵詞】：二茂鐵 復(fù)合材料 磁性 電磁性能 電子相互作用
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 有機(jī)磁性材料的研究進(jìn)展14-21
• 1.1.1 純有機(jī)磁性材料的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.1.1.1 含自由基磁性高分子14-16
• 1.1.1.2 含富勒烯有機(jī)磁體16
• 1.1.1.3 熱解聚丙烯腈16
• 1.1.2 含金屬的有機(jī)磁性材料16-21
• 1.1.2.1 含金屬的有機(jī)磁性材料發(fā)展概況16-17
• 1.1.2.2 電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物有機(jī)金屬磁體17-18
• 1.1.2.3 高分子金屬螯合物磁性材料18
• 1.1.2.4 金屬離子組成的有機(jī)磁體18-19
• 1.1.2.5 金屬離子和自由基組成的有機(jī)磁體19-20
• 1.1.2.6 特殊的有機(jī)/無機(jī)夾層磁體20
• 1.1.2.7 導(dǎo)電金屬有機(jī)磁體20-21
• 1.2 二茂鐵系功能材料研究21-23
• 1.2.1 二茂鐵的基本物化性能21-22
• 1.2.2 二茂鐵基液晶化合物22
• 1.2.3 二茂鐵磁性材料22-23
• 1.3 本論文的研究思路23-25
• 第二章 二茂鐵有機(jī)磁性材料的制備及相關(guān)性能研究25-45
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原料和測(cè)試儀器26-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料26
• 2.2.2 測(cè)試儀器26-27
• 2.2.2.1 形貌表征26
• 2.2.2.2 傅里葉紅外分析(FTIR)26
• 2.2.2.3 差示掃描量熱儀分析(DSC)26
• 2.2.2.4 熱失重分析(TGA)26
• 2.2.2.5 樣品磁性能測(cè)試(VSM)26
• 2.2.2.6 微波電磁性能測(cè)試26-27
• 2.2.2.7 紫外-可見吸收光譜分析(UV-Vis)27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)部分27-28
• 2.3.1 含二茂鐵-雙端基鄰苯二甲腈-苯并VA嗪?jiǎn)误w的制備27
• 2.3.2 含二茂鐵-雙端基鄰苯二甲腈-苯并VA嗪磁性樹脂(FOM)的制備27-28
• 2.3.3 FPNBZ預(yù)聚物的制備28
• 2.3.4 高溫處理FOM樣品的制備28
• 2.3.5 FOM分子團(tuán)簇及磁性薄膜的制備28
• 2.4 結(jié)果與討論28-44
• 2.4.1 FOM的結(jié)構(gòu)表征、磁性機(jī)理和電磁微波參數(shù)研究28-34
• 2.4.1.1 FOM的結(jié)構(gòu)表征28-30
• 2.4.1.2 FOM的磁性研究和磁性機(jī)理分析30-32
• 2.4.1.3 FOM的電磁參數(shù)研究32-34
• 2.4.2 高溫處理對(duì)二茂鐵磁體性能的影響34-39
• 2.4.3 FOM的分子團(tuán)簇及磁性薄膜性能研究39-44
• 2.5 本章小結(jié)44-45
• 第三章 稀土金屬摻雜及金屬酞菁環(huán)對(duì)二茂鐵有機(jī)磁體性能影響研究45-65
• 3.1 引言45-46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)原料和測(cè)試儀器46-47
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料46
• 3.2.2 測(cè)試儀器46-47
• 3.2.2.1 元素含量分析46
• 3.2.2.2 傅里葉紅外分析(FTIR)46
• 3.2.2.3 熱失重分析(TGA)46
• 3.2.2.4 樣品磁性能測(cè)試(VSM)46
• 3.2.2.5 微波電磁性能測(cè)試46-47
• 3.2.2.6 紫外-可見吸收光譜分析(UV-Vis)47
• 3.3 實(shí)驗(yàn)部分47
• 3.3.1 Eu_2O_3摻雜二茂鐵有機(jī)磁體樣品的制備47
• 3.3.2 含金屬酞菁環(huán)的二茂鐵有機(jī)磁體樣品的制備47
• 3.4 結(jié)果和討論47-64
• 3.4.1 Eu_2O_3摻雜二茂鐵有機(jī)磁體樣品(Eu-FOM)的表征和電磁性能47-50
• 3.4.2 含酞菁銅的二茂鐵有機(jī)磁體(CuPc-FOM)的制備及性能研究50-55
• 3.4.3 含酞菁鈷的二茂鐵有機(jī)磁體(CoPc-FOM)的制備及性能研究55-60
• 3.4.4 含酞菁鎳的二茂鐵有機(jī)磁體(NiPc-FOM)的制備及性能研究60-64
• 3.5 本章小節(jié)64-65
• 第四章 二茂鐵基有機(jī)磁體/四氧化三鐵納米復(fù)合磁性材料的制備和性能研究65-85
• 4.1 引言65-66
• 4.2 實(shí)驗(yàn)原料和測(cè)試儀器66-67
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料66
• 4.2.2 測(cè)試儀器66-67
• 4.2.2.1 形貌表征66
• 4.2.2.2 X射線衍射儀(XRD)66
• 4.2.2.3 熱失重分析(TGA)66
• 4.2.2.4 樣品磁性能測(cè)試(VSM)66
• 4.2.2.5 微波電磁性能測(cè)試66-67
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分67
• 4.3.1 FOM/Fe_3O_4雜化微球的制備67
• 4.3.2 CuPc-FOM/Fe_3O_4雜化微球的制備67
• 4.3.3 CoPc-FOM/Fe_3O_4雜化微球的制備67
• 4.3.4 NiPc-FOM/Fe3O4雜化微球的制備67
• 4.4 結(jié)果與討論67-84
• 4.4.1 FOM/Fe_3O_4雜化微球的結(jié)構(gòu)表征、磁性和電磁微波參數(shù)研究67-72
• 4.4.2 CuPc-FOM/Fe_3O_4雜化微球的結(jié)構(gòu)表征、磁性和電磁微波參數(shù)研究72-76
• 4.4.3 CoPc-FOM/Fe_3O_4雜化微球的結(jié)構(gòu)表征、磁性和電磁微波參數(shù)研究76-80
• 4.4.4 NiPc-FOM/Fe_3O_4雜化微球的結(jié)構(gòu)表征、磁性和電磁微波參數(shù)研究80-84
• 4.5 本章小節(jié)84-85
• 第五章 二茂鐵基磁性材料-聚芳醚腈磁性薄膜的制備及性能研究85-100
• 5.1 引言85-86
• 5.2 實(shí)驗(yàn)原料和測(cè)試儀器86-87
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料86
• 5.2.2 測(cè)試儀器86-87
• 5.2.2.1 形貌表征86
• 5.2.2.2 熱失重分析(TGA)86
• 5.2.2.3 樣品磁性能測(cè)試(VSM)86
• 5.2.2.4 傅里葉紅外分析(FTIR)86
• 5.2.2.5 差示掃描量熱儀分析(DSC)86
• 5.2.2.6 力學(xué)性能測(cè)試86-87
• 5.3 實(shí)驗(yàn)部分87
• 5.3.1 二茂鐵有機(jī)磁體-聚芳醚腈磁性薄膜的制備87
• 5.3.1.1 FOM/端基封端聚芳醚腈PEN-CN磁性薄膜的制備87
• 5.3.1.2 FOM/側(cè)鏈封端聚芳醚腈PEN-PCN磁性薄膜的制備87
• 5.3.2 CoPc-FOM/Fe_3O_4@雙酚A型聚芳醚腈復(fù)合磁性膜的制備87
• 5.4 結(jié)果與討論87-98
• 5.4.1 FOM/PEN-CN磁性薄膜的結(jié)構(gòu)和性能研究87-91
• 5.4.2 FOM/PEN-PCN磁性薄膜的結(jié)構(gòu)和性能研究91-95
• 5.4.3 CoPc-FOM/Fe_3O_4@PEN磁性薄膜的結(jié)構(gòu)和性能研究95-98
• 5.5 本章小結(jié)98-100
• 第六章 全文總結(jié)與展望100-102
• 6.1 全文總結(jié)100-101
• 6.2 后續(xù)工作展望101-102
• 致謝102-103
• 參考文獻(xiàn)103-114
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的成果114-116

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 林云;干久志;魏克珠;鄧科;陳杰;林展如;;二茂鐵有機(jī)磁體/陶瓷磁性復(fù)合材料的縮波功能及應(yīng)用[J];功能材料;2006年11期

，

本文編號(hào)：851926