Page 47 - 《精细化工》2019年第11期
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第 11 期                  涂金强，等:  导电聚苯胺/泡沫玻璃复合吸波材料的制备与表征                                  ·2195·


            应力对产品质量的影响。最后，将烧成的泡沫玻璃                             管压 40 kV；FTIR 测试的方法及参数：将泡沫玻璃
            从坩埚中取出，备用。                                         和复合材料研磨成粉末后通过 KBr 压片法制样，测
                                                                                          –1
            1.2.2    原位聚合制备导电聚苯胺/泡沫玻璃复合材料                      试的波数范围为 500~4000  cm ；SEM 测试将试样
                 用锯条、砂轮、砂纸将烧结得到的泡沫玻璃加                          切割成小块后磨平，超声清洗内部碎屑并干燥处理，
            工成尺寸为 22.86 mm×10.16 mm 的样品。将需要进                   置于样品台上喷金后，利用扫描电子显微镜观察其
            行吸波测试的泡沫玻璃超声清洗 2 次，每次清洗    表面形貌。电磁参数测试的样品尺寸为 22.86  mm×
                                                                                                [18]
            15  min。将超声清洗后的泡沫玻璃放入真空干燥箱                         10.16 mm×2 mm，利用波导法测试得到 。
            中 60 ℃下干燥 3  h 后取出。将干燥后的泡沫玻璃
            1.06 g 与 0.93 g 苯胺、90 mL 0.1 mol/L 盐酸溶液加           2   结果与讨论
            入到三口烧瓶中，在冰水浴条件下搅拌 30 min，使
                                                               2.1   泡沫玻璃基体的表征和性能测试
            苯胺分子在泡沫玻璃表面附着。搅拌完毕后，逐滴
                                                               2.1.1    物相分析
            加入 10 mL 含 2.28 g 过硫酸铵的盐酸溶液（盐酸浓
                                                                   图 1 是当添加剂 Fe 2 O 3 和发泡剂炭黑的物质的
            度 0.1 mol/L），滴加速度为 1 滴/s。滴加完毕后，在
                                                               量比为 2∶3 时，不同发泡剂含量制得泡沫玻璃样品
            冰水浴条件下继续反应 2 h。反应完毕后，将得到的
                                                               的 XRD 图谱。用硼玻璃粉为原料制备的泡沫玻璃显
            PANI/泡沫玻璃复合材料取出，用去离子水和乙醇先
                                                               示出明显的非晶相，在 2θ=20~35存在弥散的衍射
            后清洗 3 次，直至滤液变成无色，将样品放在 60 ℃
                                                               峰，对应硼硅酸盐泡沫玻璃的特征峰                 [18] 。在 2θ=26
            真空干燥箱内干燥 12  h，备用，产物质量 1.09  g。
                                                               时，存在炭黑的衍射峰，这是由于炭黑未完全反应
            反应剩余溶液经抽滤，去离子水和无水乙醇洗涤 3
                                                                   [9]
                                                               所致 。由图 1 还可看到，当炭黑的含量为 0.100%
            次后，放入真空烘箱中 60  ℃干燥 12  h，得到原位
                                                               时，在 2θ=26处的衍射峰强度最低，这可能是因为
            聚合法制得聚苯胺粉末用于后续对比。
                                                               在此含量下，炭黑的发泡程度最好。在 2θ=30左右
            1.2.3    乳液聚合制备导电聚苯胺/泡沫玻璃复合材料
                 将处理好的泡沫玻璃 1.06  g、2.88  g 乳化剂                 观察到了 Fe 2 O 3 的衍射峰，也是由于添加剂 Fe 2 O 3
                                                               未完全与炭黑反应。所以，当发泡剂炭黑的含量为
            SDS，0.93 g An、90 mL 0.1 mol/L 的盐酸溶液加入
                                                               0.100%时，泡沫玻璃的发泡效果最好。
            到三口烧瓶中，在 20 ℃下磁力搅拌 30 min。之后，

            将 10 mL 含 2.28 g APS 的盐酸溶液滴加到体系中，
            滴加速率为 1 滴/s。滴加完毕后，在 20 ℃下继续反
            应 2 h，可以观察到溶液刚开始为乳白色，加入引发
            剂后溶液逐渐变为深墨绿色。反应结束后，将所得
            泡沫玻璃取出，用去离子水和乙醇先后清洗 3 次后，
            在 60 ℃真空干燥箱内干燥 12 h，得到乳液聚合法制
            得的 PANI/泡沫玻璃复合材料 1.09 g。反应剩余溶液
            经抽滤，去离子水和无水乙醇洗涤 3 次后，放入真
            空烘箱中 60  ℃干燥 12  h，得到乳液聚合法制得聚

            苯胺粉末用于后续对比。                                           图 1    不同含量发泡剂制备泡沫玻璃的 XRD 图谱
            1.3   表征与测试                                        Fig. 1    XRD patterns of foam glass samples prepared with
                                                                     different foaming agent contents
                 泡沫玻璃和复合材料进行体积密度、吸水率、
            抗压强度测试所用的样品尺寸为 15  mm×10  mm×                      2.1.2    微观结构分析
            10  mm。体积密度利用干燥后的样品质量除以体积                              图 2 是以硼玻璃粉为原料，发泡剂炭黑的含量
            计算得到（干燥条件：60 ℃真空干燥箱干燥 12 h）；                       分别为 0.05%、0.10%、0.15%，发泡剂炭黑与添加
            吸水率通过材料在水中浸泡 30 min 后的质量增加值                        剂 Fe 2 O 3 的物质的量比为 3∶2 时，制得泡沫玻璃的
            除以材料的原始质量得到；通过万能材料试验机在                             SEM 图。当发泡剂含量为 0.05%时，气孔尺寸在
            单向抗压强度测试模式，速率为 1  mm/min 条件下测                      0.8~1.0  mm，孔壁间的小气泡较多。当发泡剂含量
            量得到材料在受到破坏时的应力，应力除以材料的                             为 0.1%时，气泡尺寸逐渐变大，气孔尺寸为 1.0~1.2 mm，
            表面积计算得到抗压强度。XRD 测试的方法及参数                           同时孔壁变薄，气孔均匀性较好。当发泡剂含量增
            为：将泡沫玻璃和复合材料研磨成粉末后测试，测                             加到 0.15%时，气泡尺寸在 1.5 mm 左右，且孔壁变
                                                               厚。可能的原因是，在添加剂 Fe 2 O 3 和炭黑的物质
            试角度 10~80，扫描速度为 8（）/min，Cu 靶 K α
            为辐射源，Ni 滤波，波长＝0.154056 nm，管流 200 mA，              的量比不变的情况下，随着炭黑含量的增加，添加
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