含二茂鐵腈基聚合物及其電磁功能復合材料研究.pdf

1、由于高分子材料的結(jié)構(gòu)具有可設(shè)計性，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、引入功能基團等方式可以獲得極其豐富的高分子資源。同時與傳統(tǒng)無機材料相比，高分子材料具有加工工藝簡便，密度小，部分高分子可以循環(huán)使用等優(yōu)勢，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，圍繞這一點展開了本論文的研究工作。
　　二茂

2、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)代材料科學的重要研究課題之一。這主要歸結(jié)為二茂鐵有機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。因此比起其他有機磁性材料，例如含自由基磁性高分子、含富勒烯有機磁體、導電金屬有機磁體等，二茂鐵有機磁性材料具有自身獨特的優(yōu)勢和良好的應用價值。但是由于該體系材料微波吸收較弱，在電磁屏蔽方面應用有限，且主要是粉末狀有機磁體，難以滿足多元化的實際需求。

3、>　　因此基于以上的不足，本文首先制備得到了二茂鐵基有機磁性預聚物(FOM)。分析了FOM分子磁性起源、形成特殊形貌分子團簇的機理以及熱處理對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FOM分子之間的電子相互作用，實現(xiàn)了對FOM電磁波吸收性能的增強。此外利用原位復合的方法，制備得到了具有微納米球結(jié)構(gòu)的有機無機復合材料，實現(xiàn)了FOM磁性材料的結(jié)構(gòu)多元化，并通過增強雜化微球之間以及雜化微球內(nèi)部有機

4、相和無機相之間的界面極化進一步實現(xiàn)了FOM磁性能和微波吸收性能的增強。同時通過與特種工程塑料聚芳醚腈進行復合，制備了具有優(yōu)良力學性能的磁性復合膜，進一步拓展了FOM的使用范圍。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)通過Mannich反應合成了含二茂鐵-苯并噁嗪環(huán)的雙鄰苯二甲腈單體。并通過單體中的噁嗪環(huán)部分開環(huán)，得到了 FOM。仔細分析了 FOM磁性和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。利用振動樣品磁強計和網(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)，

5、以及高溫熱處理對FOM磁性和電磁微波參數(shù)的影響。在磁場誘導下，獲得了FOM分子團簇，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

6、了 FOM體系電子共軛作用，使材料磁性有較大提高，同時發(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)為進一步提高有機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雜化微球的形貌進行研究發(fā)現(xiàn)，通過改變實驗條件，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試表明：雜化微球具有很高的飽和磁化強度，最