纳米ITO/聚苯胺复合型红外隐身涂料的制备与性能研究

摘要

纳米氧化铟锡是一种综合了纳米材料和掺杂半导体材料性能特点的新型材料。由于其具有良好的光学性能，在紫外光区有强吸收，在可见光谱区具有高透过率，在红外区具有高反射率，这使ITO应用于红外隐身涂料成为可能。导电高分子聚苯胺具有大的共轭π电子体系，其电导率可在绝缘体、半导体和金属态范围内变化，在微波吸收、红外吸收以及电磁干扰屏蔽方面具有极大的应用前景。将纳米氧化铟锡与聚苯胺复合作为颜料，有机相与无机相在纳米尺度上的复合，不但能克服有机与无机相的缺点，而且由于两相之间的相互协同作用，复合材料将具有新的光学性能。
　　本文以纳米氧化铟锡与聚苯胺（无机-有机相结合）作为颜料，环氧树脂作为黏合剂制备红外隐身涂料，研究纳米氧化铟锡和掺杂聚苯胺的最佳制备条件，并在此基础上，探究了颜料配比、黏合剂种类、混合方式等对涂料性能的影响。具体研究内容如下：
　　1.以InCl3·5H2O、SnCl4·5H2O为原料，氨水为沉淀剂，聚乙二醇为分散剂，采用化学共沉淀法制备纳米I TO粉体。通过对铟离子浓度、滴定终点pH值、锻烧温度、分散方式等与粉体粒度及红外性能的关系的研究，确定了纳米氧化铟锡的最佳制备条件。结果表明，当氧化铟锡前驱体的煅烧温度为500℃，铟离子浓度为0.10mol/L，滴定终点pH值为8，所得到的氧化铟锡粉体粒度较小，约为50nm，粒径均匀，团聚现象较少，同时红外性能也十分优异。
　　2.以樟脑磺酸（CSA）、盐酸（HCl）为掺杂酸，过硫酸铵作为氧化剂制备掺杂聚苯胺。通过研究单体浓度、单体与氧化剂的比例、掺杂酸浓度与种类以及反应温度对PANI红外性能的影响，得到了掺杂聚苯胺的最佳制备条件。结果表明，由HCl+CSA以物质的量之比为25:1混合作为掺杂酸制备的聚苯胺的导电通路均匀性和连续性最好，使聚苯胺的电导率提高至2.2 S/cm，发射率降低到0.41。
　　3.以纳米ITO与掺杂聚苯胺作为颜料，环氧树脂作为黏合剂制备了红外隐身涂料，并研究了涂料的制备工艺、粘接性能以及光学性能。结果表明，采用原位聚合法成功制备了 ITO/PANI复合物；并以ITO:PANI为3:7时所制备的ITO/PAN复合物为颜料，环氧树脂作为黏合剂制备出力学性能优异和红外屏蔽性能良好的红外隐身涂料，涂料表面的平均温度和最高温度分别从90℃降低到28℃，93℃降低到37℃，发射率从0.95减小到0.40。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 红外隐身材料

1.3 红外隐身技术目前还存在的不足

1.4 本课题研究意义与研究内容

第二章 共沉淀法制备纳米ITO

2.1引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 聚苯胺的掺杂性研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3实验结果与讨论

3.4本章小结

第四章 红外隐身涂料的制备及其性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3实验结果与讨论

4.4本章小结

第五章 全文结论

参考文献

附录Ⅰ攻读硕士学位期间的主要成果

致谢