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吸波性<fontsize=

作者:admin来源:本网 日期:2017-11-13 14:41:00 人气: 标签:

  基金项目:陕西省科技攻关项目(2007K06-04)塑料材料的研究。电话:029―随着微波通信、雷达、航空航天、电子对抗技术、电磁兼容技术的不断发展及人类对电磁波危害性认识的不断提高,对吸波材料的研究也开始备受各国关注111.PM抱沫塑料是当今力学性能和耐热性能最高的泡沫塑料之一,实现其吸波性能具有重要的军事意义12.吸波材料的基本原理是:使入射波最大限度地进入材料中,通过能量转换将电磁能损耗掉31.吸波材料主要由吸波剂和基体材料构成,吸波剂是起吸收与反射电磁波作用的物质,基体材料是吸波剂的载体能够承载并分散吸波剂,且本身具有一定的机械性能11. PM抱沫塑料采用二步法制备14'要将吸波剂填充到泡沫塑料里,只能将吸波剂加入到第一步的单体混合液中。因此,选择吸波剂要考虑6个方面的问题:①吸波剂密度要小;②吸波剂能够溶解于单体混合液中,或者在单体混合液中处于悬浮状态;③吸波剂对聚合过程无不良影响;④吸波剂对发泡过程无不良影响,且发泡过程不影响吸波剂的吸波性;⑤吸波剂对泡孔结构、泡沫塑料的力学性能、耐热性能无不良影响;⑥吸波材料在宽广的电磁波频段内具有显著地吸波能力。能够同时满足上述6项要求的吸波剂几乎没有,因此,研制吸波性PM抱沫塑料难度极大。导电碳黑是一种价格便宜、易得、具有较高的耐酸耐磨性且质轻的导电物质,做成涂料的电导率控制在半导体量级时,可以得到较好的吸波性能。本文探索了通过增粘技术将具有电损耗的吸波剂导电碳黑加入到单体混合液中,制备吸波性PM抱沫塑料的方法,并研究了导电碳黑吸波性PM抱沫塑料的主要性能。

  1实验部分11试剂与仪器(AM)均为化学纯;偶氮二异丁腈(ABN)分析纯;导电碳黑平均粒径35增粘树脂,自制。

  F00-S型数显高速分散均质机;KQ400KDE型高功率数控超声波清洗器;101A-2型烘箱;CMT6303型微机控制电子万能试验机;E8362B型弓形反射率测试系统。

  2吸波性FM抱塑料的制备1共聚物板材制备在单体混合液中加入吸波剂,通过高速均质机和高功率超声波清洗器使吸波剂均匀分散成为均相混合液;加入引发剂、增粘树脂等其它助剂,进一步进行高速均质和超声分散,防止吸波剂的沉降。注入闭合膜腔内,放入低温水浴中进行本体聚合,得到共聚物板材。

  2吸波性FM泡沫塑料制备在高温烘箱中对共聚板发泡i~3mn将泡沫塑料板夹于2块下21的流程进行后处理。

  13吸波性FM抱塑料的性能测试12 1泡沫塑料密度测定按GB6343-2009进行测定,试样尺寸50mmX50nmX10mm 2拉伸性能测定按ASIMD538―1999进行测试,加载速率5mm/mn试样为标准型哑铃形试样。

  3压缩性能测定按ASMD1621―2004进行测试,加载速率2 5mm/mn试样尺寸为50mm 4吸波性能测定按GB2038― 1994中RAM反射率弓形测试法进行测试,试样尺寸为180mmX180mmX20mm或2结果与讨论1吸波剂的分散吸波剂导电碳黑的密度大于PM胞沫塑料的单体混合液的密度,若将其直接加入到混合液中,则在本体聚合过程中吸波剂会发生沉降,不能均匀分散在FM抱沫塑料中。在单体混合液中溶入对聚合反应没有不良影响的增粘树脂,使单体混合液的粘度增大,再将吸波剂加入到单体混合液中进行分散,最后再进行聚合。本实验中采取的分散方法有均质机高速剪切分散、超声波分散以及复合分散。

  高速剪切分散是利用剪切力将大量颗粒细化,并使团聚体被润湿、包裹吸附、解聚的过程。在剪切过程中,体系在高速撞击作用下分裂、粉碎和分散,同时由于高频机械的强大动能,不同性质的组分形成强烈的液力剪切、液层摩擦和撕裂碰撞,使其充分乳化、均质、溶解和分散。采用高速剪切分散工艺可以把微观粒子团聚体强制分散成单个粒子。

  超声波主要通过产生超声空化作用,在极短的时间范围内产生、生长和崩溃气泡。由于作用时间仅为几微秒,故可产生局部高温、高压。高压的存在,可产生冲击波和微射流现象,而在固液体系中产生冲击作用,可以有效地将微观粒子的软团聚打开,使其以更为均匀的小团聚体分散在介质中。

  只使用均质机进行高速剪切分散,虽然导电碳黑在表观上能够分散均匀,但是碳黑微观颗粒团聚体相对较大,在40倍光学显微镜下仍能够看到碳黑集中于泡沫塑料泡棱中的现象,见当采用高速剪切分散工艺分散后,再进行超声波分散,可以弥补高剪切分散的不稳定性,使得碳黑微观粒子在形成团聚体之前被进一步粉碎和细化,减弱粒子间的作用,增强它们之间的排斥作用,使碳黑均匀分散在泡沫塑料泡棱与泡壁中,在40倍光学显微镜下可以看出泡沫塑料的泡棱中已经没有碳黑粒子的团聚现象,见均质分散的跑孔结构(40倍,导电碳黑含量4%)均质及超声分散的RMI泡孔结构(40倍,导电碳黑含量4%)22吸波性PM抱塑料的性能221吸波性能221.1吸波剂的含量对PM抱沫塑料吸波性能的影响(见)40含5%导电炭黑应用化工塑料吸波性能对比(试样厚度20mm)由可知,填充了导电碳黑的IM胞沫塑料的吸波性能(反射率的负值,一dB施着其导电碳黑含量的提高而逐渐增强,特别是在高频段比较明显。

  所以,为提高其吸波性能,在不影响PM胞沫塑料力学、耐热等性能的前提下,应尽量提高吸波剂的用量。但是,由于IM胞沫塑料制备方法的特殊性,吸波剂导电碳黑的含量提高到一定程度后,会导致聚合和发泡困难,因此,导电碳黑的添加量不可能很高。其次,由于导电碳黑只能分散于闭孔IM胞沫塑料的泡壁和泡棱中形成导电网络从而获得吸波性能,因此,其吸波性能尚不是很高。本文确定出吸波剂导电碳黑的最佳用量为单体混合液总质量的45%~5%. 221.2泡沫板厚度对吸波性能的影响为了进一步提高PM抱沫塑料的吸波性能,采用4块1厚的5%导电碳黑填充FM胞沫塑料板,用导电碳黑填充环氧胶粘结形成40厚的复合板材,并与2mm厚的5%导电碳黑填充IM抱沫塑料单层板材对比,其吸波曲线见频率/GHz不同厚度的PM抱沫塑料吸波性能对比图由可知,20mm厚的IM袍沫板吸波最大反射率为一414dB40mm厚IM抱沫板吸波最大反射率可高达一20 02dB由此可见,泡沫板厚度的增加以及环氧胶中导电碳黑能够大幅度提高PI泡沫塑料的吸波性能。这一机理可能缘于在多层、厚板FM抱沫塑料中,有利于高频电磁波能够被进一步多次反射与折射。

  221力学性能2221增粘树脂对FM抱沫塑料压缩性能的影响表1为添加增粘树脂前后FM袍沫塑料的压缩性能对比。

  表1增粘前后PMI泡塑料的力学性能增粘剂含量/%拉伸性能(密度60kgi强度/MPa模量/MPa强度/MPa模量/MPa由表1可知,增粘树脂加入到单体混合液后,FM抱沫塑料的拉伸强度几乎没有下降,拉伸模量反而略有上升;4%增粘树脂的M袍沫塑料压缩强度下降至原性能的75%,压缩模量下降至原性能的50%.其主要原因在于增粘树脂的分子链为线性分子链,加入后会降低IM袍沫塑料大分子结构中的环化率、交联程度以及大分子间的作用力。虽然增粘树脂有利于吸波剂的分散,但会造成PM抱沫塑料压缩性能的降低,因此,在满足使吸波剂均匀分散的前提下,应尽量减少增粘树脂的用量。增粘剂的最小需求量为单体混合液总质量的3. 2222吸波剂对FM抱沫塑料压缩性能的影响添加导电碳黑的PM袍沫塑料的压缩性能对比结果见表2由表2可知,添加了吸波剂的FM袍沫塑料的压缩性能较之未填充吸波剂的PI袍沫塑料有较大幅度的下降,其主要原因是增粘树脂的引入所碳界面结合完好,涂层材料渗入到基体碳材料层,结合为一体,结构致密。

  3结论通过对铝电解用碳素阳极抗氧化涂层的过渡层、阻挡层、封填层的性能特性的实验分析,采用最优配方组成制备的抗氧化涂层阳极试样抗氧化效果显著,涂层试样的氧化消耗比裸样氧化消耗减少70%左右,结果表明该材料具有优良的抗氧化性能。

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