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吸波性<fontsize=

作者:admin來源:本網 日期:2017-11-13 14:41:00 人氣: 標簽:

  基金項目:陜西省科技攻關項目(2007K06-04)塑料材料的研究。電話:029―隨著微波通信、雷達、航空航天、電子對抗技術、電磁兼容技術的不斷發展及人類對電磁波危害性認識的不斷提高,對吸波材料的研究也開始備受各國關注111.PM抱沫塑料是當今力學性能和耐熱性能最高的泡沫塑料之一,實現其吸波性能具有重要的軍事意義12.吸波材料的基本原理是:使入射波最大限度地進入材料中,通過能量轉換將電磁能損耗掉31.吸波材料主要由吸波劑和基體材料構成,吸波劑是起吸收與反射電磁波作用的物質,基體材料是吸波劑的載體能夠承載并分散吸波劑,且本身具有一定的機械性能11. PM抱沫塑料采用二步法制備14'要將吸波劑填充到泡沫塑料里,只能將吸波劑加入到第一步的單體混合液中。因此,選擇吸波劑要考慮6個方面的問題:①吸波劑密度要小;②吸波劑能夠溶解于單體混合液中,或者在單體混合液中處于懸浮狀態;③吸波劑對聚合過程無不良影響;④吸波劑對發泡過程無不良影響,且發泡過程不影響吸波劑的吸波性;⑤吸波劑對泡孔結構、泡沫塑料的力學性能、耐熱性能無不良影響;⑥吸波材料在寬廣的電磁波頻段內具有顯著地吸波能力。能夠同時滿足上述6項要求的吸波劑幾乎沒有,因此,研制吸波性PM抱沫塑料難度極大。導電碳黑是一種價格便宜、易得、具有較高的耐酸耐磨性且質輕的導電物質,做成涂料的電導率控制在半導體量級時,可以得到較好的吸波性能。本文探索了通過增粘技術將具有電損耗的吸波劑導電碳黑加入到單體混合液中,制備吸波性PM抱沫塑料的方法,并研究了導電碳黑吸波性PM抱沫塑料的主要性能。

  1實驗部分11試劑與儀器(AM)均為化學純;偶氮二異丁腈(ABN)分析純;導電碳黑平均粒徑35增粘樹脂,自制。

  F00-S型數顯高速分散均質機;KQ400KDE型高功率數控超聲波清洗器;101A-2型烘箱;CMT6303型微機控制電子萬能試驗機;E8362B型弓形反射率測試系統。

  2吸波性FM抱塑料的制備1共聚物板材制備在單體混合液中加入吸波劑,通過高速均質機和高功率超聲波清洗器使吸波劑均勻分散成為均相混合液;加入引發劑、增粘樹脂等其它助劑,進一步進行高速均質和超聲分散,防止吸波劑的沉降。注入閉合膜腔內,放入低溫水浴中進行本體聚合,得到共聚物板材。

  2吸波性FM泡沫塑料制備在高溫烘箱中對共聚板發泡i~3mn將泡沫塑料板夾于2塊下21的流程進行后處理。

  13吸波性FM抱塑料的性能測試12 1泡沫塑料密度測定按GB6343-2009進行測定,試樣尺寸50mmX50nmX10mm 2拉伸性能測定按ASIMD538―1999進行測試,加載速率5mm/mn試樣為標準型啞鈴形試樣。

  3壓縮性能測定按ASMD1621―2004進行測試,加載速率2 5mm/mn試樣尺寸為50mm 4吸波性能測定按GB2038― 1994中RAM反射率弓形測試法進行測試,試樣尺寸為180mmX180mmX20mm或2結果與討論1吸波劑的分散吸波劑導電碳黑的密度大于PM胞沫塑料的單體混合液的密度,若將其直接加入到混合液中,則在本體聚合過程中吸波劑會發生沉降,不能均勻分散在FM抱沫塑料中。在單體混合液中溶入對聚合反應沒有不良影響的增粘樹脂,使單體混合液的粘度增大,再將吸波劑加入到單體混合液中進行分散,最后再進行聚合。本實驗中采取的分散方法有均質機高速剪切分散、超聲波分散以及復合分散。

  高速剪切分散是利用剪切力將大量顆粒細化,并使團聚體被潤濕、包裹吸附、解聚的過程。在剪切過程中,體系在高速撞擊作用下分裂、粉碎和分散,同時由于高頻機械的強大動能,不同性質的組分形成強烈的液力剪切、液層摩擦和撕裂碰撞,使其充分乳化、均質、溶解和分散。采用高速剪切分散工藝可以把微觀粒子團聚體強制分散成單個粒子。

  超聲波主要通過產生超聲空化作用,在極短的時間范圍內產生、生長和崩潰氣泡。由于作用時間僅為幾微秒,故可產生局部高溫、高壓。高壓的存在,可產生沖擊波和微射流現象,而在固液體系中產生沖擊作用,可以有效地將微觀粒子的軟團聚打開,使其以更為均勻的小團聚體分散在介質中。

  只使用均質機進行高速剪切分散,雖然導電碳黑在表觀上能夠分散均勻,但是碳黑微觀顆粒團聚體相對較大,在40倍光學顯微鏡下仍能夠看到碳黑集中于泡沫塑料泡棱中的現象,見當采用高速剪切分散工藝分散后,再進行超聲波分散,可以彌補高剪切分散的不穩定性,使得碳黑微觀粒子在形成團聚體之前被進一步粉碎和細化,減弱粒子間的作用,增強它們之間的排斥作用,使碳黑均勻分散在泡沫塑料泡棱與泡壁中,在40倍光學顯微鏡下可以看出泡沫塑料的泡棱中已經沒有碳黑粒子的團聚現象,見均質分散的跑孔結構(40倍,導電碳黑含量4%)均質及超聲分散的RMI泡孔結構(40倍,導電碳黑含量4%)22吸波性PM抱塑料的性能221吸波性能221.1吸波劑的含量對PM抱沫塑料吸波性能的影響(見)40含5%導電炭黑應用化工塑料吸波性能對比(試樣厚度20mm)由可知,填充了導電碳黑的IM胞沫塑料的吸波性能(反射率的負值,一dB施著其導電碳黑含量的提高而逐漸增強,特別是在高頻段比較明顯。

  所以,為提高其吸波性能,在不影響PM胞沫塑料力學、耐熱等性能的前提下,應盡量提高吸波劑的用量。但是,由于IM胞沫塑料制備方法的特殊性,吸波劑導電碳黑的含量提高到一定程度后,會導致聚合和發泡困難,因此,導電碳黑的添加量不可能很高。其次,由于導電碳黑只能分散于閉孔IM胞沫塑料的泡壁和泡棱中形成導電網絡從而獲得吸波性能,因此,其吸波性能尚不是很高。本文確定出吸波劑導電碳黑的最佳用量為單體混合液總質量的45%~5%. 221.2泡沫板厚度對吸波性能的影響為了進一步提高PM抱沫塑料的吸波性能,采用4塊1厚的5%導電碳黑填充FM胞沫塑料板,用導電碳黑填充環氧膠粘結形成40厚的復合板材,并與2mm厚的5%導電碳黑填充IM抱沫塑料單層板材對比,其吸波曲線見頻率/GHz不同厚度的PM抱沫塑料吸波性能對比圖由可知,20mm厚的IM袍沫板吸波最大反射率為一414dB40mm厚IM抱沫板吸波最大反射率可高達一20 02dB由此可見,泡沫板厚度的增加以及環氧膠中導電碳黑能夠大幅度提高PI泡沫塑料的吸波性能。這一機理可能緣于在多層、厚板FM抱沫塑料中,有利于高頻電磁波能夠被進一步多次反射與折射。

  221力學性能2221增粘樹脂對FM抱沫塑料壓縮性能的影響表1為添加增粘樹脂前后FM袍沫塑料的壓縮性能對比。

  表1增粘前后PMI泡塑料的力學性能增粘劑含量/%拉伸性能(密度60kgi強度/MPa模量/MPa強度/MPa模量/MPa由表1可知,增粘樹脂加入到單體混合液后,FM抱沫塑料的拉伸強度幾乎沒有下降,拉伸模量反而略有上升;4%增粘樹脂的M袍沫塑料壓縮強度下降至原性能的75%,壓縮模量下降至原性能的50%.其主要原因在于增粘樹脂的分子鏈為線性分子鏈,加入后會降低IM袍沫塑料大分子結構中的環化率、交聯程度以及大分子間的作用力。雖然增粘樹脂有利于吸波劑的分散,但會造成PM抱沫塑料壓縮性能的降低,因此,在滿足使吸波劑均勻分散的前提下,應盡量減少增粘樹脂的用量。增粘劑的最小需求量為單體混合液總質量的3. 2222吸波劑對FM抱沫塑料壓縮性能的影響添加導電碳黑的PM袍沫塑料的壓縮性能對比結果見表2由表2可知,添加了吸波劑的FM袍沫塑料的壓縮性能較之未填充吸波劑的PI袍沫塑料有較大幅度的下降,其主要原因是增粘樹脂的引入所碳界面結合完好,涂層材料滲入到基體碳材料層,結合為一體,結構致密。

  3結論通過對鋁電解用碳素陽極抗氧化涂層的過渡層、阻擋層、封填層的性能特性的實驗分析,采用最優配方組成制備的抗氧化涂層陽極試樣抗氧化效果顯著,涂層試樣的氧化消耗比裸樣氧化消耗減少70%左右,結果表明該材料具有優良的抗氧化性能。

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