吸波性<fontsize=

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基金項目：陜西省科技攻關(guān)項目（2007K06-04）塑料材料的研究。電話：029―隨著微波通信、雷達(dá)、航空航天、電子對抗技術(shù)、電磁兼容技術(shù)的不斷發(fā)展及人類對電磁波危害性認(rèn)識的不斷提高，對吸波材料的研究也開始備受各國關(guān)注111.PM抱沫塑料是當(dāng)今力學(xué)性能和耐熱性能最高的泡沫塑料之一，實現(xiàn)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(jìn)入材料中，通過能量轉(zhuǎn)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(gòu)成，吸波劑是起吸收與反射電磁波作用的物質(zhì)，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(tài)；③吸波劑對聚合過程無不良影響；④吸波劑對發(fā)泡過程無不良影響，且發(fā)泡過程不影響吸波劑的吸波性；⑤吸波劑對泡孔結(jié)構(gòu)、泡沫塑料的力學(xué)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(nèi)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(dǎo)電碳黑是一種價格便宜、易得、具有較高的耐酸耐磨性且質(zhì)輕的導(dǎo)電物質(zhì)，做成涂料的電導(dǎo)率控制在半導(dǎo)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(shù)將具有電損耗的吸波劑導(dǎo)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(dǎo)電碳黑吸波性PM抱沫塑料的主要性能?！　?實驗部分11試劑與儀器（AM）均為化學(xué)純；偶氮二異丁腈（ABN）分析純；導(dǎo)電碳黑平均粒徑35增粘樹脂，自制?！　00-S型數(shù)顯高速分散均質(zhì)機；KQ400KDE型高功率數(shù)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(tǒng)?！　?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(zhì)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(fā)劑、增粘樹脂等其它助劑，進(jìn)一步進(jìn)行高速均質(zhì)和超聲分散，防止吸波劑的沉降。注入閉合膜腔內(nèi)，放入低溫水浴中進(jìn)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(fā)泡i~3mn將泡沫塑料板夾于2塊下21的流程進(jìn)行后處理?！　?3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(jìn)行測定，試樣尺寸50mmX50nmX10mm 2拉伸性能測定按ASIMD538―1999進(jìn)行測試，加載速率5mm/mn試樣為標(biāo)準(zhǔn)型啞鈴形試樣。　　3壓縮性能測定按ASMD1621―2004進(jìn)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(jìn)行測試，試樣尺寸為180mmX180mmX20mm或2結(jié)果與討論1吸波劑的分散吸波劑導(dǎo)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(fā)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(yīng)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(jìn)行分散，最后再進(jìn)行聚合。本實驗中采取的分散方法有均質(zhì)機高速剪切分散、超聲波分散以及復(fù)合分散?！　「咚偌羟蟹稚⑹抢眉羟辛⒋罅款w粒細(xì)化，并使團(tuán)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(zhì)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(zhì)、溶解和分散。采用高速剪切分散工藝可以把微觀粒子團(tuán)聚體強制分散成單個粒子?！　〕暡ㄖ饕ㄟ^產(chǎn)生超聲空化作用，在極短的時間范圍內(nèi)產(chǎn)生、生長和崩潰氣泡。由于作用時間僅為幾微秒，故可產(chǎn)生局部高溫、高壓。高壓的存在，可產(chǎn)生沖擊波和微射流現(xiàn)象，而在固液體系中產(chǎn)生沖擊作用，可以有效地將微觀粒子的軟團(tuán)聚打開，使其以更為均勻的小團(tuán)聚體分散在介質(zhì)中?！　≈皇褂镁|(zhì)機進(jìn)行高速剪切分散，雖然導(dǎo)電碳黑在表觀上能夠分散均勻，但是碳黑微觀顆粒團(tuán)聚體相對較大，在40倍光學(xué)顯微鏡下仍能夠看到碳黑集中于泡沫塑料泡棱中的現(xiàn)象，見當(dāng)采用高速剪切分散工藝分散后，再進(jìn)行超聲波分散，可以彌補高剪切分散的不穩(wěn)定性，使得碳黑微觀粒子在形成團(tuán)聚體之前被進(jìn)一步粉碎和細(xì)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(xué)顯微鏡下可以看出泡沫塑料的泡棱中已經(jīng)沒有碳黑粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象，見均質(zhì)分散的跑孔結(jié)構(gòu)（40倍，導(dǎo)電碳黑含量4%）均質(zhì)及超聲分散的RMI泡孔結(jié)構(gòu)（40倍，導(dǎo)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(dǎo)電炭黑應(yīng)用化工塑料吸波性能對比（試樣厚度20mm）由可知，填充了導(dǎo)電碳黑的IM胞沫塑料的吸波性能（反射率的負(fù)值，一dB施著其導(dǎo)電碳黑含量的提高而逐漸增強，特別是在高頻段比較明顯?！　∷?，為提高其吸波性能，在不影響PM胞沫塑料力學(xué)、耐熱等性能的前提下，應(yīng)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(dǎo)電碳黑的含量提高到一定程度后，會導(dǎo)致聚合和發(fā)泡困難，因此，導(dǎo)電碳黑的添加量不可能很高。其次，由于導(dǎo)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(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)電碳黑的最佳用量為單體混合液總質(zhì)量的45%~5%. 221.2泡沫板厚度對吸波性能的影響為了進(jìn)一步提高PM抱沫塑料的吸波性能，采用4塊1厚的5%導(dǎo)電碳黑填充FM胞沫塑料板，用導(dǎo)電碳黑填充環(huán)氧膠粘結(jié)形成40厚的復(fù)合板材，并與2mm厚的5%導(dǎo)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(dá)一20 02dB由此可見，泡沫板厚度的增加以及環(huán)氧膠中導(dǎo)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(jìn)一步多次反射與折射?！　?21力學(xué)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(xué)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，F(xiàn)M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(jié)構(gòu)中的環(huán)化率、交聯(lián)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(yīng)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(zhì)量的3. 2222吸波劑對FM抱沫塑料壓縮性能的影響添加導(dǎo)電碳黑的PM袍沫塑料的壓縮性能對比結(jié)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(jié)合完好，涂層材料滲入到基體碳材料層，結(jié)合為一體，結(jié)構(gòu)致密?！　?結(jié)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(yōu)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(jié)果表明該材料具有優(yōu)良的抗氧化性能。