多元聚合物基吸波材料的制備和性能研究.pdf

1、吸波材料是一種重要的功能材料，在國(guó)防建設(shè)領(lǐng)域、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域具有重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。吸波材料的結(jié)構(gòu)有多層結(jié)構(gòu)和單層結(jié)構(gòu)兩種類型，單層結(jié)構(gòu)吸波材料具有可一次成型、質(zhì)量輕、厚度薄等優(yōu)點(diǎn)。但是單層吸波材料往往難以達(dá)到最好的波阻抗匹配。碳黑（CB）是一種電阻型電磁波吸收劑，在CB均勻分布的聚合物體系中，電導(dǎo)率增加可以提高電磁損耗效率，但也使電磁波反射增加，所以必須控制合適的電導(dǎo)率數(shù)值。而CB在多相聚合物共混基體各相中實(shí)際上是不

2、均勻分布，這是由于CB表面和多相聚合物各組分的相互作用力不同而在共混過(guò)程中出現(xiàn)選擇性的富集在其中的一相或者兩相的緣故。因此可利用多相聚合物體系，使CB在各相中不均勻分布，則有望波阻抗和強(qiáng)吸收達(dá)到最佳狀態(tài)，從而使制備高效率的單層吸波材料變成可能。 本論文根據(jù)CB在多相聚合物體系各相中選擇性富集的原理，以二元聚合物體系HDPE/iPP、HDPE/PS以及H4543/6502作為基體，并在其中復(fù)合超微無(wú)機(jī)吸收劑導(dǎo)電碳黑作為電磁波吸收劑

3、的方法，制備出了三種系列的吸波復(fù)合材料，并對(duì)所制備吸波材料的導(dǎo)電性能、介電性能、力學(xué)性能、吸波性能進(jìn)行了測(cè)試分析研究。在制備的二元聚合基復(fù)合材料中，吸波相是通過(guò)借助導(dǎo)電CB體在多相聚合物中的選擇性富集來(lái)構(gòu)造（即CB富集相），而透波相則為非CB富集相。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，在所制備的三種材料中對(duì)于H4543/6502體系，彈性體6502為透波相，作為電磁波進(jìn)入復(fù)合材料的通道，使電磁波能順利的進(jìn)入；CB富集相H4543為吸波相，能有效吸收電磁波

4、能量；而對(duì)于HDPE/PS體系和HDPE/iPP體系，CB富集相HDPE為吸波相。透波相則分別是PS和iPP。通過(guò)調(diào)控相結(jié)構(gòu)以及電磁波吸收劑的含量的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)波阻抗的匹配和對(duì)電磁波的強(qiáng)吸收，使強(qiáng)吸收和波阻抗匹配達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，制備多元復(fù)合單層結(jié)構(gòu)吸波材料。 為了探討不同電磁波吸收劑之間的協(xié)同效應(yīng)，本論文還采用CB和鐵氧體、鐵鎳合金、多晶鐵纖維、羰基鐵粉等電磁波吸收劑多元復(fù)合制備多元復(fù)合單層結(jié)構(gòu)吸波材料。測(cè)試結(jié)果表明使不同頻帶吸收有

5、利的介質(zhì)結(jié)合在一起，能拓寬吸波頻帶和提高了復(fù)合材料對(duì)電磁波的吸收能力。此外在多元復(fù)合單層結(jié)構(gòu)吸波材料的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制備了雙層梯度型吸波材料，吸波性能測(cè)定結(jié)果表明通過(guò)設(shè)計(jì)疊層梯度型復(fù)合材料來(lái)改善復(fù)合材料內(nèi)部以及其與外界空氣間的波阻抗匹配來(lái)達(dá)到拓寬材料的吸波頻段以及提高電磁損耗效率是提高復(fù)合材料吸波性能一種相當(dāng)有效可行的辦法。 在本課題的研究分析基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為利用通過(guò)超微粒子在多元聚合物中的選擇性富集來(lái)制備單層吸波復(fù)合材料是一種完全