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，在國防建設領域、環(huán)境保護等領域具有重大的社會、經(jīng)濟效益和廣闊的應用前景。吸波材料的結構有多層結構和單層結構兩種類型，單層結構吸波材料具有可一次成型、質(zhì)量輕、厚度薄等優(yōu)點。但是單層吸波材料往往難以達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率數(shù)值。而CB在多相聚合物共混基體各相中實際上是不

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，則有望波阻抗和強吸收達到最佳狀態(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，并在其中復合超微無機吸收劑導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合材料，并對所制備吸波材料的導電性能、介電性能、力學性能、吸波性能進行了測試分析研究。在制備的二元聚合基復合材料中，吸波相是通過借助導電CB體在多相聚合物中的選擇性富集來構造（即CB富集相），而透波相則為非CB富集相。實驗測試結果表明，在所制備的三種材料中對于H4543/6502體系，彈性體6502為透波相，作為電磁波進入復合材料的通道，使電磁波能順利的進入；CB富集相H4543為吸波相，能有效吸收電磁波

4、能量；而對于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。通過調(diào)控相結構以及電磁波吸收劑的含量的方法來實現(xiàn)波阻抗的匹配和對電磁波的強吸收，使強吸收和波阻抗匹配達到最優(yōu)狀態(tài)，制備多元復合單層結構吸波材料。 為了探討不同電磁波吸收劑之間的協(xié)同效應，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合制備多元復合單層結構吸波材料。測試結果表明使不同頻帶吸收有

5、利的介質(zhì)結合在一起，能拓寬吸波頻帶和提高了復合材料對電磁波的吸收能力。此外在多元復合單層結構吸波材料的基礎上設計制備了雙層梯度型吸波材料，吸波性能測定結果表明通過設計疊層梯度型復合材料來改善復合材料內(nèi)部以及其與外界空氣間的波阻抗匹配來達到拓寬材料的吸波頻段以及提高電磁損耗效率是提高復合材料吸波性能一種相當有效可行的辦法。 在本課題的研究分析基礎上，我們認為利用通過超微粒子在多元聚合物中的選擇性富集來制備單層吸波復合材料是一種完全