專利名稱：：一種具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料，尤其涉及一種以線性低密度聚乙烯/乙烯-辛烯共聚物為聚合物基體的具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料及其制備方法，屬于功能復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：雷達(dá)波吸收材料(RAMs)是一類在國防軍工領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的功能材料。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，先敵發(fā)現(xiàn)，先敵攻擊是克敵制勝的重要保障。飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、艦艇等先進(jìn)武器威力極其巨大，他們幾乎可以影響著整個戰(zhàn)爭的進(jìn)程。但隨著以雷達(dá)為代表的各類偵察技術(shù)的迅速發(fā)展，這些重型武器的生存受到了嚴(yán)重威脅。雷達(dá)波吸收材料可以有效提高這些武器的反雷達(dá)偵察能力，從而提高整體作戰(zhàn)能力。此外，雷達(dá)波吸收材料在民用領(lǐng)域中，如微波爐、電視、移動電話等方面亦有廣泛的應(yīng)用。因此雷達(dá)波吸收技術(shù)和雷達(dá)波吸收材料受到世界各國的高度重視。雷達(dá)波吸收材料是采用吸收劑通過電損耗、磁損耗等方式將入射波轉(zhuǎn)換成熱能而損耗掉。雷達(dá)波吸收材料可分為涂覆型吸收材料、結(jié)構(gòu)型吸收材料等。以環(huán)氧為基體的涂覆型吸波材料及以聚對苯二甲酸乙二醇酯等為聚合物基體的結(jié)構(gòu)型吸波材料已有文獻(xiàn)報道。中國專利CN1791322A(申請?zhí)朇N200510015496.0)公開了一種兼具電磁屏蔽及雷達(dá)波吸波功能的復(fù)合材料及制備方法，其中選用碳納米管作為雷達(dá)波吸收劑，聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、ABS、聚丙烯、聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、酚醛樹脂、橡膠作為聚合物基體。中國專利CN1304497C(申請?zhí)朇N200510011177.2)公開了一種含碳納米管復(fù)合涂層型吸波材料及其制備方法，該吸波材料由基層部分和涂層部分組成?；鶎佑锰技{米管為雷達(dá)波吸收劑，橡膠(三元乙丙橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠)、樹脂(環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂)、塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺)中的至少一種作為聚合物基體。涂層部分由納米氧化鋅與清漆、聚氨酯、環(huán)氧樹脂中的一種組成。該專利在說明書中使用聚乙烯作為聚合物基體。然而聚乙烯種類繁多，一般可分為以下幾類低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。不同種類的聚乙烯因生產(chǎn)方法及工藝不同，性能和用途差別很大。本申請人發(fā)現(xiàn)，到目前為止，還未見采用線性低密度聚乙烯/乙烯_辛烯共聚物作為聚合物基體的雷達(dá)波吸收功能材料的報道。本發(fā)明基于現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，經(jīng)過悉心研究，使用價格相對低廉易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的雷達(dá)波吸收劑，并采用線性低密度聚乙烯/乙烯_辛烯共聚物作為聚合物基體有效地改善復(fù)合材料的熱加工性能，提供一種新型雷達(dá)波吸收功能材料。
發(fā)明內(nèi)容基于現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種具有雷達(dá)波吸收功能的新型復(fù)合材料及其制備方法，是采用能有效改善復(fù)合材料的熱加工性能的線性低密度聚乙烯3/乙烯_辛烯共聚物作為聚合物基體，并使用價格相對低廉易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的雷達(dá)波吸收劑，制備出具有良好雷達(dá)波吸收功能和加工性能的復(fù)合材料。本發(fā)明提供了一種具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料，包括聚合物基體、雷達(dá)波吸收劑和加工助劑，所述聚合物基體包括線性低密度聚乙烯和乙烯-辛烯共聚物。所述聚合物基體還可以包括高密度聚乙烯。線性低密度聚乙烯(LLDPE)是分子中含有短支鏈的聚乙烯，被認(rèn)為是"第三代聚乙烯"的新品種，其結(jié)構(gòu)特點使其具有優(yōu)越的加工性能，如拉伸強(qiáng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、相對低的熔融溫度，因此工藝上，熱加工復(fù)合材料時相應(yīng)地就可在較低的溫度下進(jìn)行，同時也便于控制工藝過程。乙烯-辛烯共聚物(P0E)是一種很好的熱塑性彈性體，能進(jìn)一步改善聚合物基復(fù)合材料的韌性及熱加工性能。高密度聚乙烯(HDPE)也能適當(dāng)改善加工性能及產(chǎn)品性能。所述聚合物基體為按以下重量配比的聚合物線性低密度聚乙烯60-90份、乙烯-辛烯共聚物10-20份和高密度聚乙烯0-20份。線性低密度聚乙烯(LLDPE)可以選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T15182-94)LLDPE-FB-18D022、LLDPE-FB-18D022-1優(yōu)級品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的商品。所述雷達(dá)波吸收劑選自納米炭黑、微米碳纖維、羰基鐵粉、鐵氧體或摻錫氧化銦(IT0)中的至少一種。所述雷達(dá)波吸收劑選自1-20份的納米炭黑、10-50份的微米碳纖維、300-600份的羰基鐵粉、100-400份的鐵氧體或5-20份的摻錫氧化銦(IT0)之中的至少一種，均為重量份。所述加工助劑為硬脂酸、鋁鈦偶聯(lián)劑、氧化聚乙烯蠟和N，N'-亞乙基雙硬脂酰胺(EBS)四種助劑相結(jié)合使用。所述加工助劑為按以下重量配比的四種助劑相結(jié)合硬脂酸0.4-1.5份、鋁鈦偶聯(lián)劑0.9-3份、氧化聚乙烯蠟1-3份和N，N'-亞乙基雙硬脂酰胺(EBS)2-10份。本發(fā)明還提供了一種制備該種具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料的方法，是采用熔融混合再加工成所需規(guī)格的雷達(dá)吸波功能材料，具體步驟如下(1)將雷達(dá)波吸收劑和加工助劑加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合3-8分鐘；(2)然后將聚合物基體加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合3-8分鐘；(3)再將混合物放入密煉機(jī)中，在130-16(TC下混煉20-30分鐘；(4)最后將混合物在160-19(TC及10-15Mpa壓力下熱壓成型，得到復(fù)合材料。本發(fā)明的有益效果在于使用線性低密度聚乙烯和乙烯_辛烯共聚物(亦可加入高密度聚乙烯)作為新型聚合物基體，能有效地改善復(fù)合材料的熱加工性能；并且使用價格相對低廉的雷達(dá)波吸收劑，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，從而制備出具有良好雷達(dá)波吸收功能和加工性能的復(fù)合材料。圖1為實施例和比較例雷達(dá)波吸收性能曲線(橫坐標(biāo)頻率，縱坐標(biāo)反射損失)。具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，本實施例僅用于對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)性改性，均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。實施例中涉及的份數(shù)均為重量份。表1列出了實施例中所用聚合物、雷達(dá)波吸收劑及加工助劑的牌號和生產(chǎn)商。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1實施例1:將羰基鐵粉400份，硬脂酸0.5份，鋁鈦偶聯(lián)劑1.0份，氧化聚乙烯蠟1.2份，EBS5.0份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘，然后將線性低密度聚乙烯88份和乙烯-辛烯共聚物12份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘；再將混合物放入密煉機(jī)中，在14(TC下混煉30分鐘；最后將混合物在18(TC及15Mpa壓力下熱壓成型，得到厚度為4.0mm的復(fù)合材料。使用8757E型標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀，用弓形法在2-18GHz雷達(dá)頻率范圍內(nèi)對該復(fù)合材料進(jìn)行吸波性能測試，其反射損失與頻率之間的關(guān)系曲線見附圖1中的Sl，在頻率為3.5-5.5GHz范圍內(nèi)反射損失低于-lOdb(90%的入射雷達(dá)波被吸收)，并在4.4GHz時達(dá)到峰值損失-15.75db(97%的入射雷達(dá)波被吸收)，反射損失低于-lOdB的頻寬達(dá)到2.0GHz。實施例2:將羰基鐵粉400份，摻錫氧化銦15份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘；接著將硬脂酸0.5份，鋁鈦偶聯(lián)劑1.0份，氧化聚乙烯蠟1.2份，EBS5.0份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘；然后將線性低密度聚乙烯88份和乙烯_辛烯共聚物12份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘；再將混合物放入密煉機(jī)中，在14(TC下混煉30分鐘；最后將混合物在18(TC及15Mpa壓力下熱壓成型，得到厚度為4.0mm的復(fù)合材料。使用8757E型標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀，用弓形法在2-18GHz雷達(dá)頻率范圍內(nèi)對該復(fù)合材料進(jìn)行吸波性能測試，其反射損失與頻率之間的關(guān)系曲線見附圖1中的S2，在頻率為3.5-5.lGHz范圍內(nèi)反射損失低于-10db(90X的入射雷達(dá)波被吸收)，并在4.2GHz時達(dá)到峰值損失-17.05db(98X的入射雷達(dá)波被吸收)，反射損失低于-lOdB的頻寬達(dá)到1.6GHz。實施例3:將納米炭黑5份，硬脂酸0.4份，鋁鈦偶聯(lián)劑0.9份，氧化聚乙烯蠟1.0份，EBS4.0份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘，然后將線性低密度聚乙烯75份，乙烯-辛烯共聚物12份和高密度聚乙烯13份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘；再將混合物放入密煉機(jī)中，在14(TC下混煉20分鐘；最后將混合物在18(TC及15Mpa壓力下熱壓成型，得到厚度為4.Omm的復(fù)合材料。使用8757E型標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀，用弓形法在2-18GHz雷達(dá)頻率范圍內(nèi)對該復(fù)合材料進(jìn)行吸波性能測試，其反射損失與頻率之間的關(guān)系曲線見附圖1中的S3，在頻率為8.5-14.5GHz范圍內(nèi)反射損失低于-10db(90X的入射雷達(dá)波被吸收)，并在10.6GHz時達(dá)到峰值損失-19.53db(98.9%的入射雷達(dá)波被吸收)，反射損失低于-lOdB的頻寬達(dá)到6.OGHz。實施例4:將微米碳纖維30份，硬脂酸0.4份，鋁鈦偶聯(lián)劑0.9份，氧化聚乙烯蠟1.0份，EBS4.0份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘，然后將線性低密度聚乙烯88份和乙烯-辛烯共聚物12份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘；再將混合物放入密煉機(jī)中，在14(TC下混煉20分鐘；最后將混合物在18(TC及15Mpa壓力下熱壓成型，得到厚度為4.Omm的復(fù)合材料。使用8757E型標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀，用弓形法在2-18GHz雷達(dá)頻率范圍內(nèi)對該復(fù)合材料進(jìn)行吸波性能測試，其反射損失與頻率之間的關(guān)系曲線見附圖1中的S4，在4.3-5.5GHz及15.3-17.7GHz兩個頻率范圍內(nèi)反射損失均低于-lOdb(90%的入射雷達(dá)波被吸收)，并在16.4GHz時達(dá)到峰值損失-17.37db(98.2%的入射雷達(dá)波被吸收)，反射損失低于-lOdB的頻寬總計達(dá)到3.6GHz。比較例1:將外徑為10-20nm長度為5_15um的多壁碳納米管15份，硬脂酸0.4份，鋁鈦偶聯(lián)劑0.9份，氧化聚乙烯蠟1.0份，EBS4.0份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘，然后將聚丙烯100份加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合5分鐘；再將混合物放入密煉機(jī)中，在20(TC下混煉30分鐘；最后將混合物在22(TC及15Mpa下熱壓成型，得到厚度為4.Omm的片材。使用8757E型標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀，用弓形法在2-18GHz雷達(dá)頻率范圍內(nèi)對該復(fù)合材料進(jìn)行吸波性能測試，其反射損失與頻率之間的關(guān)系曲線見附圖1中的S5，在頻率為4.5-5.7GHz范圍內(nèi)反射損失低于-10db(90%的入射雷達(dá)波被吸收)，并在5.2GHz時達(dá)到峰值損失-13.11db(95.1X的入射雷達(dá)波被吸收)，反射損失低于-10dB的頻寬只有1.2GHz。權(quán)利要求一種具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料，包含聚合物基體、雷達(dá)波吸收劑和加工助劑，其特征在于所述聚合物基體為線性低密度聚乙烯和乙烯-辛烯共聚物的混合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料，其特征在于所述聚合物基體還包括高密度聚乙烯。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料，其特征在于所述聚合物基體為按以下重量配比的聚合物線性低密度聚乙烯60-90份、乙烯-辛烯共聚物10-20份和高密度聚乙烯0-20份。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料，其特征在于所述雷達(dá)波吸收劑選自納米炭黑、微米碳纖維、羰基鐵粉、鐵氧體或摻錫氧化銦之中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料，其特征在于所述雷達(dá)波吸收劑選自1-20份的納米炭黑、10-50份的微米碳纖維、300-600份的羰基鐵粉、100-400份的鐵氧體或5-20份的摻錫氧化銦之中的至少一種，均為重量份。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料，其特征在于所述加工助劑為硬脂酸、鋁鈦偶聯(lián)劑、氧化聚乙烯蠟和N，N'-亞乙基雙硬脂酰胺四種助劑相結(jié)合。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料，其特征在于所述加工助劑為按以下重量配比的四種助劑相結(jié)合硬脂酸0.4-1.5份、鋁鈦偶聯(lián)劑0.9-3份、氧化聚乙烯蠟1-3份和N，N'_亞乙基雙硬脂酰胺2-10份。8.制備權(quán)利要求l-7所述的具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料的方法，其特征在于采用熔融混合再加工制備成所需規(guī)格和形狀的雷達(dá)吸波功能材料，其具體步驟如下(1)將雷達(dá)波吸收劑和加工助劑加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合3-8分鐘；(2)然后將聚合物基體加入到混合機(jī)中，分別低速、高速混合3-8分鐘；(3)再將混合物放入密煉機(jī)中，在130-16(TC下混煉20-30分鐘；(4)最后將混合物在160-19(TC及10-15Mpa壓力下熱壓成型，得到復(fù)合材料。全文摘要本發(fā)明涉及一種具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料及其制備方法，屬于功能復(fù)合材料領(lǐng)域。使用線性低密度聚乙烯和乙烯-辛烯共聚物的混合物為聚合物基體，在基體中亦可加入高密度聚乙烯；所用的雷達(dá)波吸收劑選自納米炭黑、微米碳纖維、羰基鐵粉、鐵氧體或摻錫氧化銦(ITO)中的至少一種；采用硬脂酸、鋁鈦偶聯(lián)劑、氧化聚乙烯蠟和N，N′-亞乙基雙硬脂酰胺(EBS)四種加工助劑通過熔融共混再加工制備成具有雷達(dá)波吸收功能的復(fù)合材料。本發(fā)明使用的新型聚合物基體能有效地改善復(fù)合材料的熱加工性能，并且使用價格相對低廉的雷達(dá)波吸收劑，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。文檔編號C08L23/06GK101735501SQ20081018098公開日2010年6月16日申請日期2008年11月20日優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日發(fā)明者凌欽才,葉泉友,孫建中,毛麗群,王依建申請人:寧波山泉建材有限公司