本發(fā)明涉及吸波材料，特別是吸波材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂對各種纖維具有優(yōu)異的浸潤性和粘結(jié)性，其固化物具有較好的力學(xué)性能、耐酸性、耐堿性和耐多種化學(xué)藥品性能，故已成為吸波材料熱固性樹脂基體中最重要的基體材料。但環(huán)氧樹脂仍有其不足之處，如固化后內(nèi)應(yīng)力大、質(zhì)脆、耐疲勞性、耐熱性、耐沖擊性、耐開裂性和耐濕熱性較差等，這些在很大程度上限制了其在吸波材料技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
近年來，吸波材料的高性能化要求環(huán)氧樹脂材料具有更好的性能，如韌性，內(nèi)應(yīng)力低，耐熱性、耐水性、耐化學(xué)藥品性優(yōu)良等。因此，為了改進(jìn)上述性能，有必要對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性。
現(xiàn)有技術(shù)采用橡膠例如聚硫橡膠、端羥基丁酯橡膠等對環(huán)氧樹脂改性，但這種方法會使得樹脂的機(jī)械性能和高溫性能損失很大；采用有機(jī)硅樹脂改性雖然既能提高介電性能，又能提高韌性和耐高溫性，降低內(nèi)應(yīng)力，但是有機(jī)硅樹脂與環(huán)氧樹脂相容性差；采用在環(huán)氧樹脂中加入剛性粒子的方法技能降低材料成本，控制材料的熱膨脹與收縮，又能提高材料的拉伸彈性模量，但是會使環(huán)氧樹脂復(fù)合體系內(nèi)應(yīng)力增大。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種吸波材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種吸波材料，包括由樹脂材料組成的基材、固化劑、促進(jìn)劑和吸波劑，所述基材包括氣泡，所述氣泡由塑料微球發(fā)泡形成，所述固化劑、促進(jìn)劑和吸波劑分散在所述基材中。
優(yōu)選地，所述吸波材料由混合物加熱形成，所述混合物包括環(huán)氧樹脂、塑料微球、固化劑、促進(jìn)劑和吸波劑，所述固化劑和促進(jìn)劑用于加快固化速度，其中，按質(zhì)量份，所述環(huán)氧樹脂為90-110份、所述固化劑為4-10份、所述促進(jìn)劑為0.5-1.5份、所述塑料微球為10-30份、所述吸波劑為50-150份。
優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂由雙酚a型環(huán)氧樹脂和/或酚醛環(huán)氧樹脂構(gòu)成。
優(yōu)選地，所述固化劑為雙氰胺固化劑。
優(yōu)選地，所述促進(jìn)劑為芳香族脲。
優(yōu)選地，所述吸波劑由碳黑和/或金屬粉末構(gòu)成。
優(yōu)選地，所述塑料微球的直徑為10-45μm。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種吸波材料的制備方法，包括如下步驟：
將環(huán)氧樹脂、塑料微球、固化劑、促進(jìn)劑和吸波劑混勻，按質(zhì)量份數(shù)分別為環(huán)氧樹脂90-110份、固化劑4-10份、促進(jìn)劑0.5-1.5份、塑料微球10-30份、吸波劑50-150份形成混合物；
將混合物加熱預(yù)反應(yīng)并填入模具中以形成基材；
將基材經(jīng)過固化以產(chǎn)生氣泡；并
冷卻至室溫。
優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂、塑料微球、固化劑、促進(jìn)劑和吸波劑在40-60℃下攪拌均勻形成所述混合物。
優(yōu)選地，所述混合物在50-80℃下預(yù)反應(yīng)。
本發(fā)明提供的吸波材料采用環(huán)氧樹脂作為基體材料改善環(huán)氧樹脂吸波材料的耐熱性。其中，環(huán)氧樹脂對各種纖維具有優(yōu)異的浸潤性和粘結(jié)性，其固化物具有較好的力學(xué)性能、耐酸性、耐堿性和耐多種化學(xué)藥品性能，滿足與蒙皮粘接共固化時耐熱要求。
具體實施方式
以下結(jié)合幾個優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
本發(fā)明提供的吸波材料，包括由環(huán)氧樹脂材料的基材、固化劑、促進(jìn)劑和吸波劑，其中，所述基材包括氣泡，所述固化劑、促進(jìn)劑和吸波劑均分散在所述基材中。其中，吸波材料的密度可以通過氣泡的空隙率來調(diào)節(jié)，以及吸波材料的吸波頻率可以通過氣泡的空隙率和吸波劑的含量至少之一來調(diào)節(jié)。氣泡由塑料微球加熱膨脹形成。
上述環(huán)氧樹脂可以由雙酚a型環(huán)氧樹脂和酚醛環(huán)氧樹脂中的一種或多種構(gòu)成。吸波劑可以由碳黑、金屬粉末比如鐵粉中的一種或多種構(gòu)成。雙酚a型環(huán)氧樹脂又稱二酚基丙烷環(huán)氧樹脂，是由雙酚a、環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下縮合，經(jīng)水洗，脫溶劑精制而成的高分子化合物。雙酚a型環(huán)氧樹脂是熱塑性樹脂，但具有熱固性，能與多種固化劑、催化劑及添加劑形成多種性能優(yōu)異的固化物。
固化劑用于增進(jìn)或控制固化反應(yīng)，可以為潛伏性固化劑，比如雙氰胺固化劑。潛伏性固化劑加入到環(huán)氧樹脂中與其組成的單組分體系在室溫下具有一定的貯存穩(wěn)定性，而在加熱、光照、濕氣、加壓等條件下能迅速進(jìn)行固化反應(yīng)。
促進(jìn)劑可以是芳香族脲，比如omicureu-52，可用于環(huán)氧樹脂雙氰胺固化時的潛伏性促進(jìn)劑。在環(huán)氧樹脂/雙氰胺配方中添加omicureu-52在單組分儲存性能穩(wěn)定下，可縮短固化時間和/或溫度。與cvc的其它類型脲相比，亞甲基雙(苯基二甲脲)在環(huán)氧樹脂/雙氰胺配方對促進(jìn)性、長期儲存穩(wěn)定性及固化物性能保持等得到最佳平衡。omicureu-52的固化條件可達(dá)到100℃/60min或在超過150℃的固化溫度下低于5min固化，室溫儲存期(黏度翻倍)可超過6個月。
塑料微球是一種微小的球狀塑料顆粒，由一種聚合物殼體和它包裹著的氣體組成。加熱時，氣體的內(nèi)壓增大，熱塑性殼體變軟，使微球的體積增大，氣體仍在球內(nèi)，可以用于發(fā)泡形成泡沫。本發(fā)明中所述的塑料微球直徑優(yōu)選為10-45μm。
其中，上述吸波材料由混合物加熱形成，所述混合物包括環(huán)氧樹脂、塑料微球、固化劑、促進(jìn)劑和吸波劑，其中，按質(zhì)量份，所述環(huán)氧樹脂 90-110份；塑料微球10-30份，固化劑4-10份；促進(jìn)劑0.5-1.5份；吸波劑50-150份。
本發(fā)明提供的吸波材料的制備方法，包括以下步驟：
將環(huán)氧樹脂、塑料微球、固化劑、促進(jìn)劑、吸波劑混勻，形成混合物；
將混合物加熱預(yù)反應(yīng)并填入模具中以形成基材；
將基材經(jīng)過固化以產(chǎn)生氣泡，并冷卻至室溫。
優(yōu)選地，所述混合物在預(yù)定的加熱溫度以內(nèi)預(yù)反應(yīng)。
優(yōu)選地，所述預(yù)定的加熱溫度使得所述混合物為熔融共混狀態(tài)。其中，預(yù)反應(yīng)的步驟在50-70℃下進(jìn)行，并且預(yù)反應(yīng)時間為20-40min。優(yōu)選地，固化的步驟100-120℃溫度下進(jìn)行，并且固化時間為100-140min。且在固化過程中，由于塑料微球外殼軟化，內(nèi)部液體氣化膨脹，獲得環(huán)氧樹脂吸波材料。
本發(fā)明采用環(huán)氧樹脂作為環(huán)氧樹脂吸波材料的基體材料改善環(huán)氧樹脂吸波材料的耐熱性。其中，環(huán)氧樹脂對各種纖維具有優(yōu)異的浸潤性和粘結(jié)性，其固化物具有較好的力學(xué)性能、耐酸性、耐堿性和耐多種化學(xué)藥品性能，滿足與蒙皮粘接共固化時耐熱要求。
實施例一：
取雙酚a型環(huán)氧樹脂npel-12860g、酚醛環(huán)氧樹脂nppn-638s40g、雙氰胺固化劑omicuredda56g、促進(jìn)劑芳香簇脲omicureu-52、塑料微球expancel051du4010g、吸波劑碳黑vulcanxc7250g，在50℃下攪拌均勻，制成樹脂混合物；
將樹脂混合物在70℃下預(yù)反應(yīng)30min，獲得反應(yīng)物；
將反應(yīng)物澆鑄到特定的模具中，在120℃溫度下固化120min，同時塑料微球外殼軟化，內(nèi)部液體氣化膨脹，從而起到類似發(fā)泡的效果，制成吸波環(huán)氧樹脂吸波材料。
其中，本實施例制備好的吸波材料的密度為324kg/m3，熱變形溫度為150-170℃，本實施例制備的吸波泡沫村料在2-18ghz的頻率范圍內(nèi)具有良好的吸波性能，反射率r≤-10db的頻寬為9ghz；其在9-13ghz 頻率范圍內(nèi)反射率r≤-13db，在14-17ghz頻率范圍內(nèi)反射率r≤-17db，最大反射率出現(xiàn)在15ghz處，r為-29db。
實施例二：
將雙酚a型環(huán)氧樹脂npel-12860g、酚醛環(huán)氧樹脂nppn-638s40g、雙氰胺固化劑omicuredda56g、促進(jìn)劑芳香簇脲omicureu-52、塑料微球expancel051du4015g、吸波劑石墨烯100g，在50℃下攪拌均勻，制成樹脂混合物；
將樹脂混合物在70℃下預(yù)反應(yīng)30min獲得反應(yīng)物；
將反應(yīng)物澆鑄到特定的模具中，在120℃溫度下環(huán)氧樹脂固化120min，同時塑料微球外殼軟化，內(nèi)部液體氣化膨脹，從而起到類似發(fā)泡的效果，制成吸波環(huán)氧樹脂吸波材料。
其中，本實施例制備好的吸波材料的密度為376kg/m3，熱變形溫度為150-170℃，本實施例制備的吸波泡沫村料在2-18ghz的頻率范圍內(nèi)具有良好的吸波性能，反射率r≤-10db的頻寬為10ghz；其在8-13ghz頻率范圍內(nèi)反射率r≤-15db，在14-17ghz頻率范圍內(nèi)反射率r≤-20db，最大反射率出現(xiàn)在16ghz處，r為-33db。
實施例三：
將雙酚a型環(huán)氧樹脂npel-12860g、酚醛環(huán)氧樹脂nppn-638s40g、雙氰胺固化劑omicuredda56g、促進(jìn)劑芳香簇脲omicureu-52、塑料微球expancel051du4015g、吸波劑碳黑vulcanxc7250g加入到燒杯中，在50℃下攪拌均勻，制成樹脂混合物；
將樹脂混合物在70℃下預(yù)反應(yīng)30min獲得反應(yīng)物；
將混合物澆鑄到特定的模具中，在120℃溫度下環(huán)氧樹脂固化120min，同時塑料微球外殼軟化，內(nèi)部液體氣化膨脹，從而起到類似發(fā)泡的效果，制成吸波環(huán)氧樹脂吸波材料。
其中，本實施例制備好的吸波材料的密度為243kg/m3，熱變形溫度為150-170℃，本實施例制備的吸波泡沫村料在2-18ghz的頻率范圍內(nèi)具有良好的吸波性能，反射率r≤-10db的頻寬為6ghz；其在8-12ghz 頻率范圍內(nèi)反射率r≤-12db，在13-15ghz頻率范圍內(nèi)反射率r≤-14db，最大反射率出現(xiàn)在14ghz處，r為-20db。
本發(fā)明提供的吸波材料，利用環(huán)氧樹脂的塑料微球的熱固性、固化劑和促進(jìn)劑對環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)的增進(jìn)、以及塑料微球的發(fā)泡性獲得吸波材料。且本發(fā)明提供的吸波材料具有更好的吸波性能及耐熱性能。
應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。