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氰酸酯/环氧泡沫型吸波复合材料研究

范纯纯  
【摘要】:本文采用两步法,以双酚A型氰酸酯和双酚A型环氧树脂为主要原料制备了一种新型的氰酸酯/环氧泡沫材料。重点研究了环氧树脂比例,密度和碳纳米管含量对氰酸酯/环氧泡沫结构和性能的影响规律,同时也研究了碳纳米管和羰基铁粉作为吸收剂对氰酸酯/环氧泡沫吸波性能的影响,用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分别表征了氰酸酯/环氧泡沫的分子结构和泡孔结构;采用动态热机械分析(DMA)和差示扫描量热分析(DSC)测试了氰酸酯/环氧泡沫的玻璃化转变温度,采用热失重分析(TG)测试了氰酸酯/环氧泡沫的热稳定性;采用电子万能试验机测试了氰酸酯/环氧泡沫的压缩性能;利用介电谱仪测试了氰酸酯/环氧泡沫的介电性能;利用矢量网络分析仪测试了填充碳纳米管和羰基铁粉后氰酸酯/环氧泡沫的吸波性能。研究表明:所制备的氰酸酯/环氧泡沫已固化完全,观察不到2272cm-1/2236 cm-1处的氰酸酯基团吸收峰和913 cm-1处的环氧基团吸收峰。氰酸酯/环氧泡沫材料为闭孔结构,泡孔均匀且基本上呈规则的球形;具有优良的热力学性。氰酸酯/环氧泡沫中环氧树脂比例的增加几乎不影响泡沫的泡孔结构,但对氰酸酯/环氧泡沫力学性能和热性能影响较大,环氧树脂的比例越多,泡沫的力学性能越好,Tg越低。密度几乎不影响CE 60氰酸酯/环氧泡沫的玻璃化转变温度,但随着密度的增加,CE 60氰酸酯/环氧泡沫的储能模量增加,压缩强度由密度为0.103 g/cm3的0.507 MPa增加到密度为0.305 g/cm3的3.021 MPa,压缩模量由15 MPa增加到123 MPa。泡孔尺寸由220.8μm减小到141.7μm,介电常数和介电损耗也均增大。随着CNTs的填加量的增加,泡孔孔径先减小后增大,泡孔结构也随之先优化后劣化,泡沫的压缩性能也是先提高后减小。CE 60氰酸酯/环氧泡沫的反射率随CNTs的填充量的增加而增加。当CNTs的填充量达到4%时反射率最小,吸波效果最好。当碳纳米管和羰基铁粉共同作为吸波剂时,随着CNTs的增加,填加30%的羰基铁粉和CNTs的CE 60氰酸酯/环氧泡沫吸波性能不断增强。吸波效果最好的羰基铁粉和碳纳米管的组合分别是:30%CIP+0.5%CNTs,吸收峰值为-9.81d B,带宽分别为0.53GHz(R5dB)和0GHz(R10d B);30%CIP+1%CNTs,吸收峰值为-17.09dB,带宽分别为0.80GHz(R5dB)和0.5GHz(R10dB)。


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