[發(fā)明專利]一種具有微波吸收特性的聚氯乙烯復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210508534.6
• 申請(qǐng)日: 2012-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102993603A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘祥江;盧先鋒;翟瀅皓;吳文敬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波先鋒新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C08L27/06
• 分類號(hào): C08L27/06;C08K13/06;C08K9/02;C08K7/06;C08K7/00;C08K3/04
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 張向飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚氯乙烯復(fù)合材料及其制備方法，尤其涉及一種具有微波吸收特性的聚氯乙烯復(fù)合材料及其制備方法，屬于新型材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，微波不僅具有電磁輻射、電磁干擾等問(wèn)題，還會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響。而采用材料吸收微波是治理微波電磁污染的重要手段。微波吸收材料是能吸收投射到它表面的電磁波能量，要求其滿足對(duì)微波吸收強(qiáng)、吸收頻率范圍寬、質(zhì)量輕及厚度薄等性能特點(diǎn)。把具有良好加工性能的高分子材料和具有特殊電、磁性能的無(wú)機(jī)材料結(jié)合起來(lái)，有望制備出新型的高性能微波吸收復(fù)合材料。而現(xiàn)有單純的聚氯乙烯材料雖然具有阻燃、耐化學(xué)藥品性高、加工性能良好、制造成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是其與絕大多數(shù)聚合物類似，并不具有微波吸收性能。

現(xiàn)有技術(shù)常在高分子材料中加入具有吸收微波特性的無(wú)機(jī)材料制成復(fù)合材料，但效果收效甚微，如中國(guó)專利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)：CN?101289569A）公開(kāi)了一種多壁碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂吸波隱身復(fù)合材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行預(yù)處理、純化處理、高溫堿處理后，將其分散到環(huán)氧樹(shù)脂中，制成一種多壁碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂吸波隱身復(fù)合材料。雖然該方法通過(guò)對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行高溫處理，使碳管在其表面產(chǎn)生比較多的孔洞，提高碳納米管的表面活性；但是單純使用碳納米管填充的復(fù)合材料通常難以在寬頻范圍內(nèi)達(dá)到阻抗匹配，微波吸收頻率范圍較窄，往往不能滿足高性能場(chǎng)合的性能需求。又如中國(guó)專利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)為：CN?101412839A）涉及聚丙烯腈(PAN)基納米碳纖維制備吸波復(fù)合材料的方法，該方法包括：納米碳纖維進(jìn)行研磨，控制時(shí)間為1-2h，將納米纖維加入丙酮中，超聲分散15-60min形成懸濁液；將上述懸濁液加入到雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂中，攪拌混合均勻，將混合溶液超聲分散30-60min，使納米碳纖維在雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂中分散，使丙酮揮發(fā)；將低分子聚酰胺固化劑加入到上述得到的混合物中，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟪毓袒玫轿◤?fù)合材料。雖然通過(guò)上述方法得到的復(fù)合材料吸波性能較填充的復(fù)合材料較好，但是該方法需要使用有機(jī)溶劑，且復(fù)合材料的基體為環(huán)氧樹(shù)脂，需要較長(zhǎng)的固化時(shí)間，分層澆注的形式更進(jìn)一步加長(zhǎng)了復(fù)合材料制備的周期，不利于應(yīng)用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種微波吸收性能好、吸收頻率范圍寬的聚氯乙烯復(fù)合材料。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種具有微波吸收特性的聚氯乙烯復(fù)合材料，該復(fù)合材料由以下重量份的組分制成：

PVC預(yù)混料：100份；多壁碳納米管：0.5-5份；

鍍鎳碳纖維：10-50份。

其中鍍鎳碳纖維兼具金屬鎳和碳纖維的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有磁性和高導(dǎo)電性，可以同時(shí)提高聚氯乙烯復(fù)合材料的復(fù)磁導(dǎo)率和復(fù)介電常數(shù)，有利于達(dá)到阻抗匹配，使得更多的微波可以進(jìn)入到復(fù)合材料的內(nèi)部，進(jìn)一步被吸波劑所衰減和吸收。而多壁碳納米管具有高導(dǎo)電性、高長(zhǎng)徑比和低密度，在較低的添加量下即可有效地提高復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)和介電損耗，有利于微波在復(fù)合材料內(nèi)部被吸收，且基本不影響材料的比重。本發(fā)明將鍍鎳碳纖維和多壁碳納米管配伍使用表現(xiàn)出良好的協(xié)同吸波性能。通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)为?dú)添加30重量份的鍍鎳碳纖維的聚氯乙烯復(fù)合材料的微波反射率為-7.9dB，反射率低于-5dB的頻寬位4.7GHz；而單獨(dú)添加3重量份的多壁碳納米管的聚氯乙烯復(fù)合材料的微波反射率為-5.5dB，反射率低于-5dB的頻寬位2.8GHz。與之相比，同時(shí)添加30重量份的鍍鎳碳纖維和3重量份的多壁碳納米管的聚氯乙烯復(fù)合材料的微波反射率可以達(dá)到-25.4dB，反射率低于-5dB的頻寬位4.9GHz，反射率低于-10dB的頻寬位2.5GHz，表現(xiàn)出良好的微波吸收性能。

本發(fā)明采用的多壁碳納米管可利用化學(xué)氣相沉積法，用Ni/Si二元?dú)饽z作催化劑，裂解甲烷制備得到。本發(fā)明采用的鍍鎳碳纖維可通過(guò)化學(xué)鍍鎳或者電鍍鎳的方法對(duì)碳纖維進(jìn)行表面金屬化，其中化學(xué)鍍鎳的方法為：在無(wú)直流電源的條件下，利用鎳鹽溶液在強(qiáng)還原劑次磷酸鹽的作用下，通過(guò)氧化還原反應(yīng)，使鎳離子還原成金屬鎳，從而在具有催化表面的碳纖維上獲得金屬鎳沉積層。上述兩種物質(zhì)還可以通過(guò)商購(gòu)獲得。