一种吸波复合泡沫材料及其制备方法
文献发布时间:2023-06-19 13:45:04
技术领域
本发明属于高分子材料(航空、航天、高强材料)制备技术领域,具体涉及了一种吸波复合泡沫材料及其制备方法。
背景技术
具有吸波性能的复合泡沫是当前航空、无人机、防雷达探测等行业重要的一种复合泡沫。PMI吸波泡沫是一种重要的吸波性能复合泡沫,现有技术通常是在配料、聚合阶段,通过调整反应体系粘度添加吸波剂,或者制备具有较大粒径的可发性树脂颗粒,然后加入胶黏剂、吸波剂等添加剂然后进行发泡成型。
在PMI配料、聚合阶段添加时,往往具有添加量少,添加后泡孔不够均匀,难以正常发泡、产品稳定性能欠佳等一些难以克服的问题。制备成较大粒径的可发性颗粒成型时,可以克服吸波剂添加量不足的问题,但是这种添加方式往往也会形成明显的界面,吸波剂添加方式也不是特别均匀,稳定性也有待提高。所以,有必要进一步改进,形成更加均匀的、稳定的复合泡沫。
总体来看,现有PMI吸波泡沫材料具有均匀性不够好、密度偏大、稳定性不佳、成型效率低、吸波性能不强等一系列问题。
发明内容
本发明的目的就在于为解决现有吸波泡沫材料均匀性不好、稳定性不佳、密度偏大、成型效率低等问题,而提供一种更好的吸波复合泡沫材料及其制备方法,制备得到的吸波复合泡沫材料具有密度低、均匀性好、稳定性强、成型效率高等特点。
本发明的目的是以下述技术方案实现的:
一种吸波复合泡沫材料,由混合物料体系A和胶黏剂体系B混合,发泡成型制备获得;
所述混合物料体系A,由可发性PMI树脂、吸波剂以及性能调节组分混合而成;所述可发性PMI树脂平均粒径为0.001~3mm;
所述胶黏剂体系B由胶黏剂、固化剂及发泡剂制备而成,发泡剂的含量为所述胶黏剂体系B总质量的0.01~15%。
优选的,所述可发性PMI树脂、所述吸波剂、所述性能调节组分以及所述胶黏剂体系B的用量以重量份计,为(0.1~60):(0.1~50):(0.1~50):(0.1~70)。
优选的,所述可发性PMI树脂、所述吸波剂、所述性能调节组分以及所述胶黏剂体系B的用量以重量份计,为(10~60):(1~25):(2~25):(3~30);所述可发性树脂颗粒平均粒径为0.005~1mm。
优选的,所述可发性PMI树脂由以下重量份的原料制备获得:甲基丙烯酸0.1~100份、甲基丙烯腈0.1~100份、引发剂0.1~30份、发泡剂0.1~50份混合均匀,在20~55℃聚合形成树脂,然后在50~120℃进行热处理,然后破碎,筛分而成。
优选的,所述胶黏剂体系B的胶黏剂,为选自乙烯基不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、EVA热熔胶、丙烯酸酯胶黏剂、氰基丙烯酸乙酯黏合剂、氰基丙烯酸酯黏合剂、脲醛树脂或甲基丙烯酸树脂胶黏剂中的一种或多种组合。
优选的,所述胶黏体系B中的固化剂,为选自过氧化己酮、过氧化环己酮、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二氯苯甲酰、过氧化二乙酰、过氧化二月桂酰、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化羧酸叔丁酯、过氧化叔丁醇、乙二胺、己二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、顺丁烯二酸酐、偏苯三酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、咪
优选的,所述胶黏剂体系中的发泡剂,为选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、NaHCO
优选的,所述性能调节组分,为选自白炭黑、空心微珠、SiO
如上所述的吸波复合泡沫材料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将可发性PMI树脂、吸波剂以及性能调节组分混合均匀,得到混合物料体系A;将胶黏剂、固化剂以及发泡剂,混合均匀得到胶黏剂体系B;
S2.将所述混合物料体系A和所述胶黏剂体系B混合均匀,然后发泡成型,得到吸波复合泡沫材料。
优选的,步骤S1和S2原料混合采用气体吹扫、超声波振动或机械搅拌方式混合。
优选的,所述发泡采用微波发泡成型,微波条件为:2~2.6GHz,功率1~25kW,时间5~100min。
相比于传统吸波复合泡沫材料,本发明采用小粒径的可发性PMI树脂,并在胶黏剂体系中也添加一定量的发泡剂,在后续发泡中可以发泡成型,避免了胶黏剂体系密度过大的问题,因此整个体系出现了几种可发泡的成分,密度更加均匀,不会出现偏差比较大的情况,既解决了现有技术在制备具有吸波PMI泡沫过程中,吸波剂的添加量偏低,达不到吸波效果,添加量增多,又难以顺利反应或者反应后发泡又不均匀、不稳定等问题,同时又解决了现有技术用大粒径的可发性PMI树脂合成复合泡沫过程中,颗粒间界面往往太过明显,容易出现均匀性、稳定性不够好等问题。因此,本发明制备得到的吸波复合泡沫材料均匀性、稳定性较好,吸波性能优异。
具体实施方式
本发明提供的吸波复合泡沫材料,由混合物料体系A和胶黏剂体系B,经过特定方式混合,在一定压力、温度下发泡成型制备获得。
混合物料体系A,由可发性PMI树脂、吸波剂以及性能调节组分混合而成;可发性PMI树脂平均粒径为0.001~3mm;
胶黏剂体系B由胶黏剂、固化剂及发泡剂混合制备而成,发泡剂的含量为胶黏剂体系B总质量的0.01~15%。
PMI树脂颗粒具有可发泡特性,与其它材料混合均匀后,在模具或者热压条件下,可以进行发泡,同时又与其它组分紧密结合,最后在胶黏剂的粘接作用下,可形成比较均匀、稳定的吸波复合泡沫体。本发明利用PMI树脂可发泡的性能,并且结合了吸波剂的特定功能,通过胶黏剂的粘接作用,综合性能调节组分的调节,提供了一种制备吸波性能、力学性能等综合性能良好的吸波复合泡沫及其制备方法。进一步的,本发明采用小粒径的PMI树脂颗粒,并在胶黏剂体系中也添加一定量的发泡剂,在后续发泡中可以发泡成型,避免了胶黏剂体系密度过大的问题,因此整个体系出现了几种可发泡的成分,密度更加均匀,不会出现偏差比较大的情况,既解决了现有技术在制备具有吸波PMI泡沫过程中,吸波剂的添加量偏低,达不到吸波效果,添加量增多,又难以顺利反应或者反应后发泡又不均匀、不稳定等问题,同时又解决了现有技术用大粒径的可发性PMI树脂合成复合泡沫过程中,颗粒间界面往往太过明显,容易出现均匀性、稳定性不够好等问题。
因此,本发明制备得到的吸波复合泡沫材料均匀性、稳定性较好,吸波性能优异。
优选的,可发性PMI树脂、吸波剂、性能调节组分、胶黏剂体系B的用量以重量份计,为(0.1~60):(0.1~50):(0.1~50):(0.1~70)。进一步优选的,可发性树脂颗粒、吸波功能材料、性能调节组分、胶黏剂体系B的用量以重量份计,为(10~60):(1~25):(2~25):(3~30)。
优选的,可发性树脂粉末平均粒径为0.005~1mm。
优选的,可发性PMI树脂由以下重量份的原料制备获得:甲基丙烯酸0.1~100份、甲基丙烯腈0.1~100份、引发剂0.1~30份、发泡剂0.1~50份混合均匀,在20~55℃聚合形成树脂,然后在50~120℃进行热处理,然后破碎,筛分而成。
优选的,吸波剂为选自碳化硅纤维、碳纤维、碳化硅-碳功能纤维、炭黑、碳粉、石墨、碳纳米管、石墨烯、铁氧体、磁性铁纳米材料、铁粉、羰基铁、铜粉、羰基铜、铝粉、镍粉、Ni-Zn、Li-Zn、Mn-Zn、Li-Cd、Ni-Mg-Zn、Mg-Co-Zn、其它羰基金属粉、陶瓷系吸波材料、碳化硅、氮化硅、氮化硼、手性材料吸波剂、导电高分子吸波剂、磁性高分子吸波剂材料中的一种或几种组合。
优选的,胶黏剂体系B的胶黏剂,为选自环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、EVA热熔胶、丙烯酸酯胶黏剂、氰基丙烯酸乙酯黏合剂、氰基丙烯酸酯黏合剂、脲醛树脂、甲基丙烯酸树脂胶黏剂、乙烯基不饱和树脂、以及其它不饱和树脂中的一种或多种组合。
优选的,胶黏体系B中的固化剂,为选自过氧化己酮、过氧化环己酮、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二氯苯甲酰、过氧化二乙酰、过氧化二月桂酰、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化羧酸叔丁酯、过氧化叔丁醇、乙二胺、己二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、顺丁烯二酸酐、偏苯三酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、咪
优选的,胶黏剂体系中的发泡剂,为选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、NaHCO
优选的,性能调节组分C,为选自白炭黑、空心微珠、SiO
通过加入性能调节组分,可以进一步改进产品的性能,如添加抗氧剂,可以提高产品的抗氧化性能;值得本领域技术人员注意的是,为了使产品获得其他的性能,本申请可以添加其他相应的性能调节成分。
在化工生产中,不可避免的会产生PMI泡沫粉、聚氨酯泡沫粉、PVC泡沫粉、EVA泡沫粉等粉末,可将其充作本申请PMI泡沫填料,加以回收利用。
如上所述的吸波复合泡沫材料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将可发性PMI树脂、吸波剂以及性能调节组分混合均匀,得到混合物料体系A;将胶黏剂、固化剂以及发泡剂,混合均匀得到胶黏剂体系B;
S2.将混合物料体系A和胶黏剂体系B混合均匀,然后发泡成型,得到吸波复合泡沫材料。
将胶黏剂首先加入固化剂、发泡剂混合均匀,使胶黏剂体系中含有发泡成分,然后再与混合物料A混合发泡,避免了胶黏剂体系密度过大的问题。整个体系出现了几种可发泡的成分,密度更加均匀,不会出现偏差比较大的情况,既解决了现有技术在制备具有吸波PMI泡沫过程中,吸波剂的添加量偏低,达不到吸波效果,添加量增多,又难以顺利反应或者反应后发泡又不均匀、不稳定等问题,同时又解决了现有技术用大粒径的可发性PMI树脂合成复合泡沫过程中,颗粒间界面往往太过明显,容易出现均匀性、稳定性不够好等问题。
优选的,胶黏剂体系可以用常规的液体形式加入,也可以用喷射成雾状的方式加入混合物料A中,选用雾状形式可保证物料混合的均匀性,并减少胶黏剂的用量;
优选的,物料混合的方式可以采用气体吹扫、机械搅拌或超声波振动混合均匀。
优选的,成型的模具可以是金属材质的模具,也可以是树脂材料的模具。
优选的,对混合原材料加热的方式有多种方式:如微波加热、导热油加热或常规电加热方式,优选采用微波加热方式,尤其是发泡成型优选采用微波发泡成型,微波条件为:2~2.6GHz,功率1~25kW,时间5~100min。本发明混合的原材料吸收微波效果非常好,采用微波加热效率高,可以一次成型特定结构的部件,不需要数控加工也可以成型,且成型效率高。
因此,胶黏剂体系采用喷雾形式加入、原料混合采用气体吹扫、且采用微波加热,使本发明制备得到的吸波复合泡沫材料均匀性、稳定性提高,并可以一次成型具体结构的部件,提高成型效率和成型效果。
实施例1
原材料准备:准备D
对比例1
准备D
实施例1与对比例1相比较:对比例1未在胶黏剂体系中添加发泡剂,且采用的PMI颗粒粒径较大,得到的复合泡沫颜色不够均匀,密度不均匀,吸波性能低,切割成薄片后,性能不够稳定,重复性不好。
实施例2
原材料准备:准备D
对比例2
准备D
实施例2与对比例2相比较:使用气体吹扫,混合均匀性更好,需要使用的胶黏剂更少,产品的均匀性和重复性更好。
实施例3
原材料准备:准备D
实施例3与对比例1比较,发泡时间由4h缩短到了30min。混合好的物料吸收微波的效果好,在短时间内可发泡成型,提高了生产效率。
对比例3
原材料准备:准备D
实施例1与对比例3比较,对比例3中未添加发泡剂,材料的密度明显偏高了,限制了这种材料在航空方面的应用。
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