聚苯硫醚電磁功能復(fù)合材料及其吸波性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和電子工業(yè)的發(fā)展，使電磁輻射無處不在，危害到人類的健康，開發(fā)新型電磁屏蔽吸波材料己成為材料行業(yè)的一個研究熱點(diǎn)。
　　 針對目前多以吸波劑和吸波材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)研究為主，對吸波劑與聚合物基體相互作同，復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能相關(guān)研究較少，以及復(fù)合材料吸收頻帶窄，一般帶寬2～3GHz，較好的也只有5～6GHz的現(xiàn)狀，為了使吸波結(jié)構(gòu)體簡單化、突出“薄、寬、輕、強(qiáng)”的綜合性能要求。本課題根據(jù)填料對電磁波損耗機(jī)理不同，通過選材設(shè)計(jì)

2、，采用熔融共混壓制成型技術(shù)對聚苯硫醚/NdxFe94-xB6復(fù)合材料、聚苯硫醚/多壁碳納米管復(fù)合材料、聚苯硫醚/包覆石墨片復(fù)合材料的制備工藝，以及對復(fù)合材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能、電磁參數(shù)及吸波性能展開詳細(xì)研究，最后通過對填料的優(yōu)化設(shè)計(jì)制備出具有優(yōu)異吸波性能的吸波復(fù)合材料并對其性能進(jìn)行了相關(guān)研究。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)通過對NdxFe94-xB6磁粉X射線衍射分析，發(fā)現(xiàn)NdxFe94-xB6磁粉存在明顯的a-Fe衍射峰，

3、對NdxFe94-xB6不同含量時復(fù)合材料的電磁參數(shù)、反射衰減及力學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn)，隨著含量的增加復(fù)合材料的介電常數(shù)虛部在高頻段出現(xiàn)明顯的損耗峰，復(fù)合材料的磁導(dǎo)率隨著NdxFe94-xB6含量也在緩慢增大。NdxFe94-xB6磁粉質(zhì)量含量50％時，復(fù)合材料在高頻段出現(xiàn)明顯的反射衰減峰，最大反射衰減達(dá)到-18.3dB，對應(yīng)的頻率16.6GHz。含量增加到60％時，反射衰減小于-5dB的頻帶分兩部分，帶寬分別為2.2GHz和5.4GHz。<

4、br>　　 (2)采用熔融共混使碳納米管均勻分散于聚苯硫醚基體中，研究了碳納米管含量對復(fù)合材料動態(tài)流變行為、電學(xué)性能、電磁參數(shù)、吸波性能的影響。發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的流變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一致的，對應(yīng)碳納米管含量為3％。復(fù)合材料介電常數(shù)實(shí)部隨頻率升高而降低，具有一定頻響特性，復(fù)合材料的磁性能在測試頻段可以忽略。模擬復(fù)合材料反射衰減隨頻率變化，碳納米管含量在3％時反射衰減小于-5dB為：12GHz～18GHz（帶寬6GHz），當(dāng)碳納米管含

5、量在7％時，反射衰減峰值達(dá)到-31.5dB，對應(yīng)頻率在10.1GHz。
　　 (3)利用掃描電鏡和X射線電子能譜儀對三種編號包覆石墨片(1、2、3)的表面進(jìn)行形貌分析和元素分析，確定包覆石墨片表面為銅鎳合金及其少量氧化成分，觀察到包覆石墨片2表面包覆程度適中，對相同含量下不同包覆程度石墨片對應(yīng)復(fù)合材料的電學(xué)性能和電磁參數(shù)分析可知，填充30wt％包覆石墨片2時的復(fù)合材料具有較大的電損耗和磁損耗。測試發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料具有明顯的雙峰反射衰

6、減，反射衰減小于-5dB頻段分別為：2.5GHz～6.5GHz（帶寬為4GHz）；15GHz～18GHz（帶寬為3GHz），最大反射衰減達(dá)到-21.3dB，對應(yīng)頻率為3.65GHz。通過對復(fù)合材料斷面微觀形貌觀察，由于包覆石墨片含量增加，包覆石墨片在聚苯硫醚基體中形成了較多的二面角結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)提高對入射波多次反射衰減。
　　 (4)在上述研究基礎(chǔ)上合相關(guān)研究理論，設(shè)計(jì)制備不同比例含量下碳纖維(CF)、碳納米管(CNTs)/包覆

7、石墨片(CFG)/聚苯硫醚(PPS)復(fù)合材料，分析不同填料配比對樣品電磁參數(shù)及反射衰減影響，發(fā)現(xiàn)加入CF3％、CFG30％時復(fù)合材料介電損耗正切峰帶寬明顯大于其它樣品。反射衰減小于-5dB為：3.3GHz-7.15GHz（帶寬為3.85 GHz），11.1GHz-18GHz(帶寬為6.9GHz)；反射衰減小于-lOdB為：3.8GHz～5.7GHz（帶寬為1.9GHz），12.3GHz-18GHz（帶寬為5.7GHz）。特別是在4.61