CN110733185B - 一种吸波夹心泡沫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于吸波材料技术领域，公开一种吸波夹心泡沫及其制备方法。（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；（2）、在玻璃纤维布表面采用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，得到热固性树脂层；（3）、采用静电植绒的方法在步骤（2）的基础上垂直定向植入碳纳米管；（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）的基础上喷涂一层空心玻璃微球；（5）、利用液体静电喷涂设备在步骤（4）的基础上继续喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，再次得到热固性树脂层；（6）、在步骤（5）的基础上重新叠加一层玻璃纤维布，即得吸波夹心泡沫。本发明吸波夹心泡沫，具有低密度、高的拉伸模量和压缩强度等特性。

Description

一种吸波夹心泡沫及其制备方法
技术领域
本发明属于吸波材料技术领域，具体涉及一种吸波夹心泡沫及其制备方法。
背景技术
复合泡沫起源于上世纪的60年代，当时主要用作海洋领域的水下设备，如水下机器人、潜水钟等，充当浮力材料。同时代其他类型的泡沫材料无法满足这些要求，在较高的静水压条件下，普通的泡沫材料通常会出现泡孔单元破损后连通的现象，导致其提供浮力的能力大幅度下降。与传统的发泡型泡沫材料不同，复合泡沫可以具有很高的耐压强度，其原因是构成其泡孔结构的是刚性空心球，并且各自独立，从而最大限度地降低材料的吸水率。随着技术的进步和时代的发展，复合泡沫的类型和应用领域也在逐步扩大，原材料也不再局限于空心玻璃微球和树脂基体，应用范围也由水下领域扩大到航空航天、汽车、电子设备、家装等领域。
复合泡沫基于其独特的性能使其具有良好的吸波特性，新型吸波材料要求具有质量轻、强度高、频段宽、吸收强及环境友好等。结构型吸波材料结合了吸波材料与复合材料的优点，具有承载和吸波双重功能，并且其结构具有可设计性，成为吸波材料和复合材料研究领域中一个重要的研究方向。但当复合泡沫用作薄层复合材料的夹芯泡沫使用时，面临的主要问题是薄层复合泡沫加工难度大、成本高。
发明内容
针对复合泡沫作为薄层复合夹心板材的夹心泡沫使用时存在的加工难度大、生产成本高等问题，本发明的目的旨在提供一种吸波夹心泡沫及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种吸波夹心泡沫的制备方法，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、在玻璃纤维布表面采用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，得到热固性树脂层；
（3）、采用静电植绒的方法在步骤（2）的基础上垂直定向植入碳纳米管；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）的基础上喷涂一层空心玻璃微球；
（5）、利用液体静电喷涂设备在步骤（4）的基础上继续喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，再次得到热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）的基础上重新叠加一层玻璃纤维布，即得吸波夹心泡沫。
较好地，步骤（1）和（6）中，玻璃纤维布的面密度为80-120 g/m2。
较好地，步骤（2）和（5）中，液体热固性树脂和固化剂的质量比为100∶（20-180），所述液体热固性树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂中的一种，所述固化剂为593固化剂、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、双氰胺、咪唑类、甲基四氢苯酐、十二烯基琥珀酸酐、三乙烯二胺、三乙烯四胺中的一种或两种以上的混合物；当液体热固性树脂为环氧树脂或聚氨酯树脂时，添加固化剂；当液体热固性树脂为酚醛树脂时，添加或不添加固化剂。
较好地，步骤（2）和（5）中，每次喷涂所得热固性树脂层的厚度控制在50-60 μm。
较好地，步骤（3）中，碳纳米管的长度为15-30 μm，平均直径为30-50 nm。
较好地，步骤（3）中，静电植绒的电压为50-80 kV，植绒时间为5-10 s。
较好地，步骤（4）中，空心玻璃微球的密度范围为0.1-1 g/cm3，喷涂空心玻璃微球的厚度控制在1-1.5mm。
一种利用所述制备方法制备的吸波夹心泡沫。
有益效果：
1、本发明采用定向植绒的方法在玻璃纤维布表面垂直植入碳纳米管，使碳纳米管层更加均匀一致，有利于其吸波性能的提高，采用静电喷涂将空心玻璃微球均匀铺层，通过热固性树脂一体化成型，结构简单，操作方便，层与层直接紧密排列，能够有效地对电磁波进行衰减作用；
2、本发明直接定向的碳纳米管能够提高玻璃纤维布的拉伸模量，此外其还对空心玻璃微球进行了一定程度的固定；通过热固性树脂的作用能够将空心玻璃微球与碳纳米管、玻璃纤维布很好的粘合起来成一个整体，得到半固化的复合泡沫层即本发明吸波夹心泡沫，该复合泡沫层具有低密度、高的拉伸模量和压缩强度等特性；
3、本发明基于碳纳米管和复合泡沫的吸波特性，后期其可以与其他吸波材料直接一体固化成型，得到性能优异的吸波复合泡沫，二次加工操作简单方便，本发明制备夹心泡沫的方法工艺简单，操作周期短，生产效率高，制备的得到的夹心泡沫将对海洋雷达等领域用吸波复合泡沫有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细、清楚地描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种吸波夹心泡沫的制备方法，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、在玻璃纤维布表面采用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，得到热固性树脂层；
（3）、采用静电植绒的方法在步骤（2）的基础上垂直定向植入碳纳米管；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）的基础上喷涂一层空心玻璃微球；
（5）、利用液体静电喷涂设备在步骤（4）的基础上继续喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，再次得到热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）的基础上重新叠加一层玻璃纤维布，即得吸波夹心泡沫。
其中，步骤（1）和（6）中，玻璃纤维布的面密度为100 g/m2；步骤（2）中，所述液体热固性树脂为环氧树脂E51，固化剂为593固化剂，其中，液体热固性树脂与固化剂的质量比为100∶30，每次喷涂所得热固性树脂层的厚度控制在55 μm；步骤（3）中，静电植绒的电压为60kV，植绒时间为8 s，碳纳米管的长度为20 μm，平均直径为40 nm；步骤（4）中，空心玻璃微球的密度范围为0.1-1 g/cm3，喷涂空心玻璃微球的厚度控制在1 mm。
本实施例制备得到的吸波夹心泡沫的密度为0.86 g/cm3，压缩强度为72 Mpa，拉伸模量为1.5 Gpa。
实施例2
一种吸波夹心泡沫的制备方法，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、在玻璃纤维布表面采用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，得到热固性树脂层；
（3）、采用静电植绒的方法在步骤（2）的基础上垂直定向植入碳纳米管；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）的基础上喷涂一层空心玻璃微球；
（5）、利用液体静电喷涂设备在步骤（4）的基础上继续喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，再次得到热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）的基础上重新叠加一层玻璃纤维布，即得吸波夹心泡沫。
其中，步骤（1）和（6）中，玻璃纤维布的面密度为120 g/m2；步骤（2）中，所述液体热固性树脂为聚氨酯树脂，固化剂为十二烯基琥珀酸酐，其中，液体热固性树脂与固化剂的质量比为100∶120，每次喷涂所得热固性树脂层的厚度控制在60μm；步骤（3）中，静电植绒的电压为80 kV，植绒时间为10 s，碳纳米管的长度为15 μm，平均直径为30 nm；步骤（4）中，空心玻璃微球的密度范围为0.1-1 g/cm3，喷涂空心玻璃微球的厚度控制在1.2 mm。
本实施例制备得到的吸波夹心泡沫的密度为0.84 g/cm3，压缩强度为 83 Mpa，拉伸模量为1.4 Gpa。
实施例3
一种吸波夹心泡沫的制备方法，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、在玻璃纤维布表面采用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，得到热固性树脂层；
（3）、采用静电植绒的方法在步骤（2）的基础上垂直定向植入碳纳米管；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）的基础上喷涂一层空心玻璃微球；
（5）、利用液体静电喷涂设备在步骤（4）的基础上继续喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，再次得到热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）的基础上重新叠加一层玻璃纤维布，即得吸波夹心泡沫。
其中，步骤（1）和（6）中，玻璃纤维布的面密度为80 g/m2；步骤（2）中，所述液体热固性树脂为酚醛树脂2605，固化剂为甲基四氢苯酐，其中，液体热固性树脂与固化剂的质量比为100∶80，每次喷涂所得热固性树脂层的厚度控制在50 μm；步骤（3）中，静电植绒的电压为50 kV，植绒时间为5 s，碳纳米管的长度为30 μm，平均直径为50 nm；步骤（4）中，空心玻璃微球的密度范围为0.1-1 g/cm3，喷涂空心玻璃微球的厚度控制在1.5 mm。
本实施例制备得到的吸波夹心泡沫的密度为0.87 g/cm3，压缩强度为85 Mpa，拉伸模量为1.8 Gpa。

Claims (6)

1.一种吸波夹心泡沫的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、在玻璃纤维布表面采用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，得到热固性树脂层；
（3）、采用静电植绒的方法在步骤（2）的基础上垂直定向植入碳纳米管；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）的基础上喷涂一层空心玻璃微球；
（5）、利用液体静电喷涂设备在步骤（4）的基础上继续喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，再次得到热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）的基础上重新叠加一层玻璃纤维布，即得吸波夹心泡沫；
其中，步骤（2）和（5）中，每次喷涂所得热固性树脂层的厚度控制在50-60 μm；
步骤（4）中，空心玻璃微球的密度范围为0.1-1 g/cm3，喷涂空心玻璃微球的厚度控制在1-1.5mm。
2.如权利要求1所述的吸波夹心泡沫的制备方法，其特征在于：步骤（1）和（6）中，玻璃纤维布的面密度为80-120 g/m2。
3.如权利要求1所述的吸波夹心泡沫的制备方法，其特征在于：步骤（2）和（5）中，液体热固性树脂和固化剂的质量比为100∶（20-180），所述液体热固性树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂中的一种，所述固化剂为593固化剂、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、双氰胺、咪唑类、甲基四氢苯酐、十二烯基琥珀酸酐、三乙烯二胺、三乙烯四胺中的一种或两种以上的混合物；当液体热固性树脂为环氧树脂或聚氨酯树脂时，添加固化剂；当液体热固性树脂为酚醛树脂时，添加或不添加固化剂。
4.如权利要求1所述的吸波夹心泡沫的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，碳纳米管的长度为15-30 μm，平均直径为30-50 nm。
5.如权利要求1所述的吸波夹心泡沫的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，静电植绒的电压为50-80 kV，植绒时间为5-10 s。
6.一种利用如权利要求1-5任一所述的吸波夹心泡沫的制备方法制备的吸波夹心泡沫。
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