CN114790301B - 一种双层结构聚四氟乙烯/pbo纳米纤维透波纸及其制备方法 - Google Patents

一种双层结构聚四氟乙烯/pbo纳米纤维透波纸及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸及其制备方法，属于透波复合材料技术领域。本发明使用硫酸铁对PBO纳米纤维进行改性，铁离子和硫酸根离子能够降低质子化的PBO纳米纤维之间的静电排斥力，在PBO纳米纤维间构建金属配位键，提高其相互作用，从而提高PBO纳米纤维纸的强度和韧性。本发明在纤维纸表面负载聚四氟乙烯和P(S‑co‑BCB‑co‑MMA)聚合物层，P(S‑co‑BCB‑co‑GMA)聚合物通过热交联具有高粘性，能与具有低表面能的聚四氟乙烯颗粒形成稳定涂层，并很好的附着在PBO纳米纤维纸表面，赋予其低的介电常数和介电损耗角正切值以及优异的疏水性。

Description

一种双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及透波复合材料技术领域，特别涉及一种双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸及其制备方法。
背景技术
随着信息技术的快速发展，各种新型雷达、电子探测器以及通讯设备发射和接收的电磁波频率越来越高，同时伴随着极大的衰减。常用的透波纤维纸(玻璃纤维纸和Nomex纸等)存在介电常数(ε)和介电损耗角正切值(tanδ)较高和吸湿性较大等缺点，已无法保证高端天线系统的安全性以及电磁波传输的可靠性。
聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维被誉为21世纪的超级纤维，具有出色的耐热性能(热分解温度为650℃)、较低的ε和tanδ等优点，其衍生的PBO纳米纤维被视为制备高性能纤维纸的理想原材料。用于透波领域的PBO纳米纤维纸不仅要求具备优异的透波性能和力学性能，还要求具有一定的疏水性能，保证天线系统避免受风雨和冰雪等恶劣环境的侵蚀。然而，PBO纳米纤维之间难以形成有效的共价连接，制备的PBO纳米纤维纸的力学性能较差，其拉伸强度在177.6MPa左右，韧性在6.8MJ/m3左右；且不具备疏水性。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸及其制备方法，本发明所得双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸在具有良好透波性能的基础上还具有良好的力学性能和疏水性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸，包括硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体和位于所述硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面的聚合物层，所述聚合物层的成分包括聚四氟乙烯和P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物。
优选的，以质量份数计，所述双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的成分包括：
Figure BDA0003604570630000021
优选的，所述P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和4-乙烯基苯并环丁烯聚合得到。
本发明提供了上述双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硫酸铁与PBO纤维的酸分散液搅拌混合，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸溶胶，静置后得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶；
(2)将所述硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶浸泡于水中，进行溶剂交换，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶；
(3)对所述硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶进行压缩和干燥，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体；
(4)将聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)的混合溶液在硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面成膜，加热后得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸。
优选的，所述PBO纤维的酸分散液的溶剂为甲基磺酸和三氟乙酸的混合酸，所述混合酸中甲基磺酸与三氟乙酸的体积比为1～2：0.5～1.5。
优选的，所述步骤(1)中搅拌混合的速率为12000～18000rpm，时间为10～20min；所述静置的时间为10～30h。
优选的，所述步骤(2)中溶剂交换的次数为6～10次，单次溶剂交换的时间为4～6h。
优选的，所述步骤(3)中压缩的压力为1～3MPa；所述干燥的温度为60～90℃，时间为12～24h。
优选的，所述步骤(4)中聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)的混合溶液的制备方法为：
将聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)溶液高速均质混合，得到聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)的混合溶液；
所述高度均质混合的转速为12000～18000rpm。
优选的，所述步骤(4)中成膜的方式为喷涂。
本发明提供了一种双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸，包括硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体和位于所述硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面的聚合物层，所述聚合物层的成分包括聚四氟乙烯和P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物。本发明使用硫酸铁对PBO纳米纤维进行改性，铁离子和硫酸根离子能够降低的PBO纳米纤维之间的静电排斥力，在PBO纳米纤维间构建金属配位键，提高PBO纳米纤维相互作用，从而提高PBO纳米纤维纸的强度和韧性。本发明在纤维纸表面负载聚四氟乙烯和P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物层，P(S-co-BCB-co-GMA)聚合物通过热交联具有高粘性，能与具有低表面能的聚四氟乙烯颗粒形成稳定涂层，并很好的附着在改性PBO纳米纤维纸表面，赋予其低的介电常数和介电损耗角正切值以及优异的疏水性。实例结果表明，本发明提供的双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸具有极佳的力学性能、低的介电常数(ε)和介电损耗角正切值(tanδ)以及优异的超疏水性能，其韧性为12.5～16.4MJ/m3、拉伸强度为254.3～288.3MPa、ε为1.94～2.26，tanδ为0.0127～0.0138、与的接触角为78～152°。
本发明提供了上述双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的制备方法，本发明先将硫酸铁与PBO纤维的酸分散液搅拌混合，制备硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶，与水进行溶剂交换后得到硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶，经压缩和干燥后得到硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体；之后本发明将聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)的混合溶液在硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面成膜，加热后得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸。本发明提供的制备方法操作简单，适合工业化批量生产。
具体实施方式
本发明提供了一种双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸，包括硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体和位于所述硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面的聚合物层，所述聚合物层的成分包括聚四氟乙烯和P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物。
在本发明中，所述硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体的厚度优选为50～80μm，所述聚合物层的厚度优选为5～10μm。
在本发明中，以质量份数计，所述双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的成分包括：
Figure BDA0003604570630000041
以质量份数计，本发明提供的双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的原料优选包括3～10份的PBO纤维，更优选为4～8份，最优选为7份。在本发明中，所述PBO纤维的长度优选为10～20cm，直径优选为10～15μm。在本发明中，所述PBO纤维的来源优选为市售。
以所述PBO纤维的质量份数为基准，本发明提供的双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的原料优选包括1.5～5份的硫酸铁，更优选为2～4份，最优选为3份。在本发明中，所述硫酸铁的纯度优选≥95％。在本发明中，所述硫酸铁中的铁离子和硫酸根离子降低质子化的PBO纳米纤维之间的静电排斥力，在PBO纳米纤维构建金属配位键，提高其相互作用，进一步赋予其优异的力学性能。
以所述PBO纤维的质量份数为基准，本发明提供的双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的原料优选包括1～7份的聚四氟乙烯，更优选为3～7份，最优选为7份。在本发明中，所述聚四氟乙烯优选以粉末的形式提供，所述聚四氟乙烯粉末的粒径优选为1～5μm，更优选为3μm。
在本发明中，所述聚四氟乙烯具有低的ε和tanδ、低表面能以及优异的耐化学腐蚀性，在保证纳米纤维透波纸透波性能的基础上，能够赋予纳米纤维透波纸良好的疏水性能。
以所述PBO纤维的质量份数为基准，本发明提供的双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的原料优选包括1～3份的P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物。在本发明中，所述P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物优选由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和4-乙烯基苯并环丁烯聚合得到，在本发明中，所述P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物的制备方法，优选包括以下步骤：
将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、4-乙烯基苯并环丁烯、RAFT试剂、引发剂和反应溶剂混合，在保护气氛下进行RAFT聚合反应，得到P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物。
在本发明中，所述苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和4-乙烯基苯并环丁烯的质量比优选为54～56:42～44:2～4。
在本发明中，所述RAFT试剂优选为4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸，所述苯乙烯与RAFT试剂的质量比为54～56:0.2～2。
在本发明中，所述引发剂优选为1,1-偶氮双环己烷甲腈，所述苯乙烯与引发剂的质量比为54～56:0.04～0.4。
本发明对所述反应溶剂的种类和用量没有特殊限定，能够保证反应顺利进行即可，在本发明实施例中，所述反应溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺或1,4-二氧六环，更优选为1,4-二氧六环；所述苯乙烯与反应溶剂的质量比优选为54～56:40～60，更优选为54～56:40～50。
在本发明中，如无特殊说明，所述保护气氛均优选为氮气氛围或惰性气体氛围，更优选为氮气氛围。
在本发明中，所述RAFT聚合反应的温度优选为70～80℃，更优选为75～80℃；时间优选为20～28h，更优选为24～28h。
本发明提供了上述双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硫酸铁与PBO纤维的酸分散液搅拌混合，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸溶胶，静置后得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶；
(2)将所述硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶浸泡于水中，进行溶剂交换，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶；
(3)对所述硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶进行压缩和干燥，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体；
(4)将聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)的混合溶液在硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面成膜，加热后得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸。
本发明将硫酸铁与PBO纤维的酸分散液搅拌混合，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸溶胶，静置后得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶。在本发明中，所述PBO纤维的酸分散液的酸溶剂为甲基磺酸和三氟乙酸的混合酸，在本发明中，所述甲基磺酸的质量浓度优选≥99％，所述三氟乙酸的质量浓度优选≥99％。在本发明中，所述混合酸中甲基磺酸与三氟乙酸的体积比优选为1～2：0.5～1.5，更优选为1：1。
在本发明中，所述PBO纤维的酸分散液中，所述的PBO纤维与酸溶剂的质量比优选为1～10：50～100，更优选为1：100。
在本发明中，所述PBO纤维的酸分散液的制备方法，优选包括以下步骤：
将PBO纤维与酸溶剂搅拌混合，得到PBO纤维的酸分散液。
在本发明中，所述搅拌混合的时间优选为40～60h，更优选为50～60h，进一步优选为60h。在本发明中，所述搅拌混合的速率优选为500rpm。在本发明中，所述搅拌混合的过程中，PBO纤维溶解在混合酸中形成PBO纳米纤维。
本发明将硫酸铁与PBO纤维的酸分散液搅拌混合，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸溶胶。在本发明中，所述搅拌混合优选为高速匀质机搅拌混合；在本发明中，所述搅拌混合的速率优选为12000～18000rpm，时间优选为10～20min。
在本发明中，所述静置优选在室温条件下进行，所述静置的时间优选为10～30h，更优选为24h。在本发明中，所述静置的过程中，所述硫酸铁改性PBO纳米纤维酸溶胶转化为硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶。
得到所述硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶后，本发明将所述硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶浸泡于水中，进行溶剂交换，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶。在本发明中，所述水优选为去离子水。在本发明中，所述硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶的质量与水的体积比优选为1：50。在本发明中，溶剂交换的次数优选为6～10次，单次溶剂交换的时间为4～6h。本发明通过所述离子交换，能够将PBO纳米纤维酸凝胶中过多的酸去除，以便下一步的压缩和干燥。
得到所述硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶后，本发明对所述硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶进行压缩和干燥，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体。本发明优选通过加热压机进行所述压缩，所述压缩的压力优选为1～3MPa，更优选为1～2MPa。在本发明中，所述干燥的温度优选为60～90℃，更优选为70～80℃；时间优选为12～24h，更优选为16～24h，在本发明中，所述干燥和压缩优选同时进行。
得到所述硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体后，本发明将聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)的混合溶液在硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面成膜，加热后得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸。在本发明中，所述聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)的混合溶液的制备方法优选为：
将聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)溶液搅拌混合，得到聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-GMA)的混合溶液。
在本发明中，所述P(S-co-BCB-co-GMA)溶液的溶剂优选为二氯甲烷和/或甲苯。在本发明中，所述P(S-co-BCB-co-GMA)溶液中P(S-co-BCB-co-GMA)与溶剂的质量比优选为1：100。
在本发明中，所述搅拌混合优选为高速均质混合，所述高速均质混合的转速优选为12000～18000rpm，更优选为15000rpm；时间优选为10～20min，更优选为10min。
在本发明中，所述成膜的方式优选为喷涂，本发明优选使用电动喷涂机进行所述喷涂，在本发明中，所述电动喷涂机的喷头直径优选为0.5～2mm，更优选为0.8mm。
在本发明中，所述喷涂的参数优选包括：喷涂距离优选为10～20cm，喷枪压力优选为0.5～1MPa。
在本发明中，所述加热优选在管式炉中进行，所述加热的气氛优选为氮气。在本发明中，所述加热的温度优选为200～260℃，更优选为250℃；加热时间优选为10～20min，更优选为15min。
下面结合实施例对本发明提供的双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将4重量份的PBO纤维放入200重量份体积比为2：1.5甲基磺酸/三氟乙酸混合酸，磁力搅拌45小时后得到PBO纳米纤维分散液。将2.2重量份的硫酸铁加入PBO纳米纤维分散液中，通过高速匀质机(14000转)搅拌14分钟得到PBO纳米纤维酸溶胶，倒入培养皿中室温静置20小时获得PBO纳米纤维酸凝胶。再将PBO纳米纤维酸凝胶浸泡在去离子水中进行溶剂交换(该过程重复10次)得到PBO纳米纤维水凝胶，经在2MPa下60℃压机中压缩干燥20小时得到PBO纳米纤维纸。
将2重量份聚四氟乙烯颗粒(粒径为5微米)加入到1重量份的P(S-co-BCB-co-GMA)溶液(溶剂为二氯甲烷)中，通过高速匀质机(14000转)搅拌14分钟得到均匀混合溶液，采用电动喷涂机(喷头直径为1.5毫米)将其喷涂到PBO纳米纤维纸表面，放入220℃管式炉中(N2环境)加热15分钟得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸。
实施例2
将3重量份的PBO纤维放入300重量份体积比为1：0.5甲基磺酸/三氟乙酸混合酸，磁力搅拌40小时后得到PBO纳米纤维分散液。将4.5重量份的硫酸铁加入PBO纳米纤维分散液中，通过高速匀质机(12000转)搅拌10分钟得到PBO纳米纤维酸溶胶，倒入培养皿中室温静置10小时获得PBO纳米纤维酸凝胶。再将PBO纳米纤维酸凝胶浸泡在去离子水中进行溶剂交换(该过程重复8次)得到PBO纳米纤维水凝胶，经在1.5MPa下80℃压机中压缩干燥12小时得到PBO纳米纤维纸。
将1重量份聚四氟乙烯颗粒(粒径为1微米)加入到1.5重量份的P(S-co-BCB-co-GMA)溶液(溶剂为二氯甲烷)中，通过高速匀质机(12000转)搅拌10分钟得到均匀混合溶液，采用电动喷涂机(喷头直径为2毫米)将其喷涂到PBO纳米纤维纸表面，放入200℃管式炉中(N2环境)加热10分钟得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸。
实施例3
将6重量份的PBO纤维放入150重量份体积比为1：0.5甲基磺酸/三氟乙酸混合酸，磁力搅拌50小时后得到PBO纳米纤维分散液。将4重量份的硫酸铁加入PBO纳米纤维分散液中，通过高速匀质机(16000转)搅拌16分钟得到PBO纳米纤维酸溶胶，倒入培养皿中室温静置28小时获得PBO纳米纤维酸凝胶。再将PBO纳米纤维酸凝胶浸泡在去离子水中进行溶剂交换(该过程重复7次)得到PBO纳米纤维水凝胶，经在3MPa下70℃压机中压缩干燥22小时得到PBO纳米纤维纸。
将3重量份聚四氟乙烯颗粒(粒径为3微米)加入到1重量份的P(S-co-BCB-co-GMA)溶液(溶剂为二氯甲烷)中，通过高速匀质机(16000转)搅拌16分钟得到均匀混合溶液，采用电动喷涂机(喷头直径为1.2毫米)将其喷涂到PBO纳米纤维纸表面，放入240℃管式炉中(N2环境)加热20分钟得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸。
实施例4
将7重量份的PBO纤维放入700重量份体积比为1：1甲基磺酸/三氟乙酸混合酸，磁力搅拌60小时后得到PBO纳米纤维分散液。将7重量份的硫酸铁加入PBO纳米纤维分散液中，通过高速匀质机(15000转)搅拌10分钟得到PBO纳米纤维酸溶胶，倒入培养皿中室温静置24小时获得PBO纳米纤维酸凝胶。再将PBO纳米纤维酸凝胶浸泡在去离子水中进行溶剂交换(该过程重复6次)得到PBO纳米纤维水凝胶，经在1MPa下80℃压机中压缩干燥24小时得到PBO纳米纤维纸。
将5重量份聚四氟乙烯颗粒(粒径为3微米)加入到2重量份的P(S-co-BCB-co-GMA)溶液(溶剂为甲苯)中，通过高速匀质机(15000转)搅拌10分钟得到均匀混合溶液，采用电动喷涂机(喷头直径为0.8毫米)将其喷涂到PBO纳米纤维纸表面，放入250℃管式炉中(N2环境)加热10分钟得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸。
对比例1
按照实施例1的方法制备不含聚四氟乙烯颗粒和P(S-co-BCB-co-GMA)的PBO纳米纤维透波纸具体如下。
将4重量份的PBO纤维放入200重量份体积比为2：1.5甲基磺酸/三氟乙酸混合酸，磁力搅拌45小时后得到PBO纳米纤维分散液。将2.2重量份的硫酸铁加入PBO纳米纤维分散液中，通过高速匀质机(14000转)搅拌14分钟得到PBO纳米纤维酸溶胶，倒入培养皿中室温静置20小时获得PBO纳米纤维酸凝胶。再将PBO纳米纤维酸凝胶浸泡在去离子水中进行溶剂交换(该过程重复10次)得到PBO纳米纤维水凝胶，经在2MPa下60℃压机中压缩干燥20小时得到PBO纳米纤维纸。
对比例2
按照实施例2的方法制备不含聚四氟乙烯颗粒的双层结构P(S-co-BCB-co-GMA)/PBO纳米纤维透波纸具体如下。
将3重量份的PBO纤维放入300重量份体积比为1：0.5甲基磺酸/三氟乙酸混合酸，磁力搅拌40小时后得到PBO纳米纤维分散液。将4.5重量份的硫酸铁加入PBO纳米纤维分散液中，通过高速匀质机(12000转)搅拌10分钟得到PBO纳米纤维酸溶胶，倒入培养皿中室温静置10小时获得PBO纳米纤维酸凝胶。再将PBO纳米纤维酸凝胶浸泡在去离子水中进行溶剂交换(该过程重复8次)得到PBO纳米纤维水凝胶，经在1.5MPa下80℃压机中压缩干燥10小时得到PBO纳米纤维纸。
将1.5重量份的P(S-co-BCB-co-GMA)溶液(溶剂为二氯甲烷)中通过高速匀质机(12000转)搅拌10分钟得到均匀溶液，采用电动喷涂机(喷头直径为2毫米)将其喷涂到PBO纳米纤维纸表面，放入200℃管式炉中(N2环境)加热10分钟得到双层结构P(S-co-BCB-co-GMA)/PBO纳米纤维透波纸。
对比例3
按照实施例3的方法制备不含聚四氟乙烯颗粒和P(S-co-BCB-co-GMA)以及硫酸铁的PBO纳米纤维纸具体如下。
将6重量份的PBO纤维放入150重量份体积比为1：0.5甲基磺酸/三氟乙酸混合酸，磁力搅拌50小时后得到PBO纳米纤维分散液，通过高速匀质机(16000转)搅拌16分钟得到PBO纳米纤维酸溶胶，倒入培养皿中室温静置28小时获得PBO纳米纤维酸凝胶。再将PBO纳米纤维酸凝胶浸泡在去离子水中进行溶剂交换(该过程重复7次)得到PBO纳米纤维水凝胶，经在3MPa下70℃压机中压缩干燥22小时得到PBO纳米纤维纸。
性能测试
对实施例1～4和对比例1～3制备得到的透波纸的介电常数、介电损耗角正切值、拉伸强度、韧性、与水的接触角进行测试，测试标准及结果如表1所示。
表1实施例1～4和对比例1～3所得透波纸的性能
Figure BDA0003604570630000111
由以上实施例1～4和对比例1～3可知，本发明制备的双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸，有效的改善聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的介电性能、力学性能和疏水性能。本发明提供的聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸韧性为12.5～16.4MJ/m3、拉伸强度为254.3～281.8MPa、ε为1.94～2.14，tanδ为0.0127～0.0138、与的接触角为124～152°。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸，包括硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体和位于所述硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面的聚合物层，所述聚合物层的成分包括聚四氟乙烯和P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物；
所述双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的成分包括：
PBO纤维 3~10份；
硫酸铁 1.5~5份；
聚四氟乙烯 1~7份；
P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物 1~3份；
所述双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硫酸铁与PBO纤维酸分散液搅拌混合，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸溶胶，静置后得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶；
（2）将所述硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶浸泡于水中，进行溶剂交换，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶；
（3）对所述硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶进行压缩和干燥，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体；
（4）将聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-MMA)的混合溶液在硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面成膜，加热后得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸；
所述P(S-co-BCB-co-MMA)聚合物由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和4-乙烯基苯并环丁烯聚合得到。
2.权利要求1所述的双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硫酸铁与PBO纤维酸分散液搅拌混合，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸溶胶，静置后得到硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶；
（2）将所述硫酸铁改性PBO纳米纤维酸凝胶浸泡于水中，进行溶剂交换，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶；
（3）对所述硫酸铁改性PBO纳米纤维水凝胶进行压缩和干燥，得到硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体；
（4）将聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-MMA)的混合溶液在硫酸铁改性PBO纳米纤维纸基体表面成膜，加热后得到双层结构聚四氟乙烯/PBO纳米纤维透波纸。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述PBO纤维酸分散液的分散溶剂为甲基磺酸和三氟乙酸的混合酸，所述混合酸中甲基磺酸与三氟乙酸的体积比为1~2：0.5~1.5。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中搅拌混合的速率为12000~18000rpm，时间为10~20min；所述静置的时间为10~30h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中溶剂交换的次数为6~10次，单次溶剂交换的时间为4~6h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中压缩的压力为1~3MPa；所述干燥的温度为60~90℃，时间为12~24h。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-MMA)的混合溶液的制备方法为：
将聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-MMA)溶液高速均质混合，得到聚四氟乙烯与P(S-co-BCB-co-MMA)的混合溶液；
所述高速均质混合的转速为12000~18000rpm。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中成膜的方式为喷涂。
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