CN115353663A - 宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法 - Google Patents

宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115353663A
CN115353663A CN202210920149.6A CN202210920149A CN115353663A CN 115353663 A CN115353663 A CN 115353663A CN 202210920149 A CN202210920149 A CN 202210920149A CN 115353663 A CN115353663 A CN 115353663A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polypropylene
wave
foaming
microporous
loss
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210920149.6A
Other languages
English (en)
Inventor
龚鹏剑
金碧辉
李光宪
吴炳田
王素真
洪江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Long Chain Light Material Nanjing Technology Co ltd
Jiangsu Jitri Advanced Polymer Materials Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Long Chain Light Material Nanjing Technology Co ltd
Jiangsu Jitri Advanced Polymer Materials Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Long Chain Light Material Nanjing Technology Co ltd, Jiangsu Jitri Advanced Polymer Materials Research Institute Co Ltd filed Critical Long Chain Light Material Nanjing Technology Co ltd
Priority to CN202210920149.6A priority Critical patent/CN115353663A/zh
Publication of CN115353663A publication Critical patent/CN115353663A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/36—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0014—Use of organic additives
    • C08J9/0023—Use of organic additives containing oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0014—Use of organic additives
    • C08J9/0028—Use of organic additives containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/122—Hydrogen, oxygen, CO2, nitrogen or noble gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/06—CO2, N2 or noble gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/08—Supercritical fluid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/14—Copolymers of propene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本发明提供了一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，该聚丙烯微孔器件的基体为交联聚丙烯，是将含助交联剂的聚丙烯成型坯体经超临界流体发泡和辐照交联形成的，基体中具有均匀的泡孔结构，泡孔结构的平均孔径为25～230μm，发泡倍率在10倍以上，该聚丙烯微孔器件的介电常数在1～1.1之间，介电损耗小于8.5×10‑5，该聚丙烯微孔器件的比拉伸强度为45～80MPa。本发明通过先发泡、后辐照交联的方式制备聚丙烯微孔器件，可在改善聚丙烯微孔器件的力学性能的同时维持均匀的泡孔结构和高的发泡倍率，同时改善现有聚丙烯微孔器件的透波性能和力学性能。

Description

宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备 方法
技术领域
本发明属于透波器件及其制备技术领域，涉及一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法。
背景技术
随着5G时代的到来，电子信息技术跨入高频高速时代。市场对透波器件如雷达罩、天线罩等的透波性能提出了更高的要求。根据香农定理，为提升信号的传输速度，透波器件必须具备超低介电常数，即接近空气的介电常数1；为了降低信号在穿越器件过程中的损失，避免信号以热能的形式耗散掉，要求器件必须具有超低介电损耗。
聚丙烯(PP)因具有非极性柔性链结构，因而具有较低的介电常数(2.3)和超低的介电损耗(0.0005)，PP分子链还具有易于规程排列形成结晶结构的特点，使得其具有超低的信号损失率、高透波性、高力学强度与韧性、高耐化学性、高绝缘性以及可回收性，广泛应用于机械、电器、汽车、航天航空、信息通讯以及环保包装等领域。通过引入孔结构形成“泡孔壁-空气-泡孔壁”结构，可显著降低PP材料的介电常数和介电损耗，并显著减少信号与器件的阻抗不匹配性，得到超高透波与超低损耗的PP微孔器件；同时，孔结构可赋予微孔器件轻量化、保温隔热、减震降噪以及降低成本等优点。
通过传统的化学发泡法引入泡孔结构之比的PP微孔器件，存在着孔径不均一，泡孔尺寸大以及发泡倍率小等问题，这容易让信号产生反射而降低透波率，同时因引入的空气含量有限而无法有效改善器件的介电性能。采用超临界流体发泡技术制备的PP微孔器件，具有孔径较小，泡孔尺寸更均一，以及发泡倍率较大等特点，可显著提升信号的透过性、信号的传输速度，并可降低信号损失。因此，通过超临界流体发泡技术制备的PP微孔器件极具高透波优势。
但是，在PP材料中引入泡孔结构在带来前述一系列优势的同时，也引入了力学强度降低这一劣势。为得到高强度、高透波的PP微孔器件，需要对现有的PP微孔材料进行进一步的改性。通常，引入高交联结构可提升PP微孔材料的力学性能。现有技术采用的是先引入交联结构、后引入泡孔结构的方式来制备PP微孔材料，但是，该方法会抑制泡孔的生长从而降低发泡倍率，有碍于信号在PP微孔器件内的超高速与低损耗传输，导致其难以发挥发泡引入的孔结构所能带来的优势。因此，若能对现有改善PP微孔器件性能的方法进行改进，在不抑制泡孔生长和不限制发泡倍率的基础上引入交联结构，在改善PP微孔器件力学性能的同时维持器件的孔结构，对于进一步提升PP微孔器件的性能将产生积极的意义。
发明内容
针对现有技术在引入交联结构来改善PP微孔器件的力学性能时，容易造成发泡倍率降低以及透波性能下降的问题，本发明提供了一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法，以在改善PP微孔器件的力学性能的同时维持均匀的泡孔结构和高的发泡倍率，在不降低PP微孔器件透波性能的基础上有效改善其力学性能。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，该聚丙烯微孔器件的基体为交联聚丙烯，是将含助交联剂的聚丙烯成型坯体经超临界流体发泡和辐照交联形成的，基体中具有均匀的泡孔结构，泡孔结构的平均孔径为25～230μm，该聚丙烯微孔器件的介电常数在1～1.1之间，介电损耗小于8.5×10-5。
上述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的技术方案中，所述聚丙烯微孔器件具有优异的力学性能，该聚丙烯微孔器件的比拉伸强度为可达到45MPa以上、优选在45～80MPa之间。
进一步地，当压缩应变为40％时，该聚丙烯微孔器件的比压缩强度可达到7.5MPa以上、优选在7.5～10MPa之间；当弯曲程度为150％时，该聚丙烯微孔器件的比弯曲强度在25MPa以上、优选在25～35MPa之间。
上述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的技术方案中，所述聚丙烯微孔器件的发泡倍率在10倍以上，该聚丙烯微孔器件的发泡倍率通常在10～60倍之间，优选为10～35倍之间。
上述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的技术方案中，通过控制助交联剂的添加量和辐照剂量控制交联聚丙烯的交联程度，使聚丙烯微孔器件的凝胶含量为30wt％～58wt％。
聚丙烯微孔器件的凝胶含量的测定方法为：取聚丙烯微孔器件作为样品，用不锈钢滤网包裹好之后置于装有二甲苯溶剂的三口烧瓶中，于200℃加热回流72h，将样品和滤网取出后用无水乙醇洗涤两次再置于真空烘箱中于80℃干燥2h后称重；如此循环多次直至干燥后的样品质量差别可忽略不计，用下式计算凝胶含量Rgel：
Figure BDA0003777196100000021
上式中，W1为样品被滤网包裹前的质量，W2为滤网的质量，W3为最终干燥后滤网与样品的总质量。
本发明还提供了上述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与助交联剂熔融共混并热压成型，得到聚丙烯坯体；
(2)采用超临界流体对聚丙烯坯体进行溶胀并卸压发泡，冷却定型，得到聚丙烯发泡材料；
(3)将聚丙烯发泡材料在隔绝空气的条件下置于电子束中进行辐照，使聚丙烯发泡材料的分子链发生交联，得到聚丙烯微孔器件。
上述制备方法的技术方案中，聚丙烯坯体中助交联剂的含量优选为2wt％～3wt％。
上述制备方法的技术方案中，所述助交联剂包括苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸、四甲基丙烯酸季戊四醇酯、马来酸酐、马来酸二丙烯酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的至少一种。
上述制备方法的技术方案中，步骤(3)中的辐照剂量优选为10～30kGy。
上述制备方法的技术方案中，助交联剂的添加量和辐照剂量与聚丙烯发泡材料的分子链交联程度相关，具体的助交联剂的添加量和辐照剂量的选择，使聚丙烯微孔器件的凝胶含量达到30wt％～58wt％即可。
上述制备方法的技术方案中，一种可行的采用超临界流体对聚丙烯坯体进行溶胀并卸压发泡的方法为：将聚丙烯坯体置于高压釜中，向高压釜通入作为物理发泡剂的气体，控制高压釜的温度为143～149℃、控制高压釜的压力将作为物理发泡剂的气体转变为超临界流体状态，保持前述温度和压力直到物理发泡剂在聚丙烯坯体中达到溶胀平衡，然后泄压发泡，冷却定型，得到聚丙烯发泡材料。
进一步地，在溶胀渗透过程中，控制高压釜的压力为7.32～30MPa；所述作为物理发泡剂的气体可为N2、CO2或者惰性气体。
本发明的主要技术构思是通过辐照与助交联剂的配合在聚丙烯发泡材料中引入交联结构以改善聚丙烯微孔器件的力学性能，为了避免引入的交联结构对发泡过程造成不利影响，例如抑制泡孔生长和限制发泡倍率等，进而导致器件的透波性能降低，本发明采用了先发泡引入均匀的泡孔结构并实现高的发泡倍率之后，再通过辐照引发交联反应引入交联结构，辐照交联过程基本不影响已经发泡形成的泡孔结构，因而可以在确保泡孔结构和发泡倍率的基础上改善器件的力学性能，得到了宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案可以产生以下有益的技术效果：
1.本发明提供了一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件以及该器件的制备方法，其核心技术构思是先通过超临界流体发泡引入均匀的泡孔结构并达到高的发泡倍率，然后通过辐照引发聚丙烯发泡材料发生交联形成交联结构，由于辐照交联过程基本不影响已经发泡形成的泡孔结构，因而本发明可在确保泡孔结构和发泡倍率的基础上有效改善PP微孔器件的力学性能。可有效解决现有技术的方法存在的引入交联结构会抑制泡孔生长和限制发泡倍率的问题，同时优化了现有聚丙烯微孔器件的透波性能和力学性能，有效改善了聚丙烯器件的品质。
2.本发明通过实验证实，本发明提供的聚丙烯微孔器件具有均匀的泡孔结构和高的发泡倍率，平均孔径在25～230μm之间，发泡倍率可达到10～35倍。一方面，均匀的泡孔结构本身有利于改善器聚丙烯微孔件的力学性能，经过辐照交联可进一步提升聚丙烯微孔器件的力学性能，该聚丙烯微孔器件的比拉伸强度为可达到45MPa以上；另一方面，均匀的泡孔结构和高的发泡倍率可赋予器件超低介电常数和超低介电损耗，使得本发明提供的聚丙烯微孔器件的介电常数在1～1.1之间，介电损耗小于8.5×10-5。本发明还通过实验证实，本发明提供的聚丙烯微孔器件的透波率可以达到98％以上，具有优异的透波性能。本发明提供的聚丙烯微孔器件的高强度和高透波性能，可以更好地推进聚丙烯微孔器件的实际应用。
3.本发明提供的聚丙烯微孔器件的制备方法的工艺简单，采用现有的生产设备技术实现生产，无需增加投入来配备新的设备和工艺过程，容易实现规模化生产，有利于在工业实践中推广应用。
附图说明
图1是加入不同比例的助交联剂制备的PP透波板的凝胶含量测试结果。
图2是实施例1以助交联剂含量为2wt％的PPR坯体在发泡温度为143℃、145℃、147℃、149℃时制备的聚丙烯发泡板的SEM图。
图3是实施例1以助交联剂含量为2wt％的PPR坯体在发泡温度为143℃、145℃、147℃、149℃时制备的聚丙烯发泡板的发泡倍率测试结果。
图4是实施例1、对比例1和对比例2在145℃发泡并经过辐照交联制备的PP透波板的拉伸应力-应变曲线。
图5是实施例1、对比例1和对比例2在145℃发泡并经过辐照交联制备的PP透波板的压缩应力-应变曲线。
图6是实施例1、对比例1和对比例2在145℃发泡并经过辐照交联制备的PP透波板的弯曲强度随辐照剂量的变化曲线。
图7是以助交联剂含量为2wt％的PPR坯体在不同的发泡温度下发泡并经过辐照交联制备的PP透波板的透波率与反射率随发泡倍率的变化曲线，其中的实线代表透波率，虚线代表反射率。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法作进一步的说明。以下所描述实施例仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明的发明内容和实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下述各实施例中，采用的聚丙烯为无规共聚聚丙烯(PPR)，其密度为0.9g/cm3，在230℃及2.16kg负荷下熔体流动指数为1.5g/10min。
实施例1
本实施例中，添加不同比例的助交联剂制备聚丙烯微孔器件，步骤如下：
(1)将PPR粒料和助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)投入双螺杆挤出机中，在180℃熔融共混并挤出造粒，将所得共混物粒料置于80℃的真空烘箱中干燥2h，然后将烘干的共混物粒料在190℃下的真空模压机上热压成型，得到尺寸为130mm*130mm*3.5mm的板材，即PPR坯体。该步骤中制备得到了TAIC含量分别为2wt％和4wt％的两种PPR坯体。
(2)将步骤(1)制备的PPR坯体分别置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入作为物理发泡剂的CO2数次以排出高压反应釜中的空气，然后设定高压反应釜的温度(分别设定为143℃、145℃、147℃、149℃)，待高压反应釜中的温度接近设定温度时，向高压反应釜中通入CO2至高压反应釜的压力为13MPa，控制高压腔体的温度为设定温度、压力为13MPa进行溶胀，直到发泡剂在PPR坯体中达到溶胀平衡(溶胀时间约为1h)，然后快速泄压发泡，冷却定型，得到一系列PP发泡板。
(3)将步骤(2)制备的一系列聚丙烯发泡板置于真空条件下的电子束(能量1.6MeV，吸收剂量率100kGy/h)中进行辐照使聚丙烯分子链发生化学交联，分别控制辐照剂量为0kGy、10kGy、20kGy、30kGy、50kGy、100kGy、200kGy和400kGy，得到一系列交联程度不同的聚丙烯微孔器件，简称PP透波板。
对比例1
本对比例的操作与实施例1基本相同，不同之处仅在于，步骤(1)中不加入助交联剂。
实施例2
本实施例中，测试实施例1和对比例1中加入不同比例的助交联剂制备的PP透波板的凝胶含量，以比较它们的交联程度的差异。
分别取实施例1和对比例1制备的PP透波板作为样品，用200mesh的不锈钢滤网包裹好之后置于装有二甲苯溶剂的三口烧瓶中，于200℃加热回流72h，将样品和滤网取出后用无水乙醇洗涤两次再置于真空烘箱中于80℃干燥2h后称重。如此循环多次直至干燥后的样品质量差别可忽略不计，并用下式计算凝胶含量Rgel：
Figure BDA0003777196100000061
上式中，W1为实验前称取的样品质量，W2为滤网的质量，W3为最终干燥后滤网与样品的总质量。
图1是加入不同比例的助交联剂制备的PP透波板的凝胶含量测试结果。由图1可知，对于未加入助交联剂的PP透波板，其中的凝胶含量几乎为0，说明其中基本未出现交联结构；在加入助交联剂后，在辐照剂量为10kGy时即出现了较高的凝胶含量，之后随着辐照剂量的增加，凝胶含量逐渐增加，当辐照剂量高于30kGy时，凝胶含量的变化趋缓。当PPR坯体中助交联剂含量为2wt％和4wt％时，制备的PP透波板的凝胶含量差异不是很明显。
实施例3
本实施例中，通过扫描电子显微镜(SEM)对实施例1制备的PP发泡板的孔结构进行表征，同时测试其发泡倍率。
取实施例1以助交联剂含量为2wt％的PPR坯体在发泡温度为143℃、145℃、147℃、149℃时制备的PP发泡板，在液氮下脆断并对断面进行喷金处理，之后进行SEM测试，结果如图2所示。图2的(a)～(d)图对应的发泡温度分别为143℃、145℃、147℃、149℃。通过排水法测定PP发泡板的密度，并以此为基础计算得到PP发泡板的发泡倍率，结果如图3和表1所示。根据SEM图统计在各条件下制备的PP发泡板的平均泡孔尺寸，结果如表1所示。
我们在实验过程中通过对辐照交联前后的样品进行孔结构的对比观察和发泡倍率的测试发现，发泡之后的辐照交联过程并不影响材料的泡孔结构和发泡倍率，即辐照剂量和助交联剂的含量都不影响泡孔结构和发泡倍率，因而本发明通过辐照交联形成的PP透波板的泡孔结构和发泡倍率与辐照交联前的PP发泡板的泡孔结构和发泡倍率是基本一致的，具体如表1所示。
表1 PP发泡板和PP透波板的孔结构参数
Figure BDA0003777196100000071
由表1可知，通过控制发泡温度，可以调整PP发泡板和PP透波板的泡孔尺寸和发泡倍率，当发泡温度为143～149℃时，PP发泡板和PP透波板的发泡倍率在18～32之间。在实际应用中，可根据实际应用需求来选择合适的发泡温度，以调控PP透波板的泡孔尺寸和发泡倍率。
实施例4
本实施例中，测试实施例1和对比例1制备的PP透波板的拉伸性能。
为了了解辐照对PP透波板拉伸强度和断裂伸长率的影响，在万能材料试验机上对PP透波板样品按GB/T 6344-2008的标椎进行拉伸测试。取实施例1和对比例1在145℃发泡并经过辐照交联制备得到的PP透波板，通过激光切割成同一拉伸样条形状，放置72h后再进行拉伸测试，测试时的拉伸速率为15mm/min，拉伸环境为标准实验室环境。
图4是实施例1和对比例1在145℃发泡并经过辐照交联制备的PP透波板的拉伸应力-应变曲线。由图4的(a)图可看出，当不添加助交联剂时，在10kGy的辐照剂量下构建的微交联网络提升了PP透波板的拉伸强度与断裂伸长率，随辐照剂量的增加，其拉伸强度和断裂伸长率呈现下降趋势，该现象主要与PP透波板的辐照降解有关，辐照导致PP降解产生小分子，PP分子链的断裂使得材料的拉伸强度和断裂伸长率降低。由图(b)(c)可知，加入助交联剂并引入辐照可有效改善PP透波板的降解行为，因在添加助交联剂后PP发泡板在辐照后产生了交联结构。当PPR坯体中助交联剂的含量为2wt％时，经20kGy的辐照剂量辐照后，得到的PP透波板具有最佳的比拉伸强度，高达72.6MPa。
实施例5
本实施例中，测试实施例1和对比例1制备的PP透波板的压缩性能。
为了了解辐照对PP透波板压缩强度的影响，在万能材料试验机上对PP透波板样品按GB/T 6669-2008进行压缩测试。取实施例1和对比例1在145℃发泡并经过辐照交联制备得到的PP透波板，用线刀切割机裁成尺寸为10mm×10mm的标椎正方形样品，样品的厚度大于8mm，放置72h再进行压缩测试，测试时的压缩量选定为40％，压缩环境为标准实验室环境。
图5是实施例1和对比例1在145℃发泡并经过辐照交联制备的PP透波板的压缩应力-应变曲线。由图5的(a)图可看出，当不添加助交联剂时，在0kGy辐照剂量制备的PP透波板具有最大的压缩强度，该现象再一次证实，对于未加入助交联剂制备的PP透波板，辐照以降解为主。由图5的(b)(c)图可知，加入助交联剂并引入辐照可显著改善PP透波板的降解行为，因在添加助交联剂后PP发泡板在辐照后产生了交联结构。当PPR坯体中助交联剂的含量为2wt％时，经30kGy的辐照剂量辐照后，得到的PP透波板具有最佳的比压缩强度，为9.8MPa。
实施例6
本实施例中，测试实施例1和对比例1制备的PP透波板的压缩性能。
为了了解到辐照对PP透波板弯曲强度的影响，在万能材料试验机上对PP透波板样品按SG232-81进行弯曲测试。取实施例1和对比例1在145℃发泡并经过辐照交联制备得到的PP透波板，通过线刀切割机制备成尺寸为80mm×15mm×10mm的条状样品，放置72h再进行弯曲测试，测试时控制弯曲程度为150％，实验环境为标准实验室环境。
图6是实施例1和对比例1在145℃发泡并经过辐照交联制备的PP透波板的弯曲强度随辐照剂量的变化曲线。由图6可知，相对于不添加助交联剂的情况，在添加助交联剂并施加辐照进行交联后，可有效提升PP透波板的弯曲强度。当PPR坯体中助交联剂的含量为2wt％时，经30kGy的辐照剂量辐照后，得到的PP透波板具有最佳的比弯曲强度，比弯曲强度达到了31MPa。
实施例7
本实施例中，测试实施例1和对比例1制备的PP透波板的高频介电性能。
通过矢量网络分析仪和分离式谐振腔(SPDR)夹具，依据分离式谐振腔法对PP透波板在20GHz和32GHz的频率下进行介电性能测试，以了解PP透波板的介电常数与介电损耗。取实施例1和对比例1在143℃、145℃发泡并经过辐照交联制备得到的PP透波板，具体包括4个PP透波板样品，分别为不添加助交联剂、经0kGy的辐照剂量辐照后制备的PP透波板(样品1)，不添加助交联剂、经30kGy的辐照剂量辐照后制备的PP透波板(样品2)，添加2wt％助交联剂、经30kGy的辐照剂量辐照后制备的PP透波板(样品3)，添加4wt％助交联剂、经30kGy的辐照剂量辐照后制备的PP透波板(样品4)，将以上4个样品切割成尺寸为35mm×35mm×0.5mm的片材后放入SPDR夹具进行测试，实验环境为标准实验室环境。介电常数与介电损耗的测试结果如表2～3所示。
表2 PP透波板的介电常数测试结果
Figure BDA0003777196100000091
表3 PP透波板的介电损耗测试结果
Figure BDA0003777196100000092
分析表2与表3中的数据可知，当不添加助交联剂时，辐照导致PP降解产生的小分子并不影响PP透波板的介电常数，因为孔结构和发泡倍率基本未因辐照而发生变化，但辐照导致的PP降解却显著影响了PP透波板的介电损耗，因为在高频下PP降解产生的极性小分子的存在会提高PP透波板的损耗。对于不添加助交联剂的情况，随着测试频率的增加，PP透波板的介电常数基本没有变化，但介电损耗则随测试频率的增加而增加，其原因是测试频率的提升使更小尺度的分子对信号的传输产生了影响。
当添加助交联剂并施加辐照后，对PP透波板的介电常数基本没有影响，但可以避免因PP在辐照过程中PP降解而造成的介电损耗增加的情况。因此，本发明通过加入助交联剂并在发泡后施加辐照进行后交联，可以得到高强度、超低介电常数与损耗的高透波PP微孔器件。
进一步地，测试了以助交联剂含量为2wt％的PPR坯体在不同的发泡温度下发泡并经过30kGy的辐照剂量辐照交联制备的PP透波板的透波率与反射率，结果如图7所示，由图7可知，当本发明制备的PP透波板的发泡倍率接近30时，PP透波按的透波率达到了98％以上。
实施例8
本实施例中，制备聚丙烯微孔器件，步骤如下：
(1)将PPR粒料和助交联剂马来酸二丙烯酯投入双螺杆挤出机中，在180℃熔融共混并挤出造粒，将所得共混物粒料置于80℃的真空烘箱中干燥2h，然后将烘干的共混物粒料在190℃下的真空模压机上热压成型，得到尺寸为130mm*130mm*3.5mm的板材，即PPR坯体，该PPR坯体中助交联剂的含量为3wt％。
(2)将步骤(1)制备的PPR坯体分别置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入作为物理发泡剂的CO2数次以排出高压反应釜中的空气，然后设定高压反应釜的温度为146℃，待高压反应釜中的温度接近设定温度时，向高压反应釜中通入CO2至高压反应釜的压力为20MPa，控制高压腔体的温度为146℃、压力为20MPa进行溶胀，直到发泡剂在PPR坯体中达到溶胀平衡(溶胀时间约为1h)，然后快速泄压发泡，冷却定型，得到PP发泡板。
(3)将步骤(2)制备的聚丙烯发泡板置于真空条件下的电子束(能量1.6MeV，吸收剂量率100kGy/h)中进行辐照使聚丙烯分子链发生化学交联，控制辐照剂量为25kGy，得到聚丙烯微孔器件，简称PP透波板。

Claims (10)

1.一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，其特征在于，该聚丙烯微孔器件的基体为交联聚丙烯，是将含助交联剂的聚丙烯成型坯体经超临界流体发泡和辐照交联形成的，基体中具有均匀的泡孔结构，泡孔结构的平均孔径为25～230μm，该聚丙烯微孔器件的介电常数在1～1.1之间，介电损耗小于8.5×10-5。
2.根据权利要求1所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，其特征在于，该聚丙烯微孔器件的比拉伸强度为45～80MPa。
3.根据权利要求1所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，其特征在于，该聚丙烯微孔器件的发泡倍率在10倍以上。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，其特征在于，通过控制助交联剂的添加量和辐照剂量控制交联聚丙烯的交联程度，使聚丙烯微孔器件的凝胶含量为30wt％～58wt％。
5.权利要求1至4中任一权利要求所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与助交联剂熔融共混并热压成型，得到聚丙烯坯体；
(2)采用超临界流体对聚丙烯坯体进行溶胀并卸压发泡，冷却定型，得到聚丙烯发泡材料；
(3)将聚丙烯发泡材料在隔绝空气的条件下置于电子束中进行辐照，使聚丙烯发泡材料的分子链发生交联，得到聚丙烯微孔器件。
6.根据权利要求5所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的制备方法，其特征在于，聚丙烯坯体中助交联剂的含量为2wt％～3wt％。
7.根据权利要求5所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的制备方法，其特征在于，助交联剂包括苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸、四甲基丙烯酸季戊四醇酯、马来酸酐、马来酸二丙烯酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求5所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的辐照剂量为10～30kGy。
9.根据权利要求5至8中任一权利要求所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的制备方法，其特征在于，采用超临界流体对聚丙烯坯体进行溶胀并卸压发泡的方法如下：将聚丙烯坯体置于高压釜中，向高压釜通入作为物理发泡剂的气体，控制高压釜的温度为143～149℃、控制高压釜的压力将作为物理发泡剂的气体转变为超临界流体状态，保持前述温度和压力直到物理发泡剂在聚丙烯坯体中达到溶胀平衡，然后泄压发泡，冷却定型，得到聚丙烯发泡材料。
10.根据权利要求9所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的制备方法，其特征在于，控制高压釜的压力为7.32～30MPa。
CN202210920149.6A 2022-08-02 2022-08-02 宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法 Pending CN115353663A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210920149.6A CN115353663A (zh) 2022-08-02 2022-08-02 宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210920149.6A CN115353663A (zh) 2022-08-02 2022-08-02 宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115353663A true CN115353663A (zh) 2022-11-18

Family

ID=84032449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210920149.6A Pending CN115353663A (zh) 2022-08-02 2022-08-02 宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115353663A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116903950A (zh) * 2023-09-12 2023-10-20 德星技术（苏州）有限公司 一种光滑表面的进水隔网及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116903950A (zh) * 2023-09-12 2023-10-20 德星技术（苏州）有限公司 一种光滑表面的进水隔网及其制备方法
CN116903950B (zh) * 2023-09-12 2023-12-01 德星技术（苏州）有限公司 一种光滑表面的进水隔网及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112759826B (zh) 可发泡聚丙烯组合物和发泡聚丙烯及其制备方法
CN115353663A (zh) 宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法
CN112538162B (zh) 改性芳纶聚合体、芳纶铸膜液、锂电池隔膜及制备方法和锂电池
CN109689755B (zh) 可发泡乙烯聚合物
CN110372962B (zh) 一种交联型poss/pp复合隔膜、制备方法及应用
JPS60228122A (ja) ポリエチレン極薄フイルムの製造方法
CN108997525B (zh) 一种具有均匀细孔的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法
CN113072734B (zh) 一种热致液晶聚合物微孔泡沫材料及其制备方法
WO2021179645A1 (zh) 一种模内一次发泡成型工艺及发泡制品
CN115651382B (zh) 一种可生物降解泡沫塑料及其制备方法
CN111333961A (zh) 一种吸波材料及其制备方法
CN111978585A (zh) 具有三峰泡孔结构的聚合物发泡材料的制备方法及其应用
JP6616506B2 (ja) 高空孔率微孔性ポリエチレン
CN114797697B (zh) 双马来酰亚胺树脂中空聚合物微球及其制备方法和改性氰酸酯树脂的方法
Ahmad et al. Development of natural rubber foam with water as a blowing agent via microwave and convection heating methods
CN110746633B (zh) 一种微孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法
DK159928B (da) Fremgangsmaade til fremstilling af emner af ekspanderet, tvaerbundet polyethylen med lukkede celler
Zhang et al. Lightweight polymethacrylimide based composites foam with efficient infrared stealth and microwave transparent performance
CN115073797A (zh) 通过分子结构调控优化聚丙烯在超临界流体中发泡行为的方法
Xia et al. Multilayer cross‐linking polyetherimide/Ti3C2Tx MXenes material with pores channel structure for electromagnetic interference shielding
CN104761668B (zh) 一种微波加热非极性单体的本体聚合方法
CN113969015A (zh) 一种微孔聚乙烯发泡材料及其制备方法
CN109096674B (zh) 一种氧化石墨烯基泡沫吸波基材及其制备方法
CN111825877B (zh) 聚丙烯发泡材料及其制备方法
JP2023541736A (ja) 高効率かつ低コストで環境にやさしい物理的発泡材料を調製する方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Guangxian

Inventor after: Jin Bihui

Inventor after: Gong Pengjian

Inventor after: Wu Bingtian

Inventor after: Wang Suzhen

Inventor after: Hong Jiang

Inventor before: Gong Pengjian

Inventor before: Jin Bihui

Inventor before: Li Guangxian

Inventor before: Wu Bingtian

Inventor before: Wang Suzhen

Inventor before: Hong Jiang

CB03 Change of inventor or designer information