CN116376162A - 一种超宽频的聚丙烯吸波材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于吸波材料技术领域，提供了一种超宽频的聚丙烯吸波材料及其制备方法和应用，采用发泡聚丙烯、发泡聚丙烯阻燃母粒、高导炭黑、超导碳纳米管、硅烷偶联剂、聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵、硅氧烷稳泡剂、抗氧剂作为原料组分，在30‑100MHz频段，反射率低于‑10db，在100‑300MHz频段，反射率低于‑10db，在300‑600MHz频段，反射率低于‑20db，在600MHz‑1GHz频段，反射率低于‑25db；在1GHz‑40GHz频段，反射率低于‑28db；环保无卤，阻燃达到B1级，氧指数≥30，成型后密度＜45Kg/m3，比同属聚丙烯吸波材料更耐抗拉、耐抗剪。

Description

一种超宽频的聚丙烯吸波材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及吸波材料技术领域，更具体地，涉及一种超宽频的聚丙烯吸波材料及其制备方法和应用。
背景技术
吸波材料，指能吸收或者大幅减弱其表面接收到的电磁波能量，从而减少电磁波的干扰的一类材料。传统使用的吸波材料为聚氨酯吸波材料，虽然聚氨酯吸波材料有较好的吸波性能及安全性能，但其也有很多缺陷，比如易吸附粉尘而影响性能、易吸收水蒸气增加质量而影响性能及寿命、质地软不易安装等。因此，目前国内普遍使用聚丙烯吸波材料代替聚氨酯吸波材料。但是，聚丙烯吸波材料为了保证吸波材料的基本性能，大部分都存在密度比较高(普遍在55-75Kg/m3)、阻燃性能比较差(普遍氧指数在18.5-22之间，很难或勉强达到最基本的B2级阻燃等级)、拉伸强度比较差(在包装、运输、安装过程容易变形或折断)、吸波性能差(普遍在30-600MHz内反射率不超过-10db)的产品缺陷。造成这些缺陷的主要原因是：密度减小、阻燃性能提高以及强度增加，以上任意一项性能的改变都会使吸波性能变差，导致聚丙烯吸波材料不能在有效环境中使用。而如果保证了聚丙烯吸波材料的吸波性能，则其余性能(主要是阻燃性能)又远不及传统的聚氨酯吸波材料。
因此，亟需开发一种新的聚丙烯吸波材料，克服目前聚丙烯吸波材料存在的缺陷，使得聚丙烯吸波材料在超宽频范围内(即30MHz-40GHz)具有优秀的吸波性能，阻燃性能优秀，密度小、轻便，耐抗拉，耐抗剪等。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种超宽频的聚丙烯吸波材料及其制备方法和应用。本发明提供的超宽频的聚丙烯吸波材料在超宽频范围(30MHz-40GHz)的吸波性能优异，在30-100MHz频段，反射率低于-10db，在100-300MHz频段，反射率低于-10db，在300-600MHz频段，反射率低于-20db，在600MHz-1GHz频段，反射率低于-25db；在1GHz-40GHz频段，反射率低于-28db；环保无卤，阻燃性能达到B1级，氧指数≥30；成型后密度＜45Kg/m3，比同属聚丙烯材料更轻盈，易安装；拉伸强度＞0.69Mpa，断裂应变＞19％，75％压缩强度＞500Kpa，比同属聚丙烯吸波材料更耐抗拉、耐抗剪。
本发明的第一方面提供一种超宽频的聚丙烯吸波材料。
具体地，一种超宽频的聚丙烯吸波材料，包括如下原料组分：
发泡聚丙烯、
发泡聚丙烯阻燃母粒、
高导炭黑、
超导碳纳米管、
硅烷偶联剂、
聚乙烯蜡、
镀镍硅酸钙、
聚磷酸铵、
硅氧烷稳泡剂、
抗氧剂。
本发明采用发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚丙烯阻燃母粒(EPP阻燃母粒)、高导炭黑、超导碳纳米管、硅烷偶联剂、聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵(APP)、硅氧烷稳泡剂、抗氧剂作为聚丙烯吸波材料的原料。本发明通过组分的调整，使得各组分能够起到相互作用，最终使得聚丙烯吸波材料具有优异的超宽频吸波性能，而且阻燃性能好，密度小，耐抗拉，耐抗剪。其中，以发泡聚丙烯作为基体；硅烷偶联剂主要起到分散连接的作用；聚乙烯蜡主要起到增光增亮，增加产品原料在熔融时的流动性和分散性，使产品原料充分分散均匀的作用。聚磷酸铵的分解温度在250℃以上，分解出的气体可以灭火，可提高聚丙烯吸波材料的阻燃性能。镀镍硅酸钙具有耐高温性能(可耐1540℃高温)，不仅可作为一种协同阻燃剂，与聚磷酸铵配合使用具有优异的阻燃效果，而且具备补强作用，可改善EPP发泡成型制品的物理性能，可强化韧度，使制品耐抗拉、耐压强。另外，镀镍硅酸钙还具备导电性，可形成更多的导电网络，对提高材料吸波性能起到积极的作用，有助于实现超宽频吸收。
优选地，所述镀镍硅酸钙的纤维直径为4-6μm。
高导炭黑是一种新型的高结构、超高导电碳黑，粒度细，比表面积大，导电性能优异。本发明采用的高导炭黑例如有DENKA乙炔炭黑li400、卡博特CSX946、卡博特CSX946F、卡博特VXC72R、卡博特VXC72、卡博特VXC72R、卡博特VXC500。
超导碳纳米管是指具有优异的导电性、导热性的碳纳米管。本发明采用的超导碳纳米管例如有普乐司超导碳纳米管、卡博特Cabot CNS。
优选地，按照质量份计，所述聚丙烯吸波材料，包括如下原料组分：
Figure BDA0004195685360000031
进一步优选地，按照质量份计，所述聚丙烯吸波材料，包括如下原料组分：
Figure BDA0004195685360000032
优选地，所述发泡聚丙烯与发泡聚丙烯阻燃母粒的质量比为(1-1.5)：1。
优选地，所述聚磷酸铵与镀镍硅酸钙的质量比为(1.3-2.5)：1。
进一步优选地，所述聚磷酸铵与镀镍硅酸钙的质量比为2：1。
优选地，所述聚磷酸铵为亿来新材料高聚磷酸铵APP-II和/或长丰化工CF-APP。
进一步优选地，所述聚磷酸铵为亿来新材料高聚磷酸铵APP-II。
优选地，所述聚丙烯吸波材料的原料组分还包括B1级阻燃液，所述B1级阻燃液包括百川防火BC-1018、上海煦凡化工XF-630、友邦YB-653中的至少一种。
优选地，所述发泡聚丙烯阻燃母粒包括如下原料组分：磷氮系阻燃剂、发泡聚丙烯、聚乙烯蜡。
进一步优选地，按照质量份计，所述发泡聚丙烯阻燃母粒包括如下原料组分：磷氮系阻燃剂8-12份、发泡聚丙烯18-22份、聚乙烯蜡0.5-1.5份；所述聚丙烯吸波材料中磷氮系阻燃剂的质量份数为8-12份。
更优选地，按照质量份计，所述发泡聚丙烯阻燃母粒包括如下原料组分：磷氮系阻燃剂9-11份、发泡聚丙烯20-21份、聚乙烯蜡1-1.5份；所述聚丙烯吸波材料中磷氮系阻燃剂的质量份数为10-11份。
优选地，所述聚丙烯吸波材料的原料组分还包括具有核壳结构的钛酸钡复合材料，所述核为水包油微乳液，所述壳为钛酸钡。
进一步优选地，按照质量份计，所述聚丙烯吸波材料的原料组分还包括具有核壳结构的钛酸钡复合材料1-5份。
更优选地，按照质量份计，所述聚丙烯吸波材料的原料组分还包括具有核壳结构的钛酸钡复合材料1-3份。
优选地，所述具有核壳结构的钛酸钡复合材料的粒径为10-100nm。
进一步优选地，所述具有核壳结构的钛酸钡复合材料的粒径为20-80nm。
优选地，所述抗氧剂为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯(抗氧剂1076)。
所述聚丙烯吸波材料的原料组分的纯度＞99％。
本发明的第二方面提供一种超宽频的聚丙烯吸波材料的制备方法。
一种超宽频的聚丙烯吸波材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将发泡聚丙烯、发泡聚丙烯阻燃母粒、高导炭黑、超导碳纳米管、硅烷偶联剂、混合进行第一次混炼，制得第一混合料；
(2)在第一混合料中加入聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵、硅氧烷稳泡剂和抗氧剂，进行第二次混炼，制得第二混合料；
(3)将第二混合料熔融分散，塑化，挤出，制得第一颗粒；
(4)将第一颗粒再次进行熔融分散，塑化，挤出，制得第二颗粒；
(5)将第二颗粒进行二氧化碳发泡，制得发泡后的颗粒；所述二氧化碳发泡不添加发泡剂；
(6)将发泡后的颗粒预压，成型，干燥，制得所述聚丙烯吸波材料。
优选地，步骤(1)中，所述发泡聚丙烯阻燃母粒的制备方法，包括如下步骤：
先将磷氮系阻燃剂与发泡聚丙烯常温搅拌8-12分钟，然后加入聚乙烯蜡，在110-130℃混炼25-35分钟，通过螺杆挤出机熔融分散，挤出，再次投入螺杆挤出机中挤出，制得发泡聚丙烯阻燃母粒。
优选地，步骤(1)中，所述超导碳纳米管在混炼前，还包括先研磨成粉状超导碳纳米管。
优选地，所述粉状超导碳纳米管的粒径为30-50nm。
进一步优选地，所述粉状超导碳纳米管的粒径为40-45nm。
优选地，步骤(1)中，所述第一次混炼的温度为100-200℃，所述第一次混炼的时间为20-40分钟。
优选地，步骤(2)中，所述第二次混炼的温度为100-200℃，所述第二次混炼的时间为20-40分钟。
优选地，所述第一次混炼和第二次混炼在恒温控制搅拌机中进行，采用旋转搅拌的方式，转速大于250转/分钟。
优选地，所述镀镍硅酸钙的制备方法，包括如下步骤：
先用钯将硅酸钙活化，再将活化后的硅酸钙浸入含镍镀液中，制得所述镀镍硅酸钙。
优选地，步骤(3)和步骤(4)中，所述熔融分散通过双螺杆挤压机进行。
优选地，步骤(3)和步骤(4)中，所述熔融分散的温度为160-180℃，所述熔融分散的时间为30-50分钟。
优选地，步骤(3)中，所述第一颗粒的颗粒直径为0.5-1.5mm。
优选地，步骤(4)中，所述第二颗粒的颗粒直径为0.5-1.5mm。
优选地，步骤(5)中，所述二氧化碳发泡的步骤如下：
将第二颗粒投入耐高压反应釜中，控制温度为135-155℃，通入二氧化碳，使耐高压反应釜内压力达到3-5MPa，温度保持在135-155℃，进行发泡7-9小时，使得发泡倍数大于22倍，制得发泡后的颗粒。
进一步优选地，步骤(5)中，所述二氧化碳发泡的步骤如下：
将第二颗粒投入耐高压反应釜中，控制温度为140-150℃，通入二氧化碳，使耐高压反应釜内压力达到3.5-4MPa，温度保持在140-150℃，进行发泡8-9小时，制得发泡后的颗粒。
优选地，步骤(6)中，所述干燥后，还包括喷淋和/或浸泡B1级阻燃液，再次干燥，制得所述聚丙烯吸波材料。预压，成型，干燥后的EPP颗粒(发泡后的颗粒)喷淋和/或浸泡B1级阻燃液，可在EPP颗粒表面形成一层透波的B1级阻燃膜，防止在制备过程中出现阻燃剂团聚导致局部阻燃性能下降的问题，进一步提高聚丙烯吸波材料的阻燃性能。
优选地，所述预压的压力为3-5MPa。
优选地，所述预压的时间为7-9小时。
优选地，所述干燥的温度为30-45℃，所述干燥的时间为10-14小时。
优选地，所述再次干燥的温度为30-45℃，所述再次干燥的时间为10-14小时。
优选地，步骤(6)中，所述喷淋和/或浸泡阻燃液的时间为10-24小时。喷淋和/或浸泡阻燃液至所有产品被阻燃液浸泡或覆盖即可。
优选地，步骤(2)中，所述加入聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵、硅氧烷稳泡剂和抗氧剂的同时，还包括加入具有核壳结构的钛酸钡复合材料。
优选地，所述具有核壳结构的钛酸钡复合材料的制备方法，包括如下步骤：
在水包油微乳液中加入钡盐和钛盐混合，再加入共沉淀剂或共沉淀剂的水溶液所制成的微乳液，进行混合反应，形成具有核壳结构的钛酸钡复合材料。
上述具有核壳结构的钛酸钡复合材料的制备方法的优点是利用微乳液的微观环境，较好地控制钛酸钡的粒子形状和分散性，粒子尺寸小，不易团聚。
优选地，所述共沉淀剂为草酸。
优选地，所述水包油微乳液为采用水、乳化剂混合，再加入油相溶剂混合制得。
优选地，所述乳化剂为Span60、Span80、Tween40、Tween60、Tween80中的至少一种。
优选地，所述油相溶剂为油酸、正己烷、环己烷中的至少一种。
本发明的第三方面提供一种超宽频的聚丙烯吸波材料的应用。
一种超宽频的聚丙烯吸波材料在制备吸收或减弱电磁波设备中的应用。
一种超宽频的聚丙烯吸波材料在微波暗室领域或制备电磁屏蔽材料中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的聚丙烯吸波材料的原料组分包括发泡聚丙烯、发泡聚丙烯阻燃母粒、高导炭黑、超导碳纳米管、硅烷偶联剂、聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵、硅氧烷稳泡剂、抗氧剂，本发明提供的聚丙烯吸波材料在超宽频范围的吸收性能优异，在30-100MHz频段，反射率低于-10db，在100-300MHz频段，反射率低于-10db，在300-600MHz频段，反射率低于-20db，在600MHz-1GHz频段，反射率低于-25db；在1GHz-40GHz频段，反射率低于-28db；本发明提供的聚丙烯吸波材料的超宽频吸收性能已经达到了市面上“聚丙烯吸波材料-铁氧体复合材料”的水平；现有技术通过添加卤系阻燃剂，使得产品很容易达到阻燃B1级，以及氧指数＞30，但是卤系阻燃剂有毒，对人体危害大，而本发明在保证材料环保无卤的基础上，阻燃能够达到B1级，氧指数≥30，而且不影响聚丙烯吸波材料的吸波性能；成型后密度＜45Kg/m3，比同属聚丙烯材料更轻盈，易安装；拉伸强度＞0.69Mpa，断裂应变＞19％，75％压缩强度＞500Kpa，达到标准要求，比同属聚丙烯吸波材料更加耐抗拉、耐抗剪；
(2)本发明还添加了具有核壳结构的钛酸钡复合材料来制备聚丙烯吸波材料，核为水包油微乳液，壳为钛酸钡，由于核为均匀且粒径小的水包油微乳液，所以具有核壳结构的钛酸钡复合材料的粒径也较小，而且具有核壳结构的钛酸钡复合材料在聚丙烯吸波材料的制备过程中，加热即可获得中空的结构，不以其他物质作为模板剂或核，避免了加热过程中的分解，因此，具有核壳结构的钛酸钡复合材料的添加有助于在保证聚丙烯吸波材料的密度较小的同时，提高聚丙烯吸波材料的吸波性能；
(3)本发明先将发泡聚丙烯、发泡聚丙烯阻燃母粒、高导炭黑、超导碳纳米管、硅烷偶联剂混合进行第一次混炼，使得高导炭黑、超导碳纳米管和发泡聚丙烯通过硅烷偶联剂进行初步分散，有机物和无机物初步进行表面搭桥连接；然后再添加聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵、硅氧烷稳泡剂和抗氧剂，进行第二次混炼；通过将不同的原料组分分批加入，以及进行了两次混炼，有助于提高聚丙烯吸波材料的物理性能、阻燃性能以及吸波性能，而混炼次数过少或过多均会导致物理性能、阻燃性能以及吸波性能下降；紧接着第二混合料再经过两次熔融分散，塑化，挤出后，制得第二颗粒，将第二颗粒进行二氧化碳发泡的操作，预压，成型，干燥后即可制得聚丙烯吸波材料；本发明采用二氧化碳发泡，未添加发泡剂，避免了使用有毒的发泡剂，发泡过程不稳定，发泡后制品发生收缩，对外观有所影响，因此，随后还配合进行预压，成型的步骤，克服了不使用发泡剂的制品外观不良的问题，而且发泡倍数不低于22倍，同时还有助于提高聚丙烯吸波材料的阻燃性能。而现有技术一般会采用发泡剂进行发泡，虽然稳定性好，发泡后制品不会发生收缩，但是发泡剂有毒，发泡倍数较低，而且发泡剂会导致聚丙烯吸波材料的阻燃性能下降。另外，经过两次熔融塑化造粒后，可减少高导炭黑、超导碳纳米管的团聚对聚丙烯吸波材料性能的影响，工艺简单、直观，能大大提高成品的物理性能，本发明制得的聚丙烯吸波材料的密度＜45Kg/m3，拉伸强度＞0.69Mpa，断裂应变＞19％，75％压缩强度＞500Kpa，达到标准要求；
(4)本发明提供的聚丙烯吸波材料可用于制备吸收或减弱电磁波的设备，例如应用于微波暗室或制备电磁屏蔽材料。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
一种超宽频的聚丙烯吸波材料，包括如表1所示的原料组分。
上述超宽频的聚丙烯吸波材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将颗粒状的超导碳纳米管放入球磨机，研磨45分钟，成粉状超导碳纳米管(粒径40-45nm)，备用。用钯将硅酸钙活化，再将活化后的硅酸钙浸入含镍镀液中(含镍镀液中含有六水硫酸镍20g/L、次磷酸钠30g/L、无水乙酸钠18g/L、二水柠檬酸钠25g/L、硫脲0.5g/L)中，取出，制得镀镍硅酸钙，备用。将EPP颗粒19.5份和磷氮系阻燃剂9.5份加入混炼炉，常温搅拌10分钟，加入1份聚乙烯蜡，125℃混炼30分钟，然后通过螺杆挤出机挤出颗粒，再次投入螺杆挤出机挤出颗粒，制成EPP阻燃母粒；
(2)将发泡聚丙烯EPP、EPP阻燃母粒、高导炭黑、粉状超导碳纳米管、硅烷偶联剂加入恒温控制搅拌机中，采用旋转搅拌，500转/分钟，升温至110℃高速搅拌30分钟，进行第一次混炼，得到混炼好的原料；高导炭黑、超导碳纳米管、EPP、EPP阻燃母粒通过硅烷偶联剂进行初步分散，有机物和无机物表面初步搭桥连接；
(3)在混炼好的原料中加入聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵、抗氧剂、硅氧烷稳泡剂，升温至110℃，高速搅拌30分钟，进行第二次混炼进行分散；防止高导炭黑、超导碳纳米管粉末团聚；
(4)将全部混炼好的原料投入双螺杆挤出机，升温至180℃熔融分散及塑化，并挤出得到颗粒直径1.0mm左右的颗粒(即第一颗粒)；
(5)将全部挤出得到的颗粒再次投入双螺杆挤出机，升温180℃熔融分散及塑化，并挤出得到颗粒直径1.0mm左右的颗粒(即第二颗粒)；
(6)将第二颗粒投入耐高压反应釜中，控制温度为145℃，通入二氧化碳，使耐高压反应釜内压力达到4MPa，温度保持在145℃，进行发泡8小时，使得发泡倍数大于22倍；
(7)将反应釜发泡后的颗粒投入密封罐预压8小时(压力4Mpa)，然后在成型机及时进行成型，随后干燥；
(8)将成型干燥好的产品放入喷淋房，喷淋房喷洒B1级阻燃液48小时，所有产品被B1级阻燃液浸泡或覆盖；
(9)将浸泡后的产品放入烘干房中，恒温40℃烘干12小时，制得聚丙烯吸波材料。
实施例2-5
实施例2-5提供超宽频的聚丙烯吸波材料，与实施例1的区别分别在于，组分及其含量不同，组分及其含量如表1所示，制备方法相同。
实施例6
实施例6提供一种超宽频的聚丙烯吸波材料，与实施例1的区别在于，组分及其含量不同，组分及其含量如表1所示。
上述聚丙烯吸波材料的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(3)中，先利用水、Tween80、油酸制得水包油微乳液，在水包油微乳液中加入钡盐和钛盐混合，再加入草酸，进行混合反应，形成具有核壳结构的钛酸钡复合材料，然后再与聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯(抗氧剂1076)、硅氧烷稳泡剂一起加入混炼好的原料中。
对比例1
本对比例提供一种聚丙烯吸波材料，与实施例1的区别在于，组分及其含量、制备方法不同，组分及其含量如表1所示。
上述聚丙烯吸波材料的制备方法，包括如下步骤：
将发泡聚丙烯、高导炭黑、三氧化二锑、十溴二苯醚、石蜡加入到密炼机中升温到120℃混炼60分钟后，将全部混炼料投入双螺杆挤压机挤压造粒，得到的颗粒再次用双螺杆挤压机熔融造粒，尽量充分混合均匀，然后投入反应釜发泡，发泡倍数为16倍，得到发泡珠粒后投入发泡成型机成型，成型后放入烘干房烘干。
对比例2
本对比例提供一种聚丙烯吸波材料，与实施例1的区别在于，将发泡聚丙烯EPP替换为等质量的聚丙烯PP。
对比例3
本对比例提供一种聚丙烯吸波材料，与实施例1的区别在于，将聚乙烯蜡替换为等质量的石蜡。
对比例4
本对比例提供一种聚丙烯吸波材料，与实施例1的区别在于，将镀镍硅酸钙替换为等质量的硅酸钙。
对比例5
本对比例提供一种聚丙烯吸波材料，与实施例1的区别在于，将镀镍硅酸钙替换为等质量的镀镍碳纤维。
对比例6
本对比例提供一种聚丙烯吸波材料，与实施例1的区别在于，步骤(3)进行第二次混炼之后，再次进行第三次混炼，第三次混炼的时间和温度与第二次混炼相同。
对比例7
本对比例提供一种聚丙烯吸波材料，与实施例1的区别在于，步骤(6)不进行二氧化碳发泡，而改为采用发泡剂发泡，具体为：将第二颗粒与3.5份偶氮二甲酰胺发泡剂混合，投入密炼机升温至95℃混炼20分钟。
表1各实施例和对比例1的原料组分及其用量(除B1级阻燃液外的其余组分的单位：质量份)
Figure BDA0004195685360000111
备注：各实施例和对比例采用的原料组分的纯度＞99％。
产品效果测试
1、物理性能
各实施例和对比例制得的聚丙烯吸波材料的物理性能(按密度测试标准检测)测试结果如表2所示。
表2各实施例和对比例制得的聚丙烯吸波材料的物理性能
Figure BDA0004195685360000121
从上表可以看出，本发明实施例1-6制得的聚丙烯吸波材料的密度＜45Kg/m3，拉伸强度＞0.69Mpa，断裂应变＞19％，75％压缩强度＞500Mpa。与对比例1-7相比，本发明实施例1-6聚丙烯吸波材料的密度明显较小，拉伸强度和断裂应变明显较好，75％压缩强度也相对较好；各项性能均满足GBT9641、GBT8813标准要求。与实施例1相比，实施例6添加了具有核壳结构的钛酸钡复合材料，密度稍有增加，拉伸强度、断裂应变、75％压缩强度有一定的提升。
2、阻燃性能
各实施例和对比例制得的聚丙烯吸波材料的阻燃性能(按氧指数测试标准检测)测试结果如表3所示。
表3各实施例和对比例制得的聚丙烯吸波材料的阻燃性能
Figure BDA0004195685360000122
Figure BDA0004195685360000131
从上表可以看出，本发明实施例1-6制得的聚丙烯吸波材料与对比例1-7相比，氧指数明显较高，阻燃等级达到B1，阻燃性能较好。另外，本发明通过增加合适比例的EPP阻燃母粒、聚磷酸铵，可大大提高聚丙烯吸波材料的阻燃性能，而且做到无卤、无溴等有害物质，浸泡阻燃液也有助于进一步提高阻燃性能。
本发明提供的聚丙烯吸波材料具有优异的阻燃性能，达到B1级，氧指数更能大于30。已经突破行业内EPP吸波材料的B2级阻燃性能。这主要归功于以下几个方面：(1)本发明先将磷氮系阻燃剂制成EPP阻燃母粒，以母粒的形式添加在聚丙烯吸波材料中，更容易把磷氮系阻燃剂分散均匀，防止磷氮系阻燃剂团聚，然后以聚磷酸铵和镀镍硅酸钙作为协同阻燃剂，与其他组分共同制备聚丙烯吸波材料，使阻燃效果达到最佳。(2)本发明还添加了聚磷酸铵，其分解温度在250℃以上，分解出的气体可以灭火，可提高聚丙烯吸波材料的阻燃性能。(3)本发明添加了镀镍硅酸钙，其具有耐高温性能(可耐1540℃高温)，不仅可作为一种阻燃协同剂，与聚磷酸铵配合使用具有优异的阻燃效果，而且具备补强作用，可改善EPP发泡成型制品的物理性能，可强化韧度，使制品耐抗拉、耐压强。另外，镀镍硅酸钙还具备导电性，可形成更多的导电网络，对提高材料吸波性能起到积极的作用，有助于实现超宽频吸收。(4)本发明还通过将成型干燥后的发泡颗粒喷淋和/或浸泡B1级阻燃液，使EPP吸波材料表面形成一层透波的B1级阻燃膜，进一步提高EPP吸波材料的阻燃性能。
3、吸波性能
各实施例和对比例制得的聚丙烯吸波材料的吸波性能(按反射率同轴塔测试标准检测)测试结果分别如表4和表5所示。
表4各实施例制得的聚丙烯吸波材料的反射率(单位：db)
Figure BDA0004195685360000132
/>
Figure BDA0004195685360000141
表5各对比例制得的聚丙烯吸波材料的反射率(单位：db)
Figure BDA0004195685360000142
/>
Figure BDA0004195685360000151
从上表可以看出，本发明实施例1-6制得的聚丙烯吸波材料的吸波性能较对比例1-7优异，在30-100MHz频段，反射率低于-10db，在100-300MHz频段，反射率低于-10db，在300-600MHz频段，反射率低于-20db，在600MHz-1GHz频段，反射率低于-25db；在1-40GHz频段，反射率低于-28db。在实施例1-5中，其中实施例4吸波性能最优，证明本发明通过调控适当比例的高导炭黑、碳纳米管以及硅烷偶联剂，可以提高聚丙烯吸波材料的吸波性能，甚至可以使得吸波性能达到饱和状态，但是如果配比超出本发明允许的最佳的配比范围，则吸波性能反而可能会下降。与实施例1相比，实施例6还添加了具有核壳结构的钛酸钡复合材料，在聚丙烯吸波材料的制备过程中，加热后即得到中空结构的钛酸钡，在保证密度较小的基础上，吸波性能有所提升。
镀镍硅酸钙具备导电的能力，电阻率小于103，同时又是EPP的物理韧性增强剂、阻燃协同剂(耐高温1540℃)，可以大幅度提高EPP产品的物理性能和阻燃性能。实施例1的吸波性能优于实施例2，聚磷酸铵与镀镍硅酸钙的黄金质量比例为2：1，以该比例配合使用，更能在发泡EPP体系中充分分散，所制得的聚丙烯吸波材料不仅达到阻燃性能的要求，而且还能保证导电性能，使得最终成品具有优秀的吸波性能。

Claims (10)

1.一种聚丙烯吸波材料，其特征在于，包括如下原料组分：
发泡聚丙烯、
发泡聚丙烯阻燃母粒、
高导炭黑、
超导碳纳米管、
硅烷偶联剂、
聚乙烯蜡、
镀镍硅酸钙、
聚磷酸铵、
硅氧烷稳泡剂、
抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯吸波材料，其特征在于，按照质量份计，所述聚丙烯吸波材料，包括如下原料组分：
Figure FDA0004195685350000011
3.根据权利要求2所述的聚丙烯吸波材料，其特征在于，按照质量份计，所述聚丙烯吸波材料，包括如下原料组分：
Figure FDA0004195685350000021
4.根据权利要求1所述的聚丙烯吸波材料，其特征在于，所述聚丙烯吸波材料的原料组分还包括B1级阻燃液，所述B1级阻燃液包括百川BC-1018、上海煦凡化工XF-630、友邦YB-653中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯吸波材料，其特征在于，所述聚丙烯吸波材料的原料组分还包括具有核壳结构的钛酸钡复合材料，所述核为水包油微乳液，所述壳为钛酸钡。
6.根据权利要求5所述的聚丙烯吸波材料，其特征在于，按照质量份计，所述聚丙烯吸波材料的原料组分还包括具有核壳结构的钛酸钡复合材料1-5份。
7.权利要求1-6任一项所述的聚丙烯吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将发泡聚丙烯、发泡聚丙烯阻燃母粒、高导炭黑、超导碳纳米管、硅烷偶联剂、混合进行第一次混炼，制得第一混合料；
(2)在第一混合料中加入聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵、硅氧烷稳泡剂和抗氧剂，进行第二次混炼，制得第二混合料；
(3)将第二混合料熔融分散，塑化，挤出，制得第一颗粒；
(4)将第一颗粒再次进行熔融分散，塑化，挤出，制得第二颗粒；
(5)将第二颗粒进行二氧化碳发泡，制得发泡后的颗粒；所述二氧化碳发泡不添加发泡剂；
(6)将发泡后的颗粒预压，成型，干燥，制得所述聚丙烯吸波材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述镀镍硅酸钙的制备方法，包括如下步骤：
先用钯将硅酸钙活化，再将活化后的硅酸钙浸入含镍镀液中，制得所述镀镍硅酸钙。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述加入聚乙烯蜡、镀镍硅酸钙、聚磷酸铵、硅氧烷稳泡剂和抗氧剂的同时，还包括加入具有核壳结构的钛酸钡复合材料。
10.权利要求1-6任一项所述的聚丙烯吸波材料在制备吸收或减弱电磁波设备中的应用。
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