基于尼龙66气凝胶复合材料的制备及其性能研究

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聚合物复合材料由于具有良好的电绝缘性、粘弹性和加工性能,在电子设备、减振降噪和吸波等领域中具有重要的应用前景。填充改性是提高和改善聚合物复合材料性能最为重要和常用的方法。但是目前填充改性制备的介电聚合物复合材料的介电性能随着温度的波动性大,严重限制了其在电子设备领域中的进一步应用。填充改性制备的阻尼聚合物复合材料的损耗因子低、阻尼温域窄和高温下阻尼性能差,使其难以满足实际工业应用中对宽阻尼温域和高损耗因子的需求。填充改性制备的吸波复合材料的电磁波吸收反射率小和吸波频带窄,难以满足工业应用中对吸波材料宽带的需求。尼龙66是一种热塑性树脂材料,其具有良好的机械性能、导热性能、电绝缘性能和加工性能。但是目前还鲜有关于尼龙66气凝胶的制备及其应用的报道。本文以尼龙66三维气凝胶为载体,通过不同功能组元的添加制备出具有优异介温稳定性、阻尼性能和吸波性能的复合材料。具体的工作内容和结果如下:⑴通过冷冻干燥法制备了氮化硼/尼龙66气凝胶,真空辅助法将环氧树脂浇注入气凝胶中制备得到复合材料。氮化硼可以均匀地附着在尼龙66气凝胶上,并在4 vol%的低填充量的时候,就形成了完整的导热通路,显著地提高了复合材料的导热性能,复合材料的导热系数约是环氧基体的5倍。同时相比于环氧树脂基体,复合材料的介电稳定性也得到了显著地提高,在25-200℃测试条件下,氮化硼/尼龙66复合材料的介电常数波动只有6%,这个主要是因为在基体内部形成了导热网络,能将热量有效地传递和耗散掉。而且由于功能组元的填充量少,也保证了复合材料具有良好的机械强度。⑵以钛酸钡为压电相,碳纳米管为导电相,通过冷冻干燥法制备了钛酸钡/碳纳米管/尼龙66气凝胶,通过真空辅助法将聚氨酯/环氧树脂互穿网络结构(PU/EP INP)浇注入气凝胶中制备得到压电阻尼复合材料。实验结果表明,钛酸钡/碳纳米管/尼龙66气凝胶可以有效地拓宽基体的阻尼温域,改善基体在高温区的阻尼性能,使得复合材料的有效阻尼温度达到了100℃以上。⑶冷冻干燥法制备了碳纳米管/尼龙66气凝胶,尼龙66能将碳纳米管进行良好的包覆,碳纳米管在低填充量的条件下就形成了完整的导电网络。碳纳米管/尼龙66气凝胶具有良好的吸波性能,当样品的厚度为3 mm的时候,在13.9 GHz处的反射损失最小达到了-44.3dB,反射损失小于-10 dB的频率区间为12.2-15.7 GHz,频带宽度达到了3.5 GHz。
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