论文部分内容阅读
微波吸收材料是军事、信息和环保科学领域的重要研究课题,目前国内外对聚合物及陶瓷吸波材料的研究越来越多,成为吸波材料研究的重点。导电聚苯胺(PANI)环境稳定性好,导电性能优良,原料价廉,易加工,且具有良好的吸波性能,是导电高分子研究领域的热点。碳化硅制备工艺成熟,耐高温性能好,密度小,且可以在常温环境下与电磁波有效耦合,具有多波段吸波材料的潜质,可以成为一种具备“轻、薄、宽、强”特性的吸波材料。本文采用化学氧化法分别制备了盐酸及柠檬酸掺杂的聚苯胺,讨论氧化剂用量及反应时间对聚苯胺电导率的影响,利用XRD、FT-IR和SEM等手段对聚苯胺的结晶性、分子结构以及表面形貌进行表征,并研究了盐酸掺杂聚苯胺(HCl-PANI)和柠檬酸掺杂聚苯胺(CA-PANI)吸波涂层的吸波性能。制备了碳化硅吸波涂层,探讨涂层中碳化硅体积含量及涂层厚度对吸波性能间的影响,并对涂层的耐高温性能做了进一步的测试。最后探讨了碳化硅/聚苯胺双层结构吸波涂层的吸波性能。得到的结论如下:1.盐酸掺杂最佳的制备条件是,当n(APS)/n(An)=1,反应时间为18h时,得到的产物电导率最高,6=2.20S/cm;柠檬酸掺杂聚苯胺的最佳合成条件是,n(APS)/n(An)=1.25,反应时间t=6h,此时产物的电导率达到了0.13S/cm。盐酸掺杂聚苯胺的掺杂效果要好于柠檬酸掺杂,电导率也较大。对聚苯胺吸波涂层的雷达波反射率进行测试,发现随着涂层厚度的增加,吸波性能增加且吸收峰的峰位向低频移动。HCl-PANI吸波涂层在低频处的吸波效果较好,而CA-PANI吸波涂层在高频频段的吸波性能更佳。2.通过对碳化硅吸波涂层的研究发现涂层吸收峰的峰位随着厚度的增加向低频移动;粘结剂体积含量的降低会导致吸收峰的峰位向高频移动。厚度为1mm的涂层吸波性能较好;厚度增加到3mm时,涂层对两个波段雷达波都有较好的吸收能力,具有多波段吸收的性能。3.碳化硅吸波涂层可以在150℃的环境下长时间起作用。250℃处理10h后,碳化硅体积含量低、厚度小的涂层吸波性能降低,其中厚度1mm, SiC体积分数为20%时的涂层,吸收强度从250℃处理前的-20.5dB减小到只有-11.7dB,小于-10dB的频宽也从2.1GHz变为1.4GHz;增加涂层厚度和SiC体积含量,涂层可以承受250℃的工作环境。4.SiC-PANI双层结构涂层的反射率测试表明,复合涂层在低频处的吸波性能要低于SiC单一涂层,在高频处的性能要好于SiC涂层;复合涂层在各波段的吸收性能稳定,为制备吸收频率宽的涂层奠定了基础。