Исходные компоненты для получения радиопоглощающих материалов - Разработка композиционного многослойного полимерного радиопоглощающего материала на основе поливинилхлоридных пленок, наполненных диспергированным углеродным волокном

Как правило, в общем случае РПМ - это композит, состоящий из проводящего наполнителя и диэлектрической матрицы. Проводник при этом находится в мелкодисперсной фазе и его частицы распределены в объеме диэлектрика. При этом частицы проводника изолированы друг от друга в электрическом отношении.

Традиционными способами получения радиопоглощающих материалов на основе полимеров являются:

    - наполнение полимеров дисперсными частицами и другими формами магнитных материалов, пропитка ими пористых структур, что позволяет получить большой ассортимент магнитодиэлектрических материалов. Основными магнитными компонентами в магнитодиэлектриках являются магнитомягкие низкочастотные и высокочастотные ферриты и аморфные металлы; - наполнение полимеров токопроводящими компонентами - углеродными материалами (порошки, сажа, волокна, фуллерены). [24]

Выбор электропроводящего наполнителя устанавливается зависимостью концентрации электропроводящего наполнителя, его дисперсности, достижения требуемого уровня снижения коэффициента отражения, от физико-механических и технологических ограничений изготавливаемого радиопоглощающего материала.

В качестве проводящих наполнителей, внедряемых в диэлектрическую матрицу, используют частицы различной геометрической формы и размеров. Формы частиц условно подразделяются на три основных класса:

    - сферическую; - пластинчатую; - иглообразную.

Большей эффективностью обладают, как правило, композиты, наполненные частицами пластинчатого или иглообразного типа. Типичными представителями этих классов наполнителей являются: сажа, порошки металлов, коллоидные графиты, металлизированные микростеклосферы представители сферического класса; вспученный графит, порошки металлов после аттриторной обработки, металлизированная слюда - пластинчатого класса и углеродные волокна, металлизированные волокна, игольчатые кристаллы - иглообразные частицы. [25, 11, 9, 15]

В качестве одного из наиболее широко используемых и эффективных электропроводящие наполнителей, для изготовления широкополосного РПМ, можно рассматривать диспергированное углеграфитовое волокно.

Углеродное волокно выпускается серийно, оно относится к переходным формам углерода, структурные элементы которого близки к графиту.

Углеродные волокна обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Температурная обработка состоит из нескольких этапов. Первый из них представляет собой окисление исходного волокна (ГЦВ, волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных, нефтяных пеков и пр.) на воздухе при температуре от 200 до 300 °С.

После окисления следует стадия карбонизации - нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур. Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при температуре 1600-3000 °C, которая также проходит в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %.

Диспергированные углеродные волокна обладают рядом ценных свойств: низким температурным коэффициентом линейного расширения, низкой плотностью, высокой прочностью, влагостойкостью и совместимостью с большинством полимеров. Применение такого вида электропроводящего наполнителя дает возможность регулировать значения коэффициента отражения в широком диапазоне длин волн путем варьирования концентрацией волокна в исходной рецептуре и его удельного электрического сопротивления. [20, 29]

В настоящее время одной из распространенных матриц для создания РПМ является тканное (сетчатое) или нетканое полотно. Покрытие представляет собой водосодержащий органический состав, наполненный металлоуглеродным сорбентом, причем поверхностная плотность такого материала лежит в пределах от 250 до 770 г/м2. Такие материалы имеют все же довольно большой вес, а также отличаются малой устойчивостью к атмосферным воздействиям. Также волокнистые композиты имеют недостаток по высыпанию порошкообразного наполнителя в процессе эксплуатации изделия. [5]

Альтернативой указанным сетчатым волокнистым материалам могут служить полимерные пленочные материалы, имеющие малый удельные вес, а также структуру, зафиксированную в процессе производства.

В качестве матрицы при создании радиопоглощающего материала, фиксирующей распределение диспергированного электропроводящего наполнителя по объему, используется диэлектрический полимерный материал.

Известны работы по использованию полиэтилентерефталатных, полипропиленовых пленок, модифицированных различными наполнителями, определяющими радиопоглощающие свойства. Указанные полимерные пленочные материалы получают в основном методом экструзии расплава полимера с последующей фиксацией формы охлаждением. Не смотря на простоту технологии, возникает ряд трудностей по совмещению полимерной матрицы и наполнителей, вследствие высокой вязкости расплавов соответствующих полимеров. [8, 7]

Уход от этой проблемы возможен при использовании растворной технологии переработки и получения полимерных пленочных материалов.

Однако использование растворов полимеров в большинстве своем предполагает применение высокотоксичных органических растворителей. Поэтому круг используемых полимеров и методов переработки сужается в геометрической прогрессии.

Одним из полимеров, отвечающих вышеперечисленным условиям, является поливинилхлорид. Он не обладает токсичностью, является диэлектриком (как и все полимеры), а главное позволяет получать на его основе наполненные материалы методом экструзии расплава, по растворной технологии, и конечно, по пластизольной технологии. При этом пластизольные технологии переработки поливинилхлорида дают возможность получения пленок разной степени жесткости и эластичности.

В радиопоглощающих полимерных материалах, полученных на основе поливинилхлоридных пленок с добавлением диспергированного углеродного волокна, поглощение электромагнитной энергии связано исключительно с потерями электрического типа, при этом магнитная проницаемость не будет учитываться. [19, 34, 6]

Похожие статьи




Исходные компоненты для получения радиопоглощающих материалов - Разработка композиционного многослойного полимерного радиопоглощающего материала на основе поливинилхлоридных пленок, наполненных диспергированным углеродным волокном

Предыдущая | Следующая