吸波涂层织物的制备及其力学性能研究

吸波涂层织物的制备及其力学性能研究

1涂层织物的吸波工艺随着科学技术的进步，人们对磁性能的保护意识逐渐增强。吸收材料的使用已经不再局限于军事要塞和电子对抗，而局限于人类安全、微波室、微波通信、电磁干燥、磁体污染、安全信息保密、局势保证等方面。它可以提高机器的性能，包括内部干扰、波形和同一行业的吸收源。目前,吸波材料在逐渐向着厚度薄、质量轻、频带宽、吸收强发展,要求面密度尽量小。所以单层涂层织物相较于多涂层织物具有明显的优势本课题首次以涤纶针织物为基布,以环氧树脂为基体,以铁氧体作为吸波剂,制备0.5mm涂层厚度的柔性纺织涂层复合面料,重点探讨铁氧体和环氧树脂的含量对介电常数的影响。同时,测试了该涂层织物的力学性能。2测试2.1织物拉伸性能纯涤纶针织物(组织结构为2×2罗纹,纱线细度为59tex,度目值为75的纬编针织物),海安县利来雅纺织有限公司提供,经测试该织物各向拉伸性能相近;铁氧体粉末,天津市天磁磁材有限公司提供;无水乙醇,天津市风船化学试剂科技有限公司提供;E44型环氧树脂,中国石化集团资产经营管理有限公司提供;650聚酰胺树脂,杭州五会港胶黏剂有限公司提供。2.2表面活性剂和仪器BDS50型介电谱仪(德国NovocontorlGmbh公司),LTE-S87609型涂层机(瑞士WernerMa-this公司),3369万能材料试验机(美国Instron公司)等。2.3阻燃聚酰胺树脂剂的制备取适量胶黏剂环氧树脂,称取一定量的稀释剂无水乙醇与环氧树脂混合,用电动搅拌器搅拌30min使之混合均匀;再将规定质量的吸波剂铁氧体加入混合物中,用电动搅拌器搅拌15min并使之混合均匀;最后将一定量的固化剂聚酰胺树脂加入混合物中,用电动搅拌器搅拌一定时间并保证混合均匀。至此,涂层剂制备完毕。将针织物基布固定在涂层机上,取适量的涂层剂倾倒在织物表面并进行涂层整理;涂层完毕后将涂层织物置于烘箱内,保持温度60℃烘燥3h。至此,织物涂层(涂层厚度为0.5mm)制备完毕。铁氧体单层复合涂层织物示意图如图1所示。2.4复合材料介电常数测试根据SJ20512—1995《微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率测试方法》标准,在BDS50型介电谱仪上测试复合材料介电常数。使用2号电极片(直径20mm)在恒温恒湿(温度20℃~22℃、相对湿度64%~66%)条件下进行测试。2.4.2拉伸性能测试参照GB1447—2005《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》,在3369万能材料试验机上测试材料的拉伸性能。试样规格为250mm×25mm,厚度为1.5mm~3.0mm,夹持距离为170mm,加载速度为2mm/min。测试20个样品然后取平均值,通过测试得到复合材料的位移-载荷图以及拉伸应力图2.4.3撕裂性能测试方法撕裂是指织物受到集中负荷作用而撕开的现象。在GB/T3917—1997《纺织品织物撕破性能》中规定了织物撕破性能的3种测试方法,即舌形试样法、梯形试样法和冲击摆锤法。本文采用梯形试样法。2.4.4肿胀破裂性能测试采用GB/T7742.1—2005《纺织品织物胀破性能第1部分:胀破强力和胀破扩张度的测定法》测试涂层织物胀破性能。3结果与讨论3.1涂层整理中吸波性能的测试为了研究吸波剂铁氧体含量对介电常数的影响,以针织物为基布,制备了6种不同铁氧体含量的复合涂层针织物。不同铁氧体含量的复合涂层针织物介电常数的实部、虚部和损耗角正切值随频率变化的曲线如图2所示。吸波性能的测试主要是通过测试介电常数来间接地评价吸波性能。介电常数是外电场频率的函数,实部代表材料在外加电场作用下发生极化的程度,其值越大则材料的极化能力越强;虚部代表材料在外加电场作用下材料电偶极矩产生重排引起能量损耗的量度,其值越大则对电磁波的损耗能力越强;损耗角正切值表征材料的吸波衰减能力,其值越大则吸波性能就越好。当涂层厚度一定时,铁氧体的含量影响进入涂层织物的电磁波被吸收的量。随着铁氧体含量的增多,涂层中含有的铁氧体颗粒增加,对电磁波的有效吸收增强。由图2可知,在6种含量的涂层中,60%涂层织物的介电常数实部、虚部和损耗角正切值都是最大的,其极化能力和损耗能力也是最强的。在一定频率范围内,涂层织物的介电常数实部、虚部和损耗角正切值随着频率的增加而减小。随着频率的继续增加,涂层织物介电常数的数据差距也在减小。3.2涂层织物介电常数、虚部和损耗角正切值随频率的变化为了探讨环氧树脂含量对介电常数的影响,以针织物为基布,制备了6种不同环氧树脂含量的复合涂层针织物。不同环氧树脂含量复合涂层针织物介电常数的实部、虚部和损耗角正切值随频率变化的曲线如图3所示。由图3可知,单层涂层织物介电常数的实部、虚部和损耗角正切值随着环氧树脂的增加而降低,且在0Hz~100Hz时降幅很大,在100Hz以后逐渐趋于平稳。因此,试验时应该在不影响涂层正常工作的情况下尽可能减少环氧树脂的含量。在整个频率范围内,6种单层涂层织物的介电常数实部、虚部和损耗角正切值是随着频率的增加而减小的。随着频率的逐渐增加,6种涂层的介电常数数据差距也在减小。3.3单涂层针的材料性能的研究3.3.1拉伸断裂测试涂层织物拉伸性能各向相似,具体如图4所示。由图4可知,涂层织物的拉伸性能稍好于无涂层织物,涂层织物的最大拉伸强力为619N,未涂层织物的最大拉伸强力为618N,其发生断裂时,位移较大,说明其断裂伸长较大,图中曲线的初始部分几乎重合,说明其弹性力学性能比较接近。即织物经过涂层整理未影响其强力。3.3.2涂层织物撕裂强力由测试可知,无涂层织物撕裂强力为36N,涂层织物撕裂强力为48N。涂层织物的撕裂性能好于无涂层织物。说明织物加有涂层后撕裂强力有所增加。3.3.3涂层织物的顶力由测试可知,无涂层织物的顶力为418N,强力为259N;涂层织物的顶力为445N,强力为273N。说明织物加有涂层后顶力和强力均有增加。4涂层织物吸波性能本课题以涤纶针织物为基布,以环氧树脂为基体,在基布上进行铁氧体复合涂层整理,成功制备了0.5mm涂层厚度的柔性纺织涂层吸波复合织物。当环氧树脂和固化剂含量一定时,适当增加铁氧体吸收剂的含量,可以改善涂层织物的吸波性能。当铁氧体吸波剂含量