一种吸波聚氨酯复合泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种吸波聚氨酯复合泡沫，所述复合泡沫原料包括聚氨酯粉末、含涂层的空心微珠、吸波填料、抗氧化剂、流动助剂和偶联剂份；以含有吸波涂层的空心微珠、吸波填料与聚氨酯粉末为原料，其中含有吸波涂层的空心微珠和吸波填料共同作用提升材料的吸波性能，空心微珠的球形表面可以减少树脂基体内部的应力集中，并与吸波填料协同增强、增韧树脂基体，空心微珠本身密度低(仅为0.3g/cm3左右)，因此可以使复合材料更加轻量化。通过选择性激光烧结工艺制备，增材制造工艺无需模具，制造周期短，同时，增材制造工艺具有一体化成型的特点，可为不规则形状的吸波部件提供一种快速、一体化成型的制备方法。成型的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种吸波聚氨酯复合泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料增材制造领域，具体涉及一种吸波聚氨酯复合泡沫及其制备方法。

技术介绍

[0002]吸波材料能够吸收电磁波能量，并将其转变成热能或其他能量耗散掉，在军用及民用领域有着广泛的应用，已经成为各国军事装备隐身和民用防电磁辐射等
研究的热点。大多数吸波材料是在聚合物材料中添加电磁波吸收剂，常用的吸波剂分为电损耗型吸波剂如石墨烯、导电炭黑、碳纳米管等，和磁损耗型吸波剂如铁氧体、金属微粉等。在众多吸波材料中，铁氧体和金属粉末吸收剂由于具有较好的性能和较低的成本被广泛应用。但铁氧体、金属粉末密度高，不利于制备出“轻量化”的吸波材料，并且其加工性能随着吸波剂填充比例的增加显著下降。
[0003]因此，需要一种吸波材料及其制备方法，解决传统的吸波材料的轻量化问题，以及加工性问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种吸波聚氨酯复合泡沫及其制备方法，解决传统的吸波材料的轻量化和加工性问题，具有高强度、低密度的特点，该复合泡沫含有的多孔结构可实现三维反射结构，使电磁波进行多次反射，提高电磁波在内部的衰减吸收，同时又具有很高的加工性。
[0005]本专利技术的吸波聚氨酯复合泡沫，所述复合泡沫原料按重量份包括以下组分：聚氨酯粉末30
‑
50份、含涂层的空心微珠40
‑
60份、吸波填料0
‑
10份、抗氧化剂0.1
‑
1份、流动助剂0.2/>‑
1份和偶联剂0.2
‑
1份；
[0006]进一步，所述含涂层的空心微珠为表面包裹吸波涂层的空心微珠，所述涂层为铁氧体、羟基铁粉、钡铁氧体中的一种；
[0007]进一步，通过化学镀或者溶胶凝胶法在空心微珠表面包裹一层吸波涂层；
[0008]进一步，所述空心微珠为粉煤灰空心微珠、氧化铝空心微珠、玻璃空心微珠、碳化硅空心微珠、膨胀珍珠岩中的一种或几种的混合物，含涂层的空心微珠的粒径为80
‑
120μm；
[0009]进一步，所述吸波填料为玻璃纤维、石墨烯、碳纳米管中的一种，所述填料平均长度为30
‑
60μm；
[0010]进一步，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成的复合抗氧剂，其中受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264中的一种或两种，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168、Ethanox 398、抗氧剂618中的一种或两种以上混合物；
[0011]进一步，所述流动助剂为气相二氧化硅、气相三氧化二铝、纳米二氧化钛中的一种或两种以上混合物；
[0012]进一步，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH590、KH792中的一种或
两种以上混合物。
[0013]本专利技术还公开一种吸波聚氨酯复合泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1.空心微珠和吸波填料的改性：将含有涂层的空心微珠和吸波填料于真空烘箱内干燥，干燥温度为80
‑
100℃，恒温保持4
‑
6h后真空氛围下冷却至室温，然后将干燥后的空心微珠和吸波填料与无水乙醇和去离子水混合，同时加入偶联剂，经充分搅拌后在温度为100
‑
120℃下烘干；
[0015]S2.将经改性的空心微珠和吸波填料与聚氨酯粉末、抗氧剂和流动助剂混合均匀后筛分，得到聚氨酯复合粉末材料；
[0016]S3.将聚氨酯复合粉末材料采用选择性激光烧结3D打印，制得吸波聚氨酯复合泡沫；
[0017]进一步，步骤S3中，选择性激光烧结工艺中激光功率30
‑
35w，扫描间距为0.12mm，分层厚度为0.12
‑
0.15mm，加工温度为90
‑
110℃。
[0018]本专利技术的有益效果：本专利技术的吸波聚氨酯复合泡沫及其制备方法，以含有吸波涂层的空心微珠、吸波填料与聚氨酯粉末为原料，其中含有吸波涂层的空心微珠和吸波填料共同作用提升材料的吸波性能，空心微珠的球形表面可以减少树脂基体内部的应力集中，并与吸波填料协同增强、增韧树脂基体，空心微珠本身密度低(仅为0.3g/cm3左右)，因此可以使复合材料更加轻量化。本专利技术的复合吸波材料可通过选择性激光烧结工艺制备，相比于传统复合材料制备工艺，增材制造工艺无需模具，制造周期短，同时，增材制造工艺具有一体化成型的特点，在制备复杂外形结构部件方面具有极大优势，可为不规则形状的吸波部件提供一种快速、一体化成型的制备方法。
具体实施方式
[0019]为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0020]实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0021]实施例一
[0022]将Fe(NO3)3·
9H2O，碳酸钡充分搅拌溶解于超纯水中，随后加入一定量的柠檬酸溶液充分搅拌。搅拌同时滴加氨水，调节溶液的pH值至弱酸性。将所得溶液置于80℃的水浴中继续搅拌一个小时左右得到均匀的胶体溶液。把清洗过的空心玻璃微珠置于溶胶溶液中并不断搅拌，对空心玻璃微珠进行包覆处理。经静置、抽滤、干燥，在850℃煅烧3h，可得到含有钡铁氧体涂层的玻璃空心微珠。
[0023]将40份钡铁氧体包覆的空心玻璃微珠和5份石墨烯置于真空烘箱内，在80
°
C干燥4h。随后将二者混合均匀，再与无水乙醇和去离子水配成溶液，同时加入1份偶联剂KH550，经充分搅拌后在100℃下烘干，得到改性空心玻璃微珠和吸波填料。将所述改性的空心玻璃微珠和石墨烯与55份聚氨酯粉末、1份抗氧剂1010与抗氧剂168和1份流动助剂气相二氧化硅混合均匀后筛分，得到用于选择性激光烧结的聚氨酯复合粉末材料。
[0024]将空心玻璃微珠/聚氨酯复合粉末通过选择性激光烧结打印，设置烧结工艺参数为激光功率30w，层厚为0.12mm，加工温度为100℃，进行打印，获得聚氨酯复合泡沫。
[0025]实施例二
[0026]将Fe(NO3)3·
9H2O，碳酸钡充分搅拌溶解于超纯水中，随后加入一定量的柠檬酸溶液充分搅拌。搅拌同时滴加氨水，调节溶液的pH值至弱酸性。将所得溶液置于80℃的水浴中继续搅拌一个小时左右得到均匀的胶体溶液。把清洗过的粉煤灰空心微珠置于溶胶溶液中并不断搅拌，对粉煤灰空心微珠进行包覆处理。经静置、抽滤、干燥，在850℃煅烧3h，可得到含有钡铁氧体涂层的粉煤灰空心微珠。
[0027]将40份钡铁氧体包覆的粉煤灰空心微珠和10份玻璃纤维置于真空烘箱内，在80℃干燥4h。随后将二者混合均匀，再与无水乙醇和去离子水配成溶液，同时加入1份偶联剂KH560，经充分搅拌后在100℃下烘干，得到改性、吸波粉煤灰空心微珠和吸波填料。将所述改性的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸波聚氨酯复合泡沫，其特征在于：所述复合泡沫原料按重量份包括以下组分：聚氨酯粉末30
‑
50份、含涂层的空心微珠40
‑
60份、吸波填料0
‑
10份、抗氧化剂0.1
‑
1份、流动助剂0.2
‑
1份和偶联剂0.2
‑
1份。2.根据权利要求1所述的吸波聚氨酯复合泡沫，其特征在于：所述含涂层的空心微珠为表面包裹吸波涂层的空心微珠，所述涂层为铁氧体、羟基铁粉、钡铁氧体中的一种。3.根据权利要求2所述的吸波聚氨酯复合泡沫，其特征在于：通过化学镀或者溶胶凝胶法在空心微珠表面包裹一层吸波涂层。4.根据权利要求3所述的吸波聚氨酯复合泡沫，其特征在于：所述空心微珠为粉煤灰空心微珠、氧化铝空心微珠、玻璃空心微珠、碳化硅空心微珠、膨胀珍珠岩中的一种或几种的混合物，含涂层的空心微珠的粒径为80
‑
120μm。5.根据权利要求4所述的吸波聚氨酯复合泡沫，其特征在于：所述吸波填料为玻璃纤维、石墨烯、碳纳米管中的一种，所述填料平均长度为30
‑
60μm。6.根据权利要求5所述的吸波聚氨酯复合泡沫，其特征在于：所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成的复合抗氧剂，其中受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264中的一种或两种，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168、E...

【专利技术属性】
技术研发人员：成莹，杨大祥，邓方行，李玉福，蔺诗韵，
申请(专利权)人：重庆交通大学绿色航空技术研究院，
类型：发明
国别省市：