【摘 要】
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本文利用天然橡胶(NR)、环氧化天然橡胶(ENR)与导电炭黑(CCB)热力学浸润行为的差异,通过双辊开炼机械共混制备了具有填料偏聚结构的CCB/ NR/ ENR复合材料。采用扫描电子显微
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本文利用天然橡胶(NR)、环氧化天然橡胶(ENR)与导电炭黑(CCB)热力学浸润行为的差异,通过双辊开炼机械共混制备了具有填料偏聚结构的CCB/ NR/ ENR复合材料。采用扫描电子显微镜、万能材料试验机、动态热机械分析仪、四探针测试低阻仪、高阻计和矢量网络分析仪等对复合材料的微观形貌、力学性能和电磁性能进行了表征。探讨由热力学浸润行为差异诱导的CCB粒子在NR/ ENR共混物中的偏聚及其产生的电磁损耗行为,并讨论了不同ENR环氧化程度、不同共混比对填料偏聚及材料电磁损耗行为的影响规律,以期为开发轻质、宽频、高效的天然橡胶电磁材料提供一定的基础理论支撑。具体研究内容及结果如下:(1)结合热力学理论分析和实验验证,研究了 CCB在NR、ENR相中的不同界面浸润行为及其对复合材料电磁性能的影响。结果表明,CCB在NR/ENR共混物中存在偏聚现象,该填料偏聚行为能有效促进CCB网络的形成,增强复合材料对电磁波的衰减能力;随着CCB含量的增大,复合材料电磁性能逐渐增强;当导电炭黑含量达到30wt%时,各种复合材料的最小反射损耗均达到-15dB以下,有效频宽达到最大;与CCB/NR或CCB/ENR相比,具有NR/ENR共连续相结构基体的复合材料吸波性能最佳,最小反射损耗达到-15. 64dB,有效频宽达到1.36GHz,相比单相的CCB/NR复合材料分别提高了 27. 6%和54. 5%。(2)通过改变ENR环氧化程度,研究了 NR/ENR共混物相容性对复合材料微观结构与电磁性能的影响。结果表明,环氧化程度越高,越有利于CCB的偏聚,基于CCB的电磁网络越完善,复合材料电磁性能越好;与未改性的NR相比,当NR与环氧化程度为40mol%的ENR(ENR-40)共混,CCB填充共混物的吸波效能最大,提高42.8%,有效吸波频率范围增大88.9%。(3)以CCB填充NR和环氧化程度为40mol%的ENR (ENR-40)共混物为对象,讨论了 NR/ENR-40共混比对填料偏聚结构和材料电磁性能的影响。结果表明,随着ENR在材料中的比例逐渐增大,复合材料电导率、复介电常数与损耗因子都呈现先增大后减小的趋势;当NR:ENR=70:30时,复合材料在C波段具有最佳吸波性能-23. 15dB和最大有效频宽1.36GHz,并同时具有最高导电率、最大损耗因子(8.0GHz)和复介电常数。
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