宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，该聚丙烯微孔器件的基体为交联聚丙烯，是将含助交联剂的聚丙烯成型坯体经超临界流体发泡和辐照交联形成的，基体中具有均匀的泡孔结构，泡孔结构的平均孔径为25～230μm，发泡倍率在10倍以上，该聚丙烯微孔器件的介电常数在1～1.1之间，介电损耗小于8.5

【技术实现步骤摘要】
宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于透波器件及其制备
，涉及一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着5G时代的到来，电子信息技术跨入高频高速时代。市场对透波器件如雷达罩、天线罩等的透波性能提出了更高的要求。根据香农定理，为提升信号的传输速度，透波器件必须具备超低介电常数，即接近空气的介电常数1；为了降低信号在穿越器件过程中的损失，避免信号以热能的形式耗散掉，要求器件必须具有超低介电损耗。
[0003]聚丙烯(PP)因具有非极性柔性链结构，因而具有较低的介电常数(2.3)和超低的介电损耗(0.0005)，PP分子链还具有易于规程排列形成结晶结构的特点，使得其具有超低的信号损失率、高透波性、高力学强度与韧性、高耐化学性、高绝缘性以及可回收性，广泛应用于机械、电器、汽车、航天航空、信息通讯以及环保包装等领域。通过引入孔结构形成“泡孔壁
‑
空气
‑
泡孔壁”结构，可显著降低PP材料的介电常数和介电损耗，并显著减少信号与器件的阻抗不匹配性，得到超高透波与超低损耗的PP微孔器件；同时，孔结构可赋予微孔器件轻量化、保温隔热、减震降噪以及降低成本等优点。
[0004]通过传统的化学发泡法引入泡孔结构之比的PP微孔器件，存在着孔径不均一，泡孔尺寸大以及发泡倍率小等问题，这容易让信号产生反射而降低透波率，同时因引入的空气含量有限而无法有效改善器件的介电性能。采用超临界流体发泡技术制备的PP微孔器件，具有孔径较小，泡孔尺寸更均一，以及发泡倍率较大等特点，可显著提升信号的透过性、信号的传输速度，并可降低信号损失。因此，通过超临界流体发泡技术制备的PP微孔器件极具高透波优势。
[0005]但是，在PP材料中引入泡孔结构在带来前述一系列优势的同时，也引入了力学强度降低这一劣势。为得到高强度、高透波的PP微孔器件，需要对现有的PP微孔材料进行进一步的改性。通常，引入高交联结构可提升PP微孔材料的力学性能。现有技术采用的是先引入交联结构、后引入泡孔结构的方式来制备PP微孔材料，但是，该方法会抑制泡孔的生长从而降低发泡倍率，有碍于信号在PP微孔器件内的超高速与低损耗传输，导致其难以发挥发泡引入的孔结构所能带来的优势。因此，若能对现有改善PP微孔器件性能的方法进行改进，在不抑制泡孔生长和不限制发泡倍率的基础上引入交联结构，在改善PP微孔器件力学性能的同时维持器件的孔结构，对于进一步提升PP微孔器件的性能将产生积极的意义。

技术实现思路

[0006]针对现有技术在引入交联结构来改善PP微孔器件的力学性能时，容易造成发泡倍率降低以及透波性能下降的问题，本专利技术提供了一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件及其制备方法，以在改善PP微孔器件的力学性能的同时维持均匀的泡孔结构
和高的发泡倍率，在不降低PP微孔器件透波性能的基础上有效改善其力学性能。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，该聚丙烯微孔器件的基体为交联聚丙烯，是将含助交联剂的聚丙烯成型坯体经超临界流体发泡和辐照交联形成的，基体中具有均匀的泡孔结构，泡孔结构的平均孔径为25～230μm，该聚丙烯微孔器件的介电常数在1～1.1之间，介电损耗小于8.5
×
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‑5。
[0009]上述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的技术方案中，所述聚丙烯微孔器件具有优异的力学性能，该聚丙烯微孔器件的比拉伸强度为可达到45MPa以上、优选在45～80MPa之间。
[0010]进一步地，当压缩应变为40％时，该聚丙烯微孔器件的比压缩强度可达到7.5MPa以上、优选在7.5～10MPa之间；当弯曲程度为150％时，该聚丙烯微孔器件的比弯曲强度在25MPa以上、优选在25～35MPa之间。
[0011]上述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的技术方案中，所述聚丙烯微孔器件的发泡倍率在10倍以上，该聚丙烯微孔器件的发泡倍率通常在10～60倍之间，优选为10～35倍之间。
[0012]上述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的技术方案中，通过控制助交联剂的添加量和辐照剂量控制交联聚丙烯的交联程度，使聚丙烯微孔器件的凝胶含量为30wt％～58wt％。
[0013]聚丙烯微孔器件的凝胶含量的测定方法为：取聚丙烯微孔器件作为样品，用不锈钢滤网包裹好之后置于装有二甲苯溶剂的三口烧瓶中，于200℃加热回流72h，将样品和滤网取出后用无水乙醇洗涤两次再置于真空烘箱中于80℃干燥2h后称重；如此循环多次直至干燥后的样品质量差别可忽略不计，用下式计算凝胶含量R
gel
：
[0014][0015]上式中，W1为样品被滤网包裹前的质量，W2为滤网的质量，W3为最终干燥后滤网与样品的总质量。
[0016]本专利技术还提供了上述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的制备方法，包括以下步骤：
[0017](1)将聚丙烯与助交联剂熔融共混并热压成型，得到聚丙烯坯体；
[0018](2)采用超临界流体对聚丙烯坯体进行溶胀并卸压发泡，冷却定型，得到聚丙烯发泡材料；
[0019](3)将聚丙烯发泡材料在隔绝空气的条件下置于电子束中进行辐照，使聚丙烯发泡材料的分子链发生交联，得到聚丙烯微孔器件。
[0020]上述制备方法的技术方案中，聚丙烯坯体中助交联剂的含量优选为2wt％～3wt％。
[0021]上述制备方法的技术方案中，所述助交联剂包括苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸、四甲基丙烯酸季戊四醇酯、马来酸酐、马来酸二丙烯酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的至少一种。
[0022]上述制备方法的技术方案中，步骤(3)中的辐照剂量优选为10～30kGy。
[0023]上述制备方法的技术方案中，助交联剂的添加量和辐照剂量与聚丙烯发泡材料的
分子链交联程度相关，具体的助交联剂的添加量和辐照剂量的选择，使聚丙烯微孔器件的凝胶含量达到30wt％～58wt％即可。
[0024]上述制备方法的技术方案中，一种可行的采用超临界流体对聚丙烯坯体进行溶胀并卸压发泡的方法为：将聚丙烯坯体置于高压釜中，向高压釜通入作为物理发泡剂的气体，控制高压釜的温度为143～149℃、控制高压釜的压力将作为物理发泡剂的气体转变为超临界流体状态，保持前述温度和压力直到物理发泡剂在聚丙烯坯体中达到溶胀平衡，然后泄压发泡，冷却定型，得到聚丙烯发泡材料。
[0025]进一步地，在溶胀渗透过程中，控制高压釜的压力为7.32～30MPa；所述作为物理发泡剂的气体可为N2、CO2或者惰性气体。
[0026]本专利技术的主要技术构思是通过辐照与助交联剂的配合在聚丙烯发泡材料中引入交联结构以改善聚丙烯微孔器件的力学性能，为了避免引入的交联结构对发泡过程造成不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，其特征在于，该聚丙烯微孔器件的基体为交联聚丙烯，是将含助交联剂的聚丙烯成型坯体经超临界流体发泡和辐照交联形成的，基体中具有均匀的泡孔结构，泡孔结构的平均孔径为25～230μm，该聚丙烯微孔器件的介电常数在1～1.1之间，介电损耗小于8.5
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‑5。2.根据权利要求1所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，其特征在于，该聚丙烯微孔器件的比拉伸强度为45～80MPa。3.根据权利要求1所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，其特征在于，该聚丙烯微孔器件的发泡倍率在10倍以上。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件，其特征在于，通过控制助交联剂的添加量和辐照剂量控制交联聚丙烯的交联程度，使聚丙烯微孔器件的凝胶含量为30wt％～58wt％。5.权利要求1至4中任一权利要求所述宽频段、高透波、超低损耗及高强度聚丙烯微孔器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚丙烯与助交联剂熔融共混并热压成型，得到聚丙烯坯体；(2)采用超临界流体对聚丙烯坯体进行溶胀并卸压发泡，冷却定型，得到聚丙烯发泡材料；(3)将聚丙烯发泡材料在隔绝空气的条件下置于电子束中...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚鹏剑，金碧辉，李光宪，吴炳田，王素真，洪江，
申请(专利权)人：长链轻材南京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：