【技术实现步骤摘要】
一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料及制备方法
[0001]本申请涉及吸波材料领域，具体涉及一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料及制备方法。
技术介绍
[0002]随着科技的发展，电磁辐射形势逐渐复杂化，吸波材料已经成为军事民用领域不可缺少的一部分。吸波蜂窝材料作为兼具良好机械性能与吸收性能的多功能吸波材料，是结构型吸波材料研究的一个重要方向。传统的吸波蜂窝材料通常是在蜂窝表层涂覆一层吸波涂层，但吸波涂层由于含有有机树脂，因此具有增重大、与壳体粘结强度低、易剥落等缺点，因而在实际应用中尤其是在航空航天领域受到越来越多的限制。此外，传统蜂窝制备需要经过原材料准备、涂胶、热压、切边、拉伸、定型、浸胶、烘干、固化及片切等流程，工艺较为复杂。
[0003]申请号为202210881543.3的中国专利技术专利公开了一种吸波蜂窝材料及其制备方法，通过对吸波蜂窝进行预浸料、预固化、表面铺贴透波纤维层、RTM固化成型处理，获得了吸波蜂窝材料，解决了现有成型技术所成型的零件表面质量不合格的技术问题。但是，其工艺较为复杂，对设备要求较高，且表面铺贴的透波纤维层容易剥落。
[0004]对位芳纶纳米纤维(Aramid Nanofibers,ANFs)作为一种纳米尺度的纤维，不仅具有大的长径比和比表面积，同时又保留了宏观芳纶纤维高强度，高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，但是目前还未见有关对位芳纶纳米纤维制备吸波蜂窝材料的公开报道。
[0005]故，目前需要解决吸波蜂窝材料表面涂层易剥落的问题。
技术实现思路
>[0006]本专利技术的目的在于解决吸波蜂窝材料表面涂层易剥落的问题，提供了一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料及制备方法，通过对位芳纶纳米纤维制备的吸波蜂窝材料，具有良好的机械性能和化学稳定性，满足航空航天等领域的应用需求。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料，以重量份数计，所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的制备原料包括40份～90份对位芳纶纳米纤维和60份～10份吸波剂。
[0009]进一步地，所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的孔格边长为1.5～8mm,所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的高度为0.5～3cm，所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的密度为50～800kg/m3。
[0010]进一步地，所述吸波剂采用碳纳米管、MXene、石墨烯、金属及金属氧化物粉末和导电炭黑中的一种或多种混合。
[0011]一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的制备方法，包括利用DMSO/KOH/H2O混合体系制备对位芳纶纳米纤维水分散液；将吸波剂与去离子水混合，得到吸波剂水分散液；将对位芳
纶纳米纤维水分散液和吸波剂水分散液均质，得到ANFs@吸波剂混合溶液；对ANFs@吸波剂混合溶液进行可控真空辅助抽滤，得到ANFs@吸波剂水凝胶；将模具间隔插入ANFs@吸波剂水凝胶中，干燥，取出模具后得到芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料。
[0012]进一步地，所述对位芳纶纳米纤维水分散液的浓度为1～5mg/mL；所述吸波剂水分散液的浓度为1～5mg/mL。
[0013]进一步地，所述ANFs@吸波剂水凝胶的固含量为1.5％～2％。
[0014]进一步地，所述均质按照对位芳纶纳米纤维水分散液与吸波剂水分散液的质量比为(40～90)：(60～10)进行；所述均质的压力为500～2000bar，所述均质的次数为15～30次。
[0015]进一步地，所述吸波剂与去离子水混合采用搅拌超声，所述搅拌的转速为900～1500rpm，所述超声的功率为600～1200W，所述超声的时间为10～30min。
[0016]进一步地，所述模具为正六边形，所述模具的边长为1.5～8mm，所述模具的高度为1.5～4cm，所述模具间隔插入的距离为0.5～3cm。
[0017]进一步地，所述干燥的温度为30～105℃，所述干燥的时间为12～48h。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0019]本专利技术仅采用芳纶纳米纤维和吸波剂作为制备吸波蜂窝材料的原料，相比于传统方法中使用耐热性差的有机树脂粘合剂，既提高了吸波蜂窝材料的热稳定性，还避免了粘合剂结合不牢固、易剥落等问题。
[0020]本专利技术提供了一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料，利用具有纳米尺度结构、优异力学性能和电学性能的吸收剂和优异力学性能的对位芳纶纳米纤维通过一步成形制备得到的芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料，力学性能优异，吸波性能良好。
[0021]本专利技术利用对位芳纶纳米纤维作为蜂窝的“构筑单元”，可以大大增强蜂窝的机械性能。此外，ANFs表面具有丰富的活性基团，其可以与纳米级别的吸波剂通过氢键结合，既避免了传统吸波蜂窝材料表面涂层易剥落的问题，又具有良好的机械性能和化学稳定性，可以满足航空航天等领域的应用需求。
[0022]本专利技术提供了一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的制备方法，传统的吸波蜂窝材料制备一般分为两个步骤，一是蜂窝的制备，其又包含原材料准备、涂胶、热压、切边、拉伸、定型、浸胶、烘干、固化及片切等流程，工艺复杂；二是在蜂窝表层涂覆一层吸波涂层，但吸波涂层由于含有有机树脂，因此具有增重大、与壳体粘结强度低、易剥落等缺点。而本专利技术不需要经过上述步骤，采用一种自上而下的策略，首先将芳纶纤维纳米化，然后与吸收剂进行共混，只需要一步即可制备得到吸波蜂窝材料，大大简化了制备工艺，同时皆具优异的力学性能与吸波性能。此外，本专利技术不需要经过额外的设备，随时随地皆可进行，方便快捷，省时省力，可以广泛应用于隐身飞机、隐身舰艇、通信基站、电器设备等领域。
[0023]本专利技术通过对吸波剂水分散液和对位芳纶纳米纤维水分散液进行高压均质处理，从而使吸波剂和对位芳纶纳米纤维实现良好的分散以及共混。和传统的机械搅拌相比，吸波剂和对位芳纶纳米纤维在高压下会受到强烈的剪切、撞击以及空穴作用，形成一个均匀混合的乳液体系，具有良好的稳定性，避免了传统搅拌过程中分散不均匀以及停止搅拌后物料易絮聚等问题，进一步提高了吸波蜂窝材料的力学和吸波性能。
[0024]本专利技术提供的可控真空辅助抽滤，通过控制ANFs@吸波剂水凝胶的固含量，从而制
备得到具有不同密度的吸波蜂窝材料。当ANFs@吸波剂水凝胶固含量较低时，水分含量较多，在干燥过程中水分蒸发较快，水分损失较多，导致收缩率较大；相反，当ANFs@吸波剂水凝胶固含量较高时，水分含量较少，在干燥过程中水分蒸发较慢，水分损失较少，导致收缩率较小，从而实现不同密度的吸波蜂窝材料的制备。
[0025]本专利技术制备的吸波蜂窝材料可以根据需要自行调节，通过控制正六边形模具的插入距离以及选择不同边长的正六边形模具，可以制备得到不同密度以及孔格边长的吸波蜂窝材料，拓宽了应用领域，增强了实用性，从而满足其在航空航天等领域的应用需求。
附图说明
[0026]图1是本专利技术制备工艺流程图；
[0027]图2是本专利技术实施例1得到的芳纶纳米纤维本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料，其特征在于，以重量份数计，所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的制备原料包括40份～90份对位芳纶纳米纤维和60份～10份吸波剂。2.根据权利要求1所述的一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料，其特征在于，所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的孔格边长为1.5～8mm,所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的高度为0.5～3cm，所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的密度为50～800kg/m3。3.根据权利要求1所述的一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料，其特征在于，所述吸波剂采用碳纳米管、MXene、石墨烯、金属及金属氧化物粉末和导电炭黑中的一种或多种混合。4.一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，包括利用DMSO/KOH/H2O混合体系制备对位芳纶纳米纤维水分散液；将吸波剂与去离子水混合，得到吸波剂水分散液；将对位芳纶纳米纤维水分散液和吸波剂水分散液均质，得到ANFs@吸波剂混合溶液；对ANFs@吸波剂混合溶液进行可控真空辅助抽滤，得到ANFs@吸波剂水凝胶；将模具间隔插入ANFs@吸波剂水凝胶中，干燥，取出模具后得到芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料。5.根据权利要求4所述的一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述对...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，孙浩，张美云，宋顺喜，谭蕉君，聂景怡，张静茹，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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