论文部分内容阅读
随着先进雷达探测技术的发展，隐身技术即减小或避免军事目标被雷达探测的技术日益受到人们的重视。减小军事目标的雷达散射截面(Radar CrossSection．RCS)是隐身技术当中最重要的手段之一。减小RCS的方法主要有两类：外形设计以减少目标对雷达波的背散射和在目标表面涂敷材料以吸收和消除雷达波能量，后者所用材料即称为雷达吸波材料(Radar Absorbing Materials，RAM)，主要是通过将雷达波的能量转换成热能以达到减小RCS的目的。由于武器装备对气动性、机动性等都有严格的要求，外形技术的应用在许多情况下受到一定的限制。与之相比，吸波材料(RAM)由于种类繁多、成本低、易于施工和维护等特点，在隐身技术中显得更为重要。
而雷达吸波材料的吸收性能主要依赖于雷达波吸收剂。众多吸收剂中羰基铁粉吸收剂以其优异的性能成为雷达吸波材料的研究热点之一。但羰基铁粉作为吸收剂应用时材料的防腐性能及与空气的阻抗匹配性、羰基铁粉颗粒在材料中的分散性均有待于进一步改善。
本论文就是以此为出发点，通过对羰基铁粉表面实施改性以期得到性能优异的雷达吸波材料。要改善材料的上述性能，我们将羰基铁粉制备成磁性高分子微球，使其包裹在聚合物中，这样作为雷达波吸收剂应用时，材料的抗腐蚀性得到改善；由于表面引入了介电常数较小的聚合物，那么也更容易实现材料与空气的阻抗匹配。另外，经聚合后羰基铁粉微粒间有聚合物隔开，能够有效防止粒子间由于磁性导致的“软团聚”，以便于在制备吸波材料时均匀分散。
磁性高分子微球的制备方法有多种，但由于羰基铁粉颗粒粒径较大(0.5～5μm)采用悬浮聚合法制备羰基铁粉磁性高分子微球比较合适。经典的悬浮聚合法制备的产物粒径较大，通常大于50μm，且每个产物粒子内包含多个无机磁粒子，若将其应用于雷达吸波材料无论粒径大小，还是羰基铁粉颗粒的分散性都是不理想的。本论文致力于制备小粒径羰基铁粉磁性高分子微球，并采用一种新的制备磁性高分子微球的方法一新型悬浮聚合法来制备目标产物。文章中对新型悬浮聚合法的聚合机理进行了详细的讨论，并考察了多种因素对聚合反应及产物粒子性状的影响。新型悬浮聚合法的机理讨论将引发剂、无机磁粒子与溶剂结合作为油相之一分散在水相中，单体作为另一油相分散在悬浮聚合体系中，此时，油溶性引发剂与单体分处不同油相，单体与磁粒子分处不同油相，无机磁粒子表面可以吸附溶有引发剂的溶剂并在表面形成一个溶剂层。在引发聚合的过程中由于明胶的作用，单体以油滴为单元越过油水界面向无机磁粒子表面溶剂层扩散，并发生聚合，最终形成了具有壳核结构的磁性高分子微球。由于无机磁粒子在水相中基本上是单颗粒分散的，因此，经聚合后的磁微球是单核的，其粒径要比经典悬浮聚合法制备的产物粒子小的多。本文选用平均粒径为1.37μm的羰基铁粉为原料，所制备的磁性高分子微球的平均粒径在3.7～7μm之间。
2．明胶浓度、单体加量、羰基钱粉加量、聚乙烯醇浓度对聚合反应和产物粒子性状的影响。
明胶在聚合反应过程中起到非常关键的作用，其浓度的变化对聚合反应影响较大。通过实验我们发现，当明胶浓度为1％时制各的磁性高分子微球性能较好。单体加量对产物粒子的粒度和壳层结构有重要影响。当单体加入量增大时，产物粒径增大，同时聚合物壳层较致密，缺陷较少。随着羰基铁粉量的增大，相同体积水相和同比单体量的情况下，制备的磁微球边缘光滑，壳层较致密，且粒径变小。聚乙烯醇的浓度对产物粒度和形貌也有较大影响。当聚乙烯醇浓度较小时得到的产物粒子粒度稍大，且表面出现“海浪”形的带状凸起。
3．KH-570改性羰基铁粉的表征及改性后粒子制备磁性高分子徽球的性能研究
在碱性条件下水解KH-570，水解后的偶联剂分子可以吸附在羰基铁粉粒子表面，使得羰基铁粉表面亲油性增强，同时粒子表面还引入了双键。经透射电子显微镜和红外光谱表征后可以得出羰基铁粉粒子表面的确吸附了偶联剂分子。以改性后的羰基铁粉为无机磁粒子制备的磁性高分子微球其聚合物壳层较致密，粒径较小。这是因为随着磁粒子表面亲油性的增强，将粒子分散在水相中时，会有更多的溶剂被吸附，这将促进单体油滴和溶剂，单体油滴之间的相互聚并，最终使得壳层孔隙减少，产物粒径变小。另外，表面双键的引入也有利于聚合物壳层与羰基铁粉表面的紧密结合，这也是造成聚合物壳层变化的原因。
4．新型量浮聚合法在不同反应条件下的表面致孔性及产物粒子聚合物壳层致密性讨论
采用新型悬浮聚合法制备壳核型磁微球，羰基铁粉粒子表面聚合产生的聚合物壳层具有孔结构特征，本文从各不同聚合反应条件下的“致孔”性及产物粒子聚合物壳层的致密性进一步分析新型悬浮聚合法聚合机理及所制备复合粒子的结构特征。
5．对羰基铁粉、改性羰基铁粉及由其制备的磁性高分子徽球进行电磁性能和雷达波反射率的表征
通过对电磁性能和雷达波反射率的表征，我们可以得出将羰基铁粉制备成磁性高分子微球可以有效的降低介电常数。但同时产物粒子的磁导率也大幅下降，这将影响材料对雷达波的吸收。因此，我们还应该深究导致磁导率下降的原因，并继续改进制备方法，以期制备性能优良的雷达波吸收剂。本文重点研究讨论了新型悬浮聚合法的机理及其影响因素，在壳核型磁性高分子微球的制备方法上做了全新的改进，产物粒子聚合物壳层具有独特的结构，层内有孔隙分布。