CN101041281A - 一种树脂基双层复合材料吸波平板及其制备方法 - Google Patents

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刘顺华
段玉平
杨洋
刘德厚
崔晓冬
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Abstract

本发明属于材料科学和微波技术的交叉技术领域，涉及到一种树脂基双层复合材料吸波平板及其制备方法。它的特征是在树脂基体里加入3％～30％的二氧化锰及固化剂混合固化成匹配层，使之与由3％～30％的炭黑与树脂及固化剂混合固化而成的吸收层紧密结合得到双层结构吸波体。它的效果和益处是环氧树脂基体的引用使吸波材料满足于不用形状的应用要求；双层阻抗渐变结构设计增强了材料的电磁波吸收能力；炭黑/二氧化锰的复合使用拓宽了材料有效吸收带宽。

Description

一种树脂基双层复合材料吸波平板及其制备方法
技术领域
本发明属于材料科学和微波技术的交叉技术领域，涉及到一种高效宽频双层复合吸波平板的制备方法，特别涉及到一种树脂基双层复合材料吸波平板得制备方法。
背景技术
平板吸波体大都是在环氧树脂、高聚物等基体中添加吸波粉体经过热压或者直接浇注制得。对于单层结构，由于可调设计参数有限，故现在的研究已经趋向双层或多层结构。在已发表的国内外相关文献中，双层吸波体中匹配层多选用玻璃纤维或其它种类的透波材料，吸收层多选用铁氧体或其它种类的磁性粉体，但其制备成本高、比重较大且制备工艺复杂，限制了其实用性。
发明内容
本发明提供了一种树脂基双层复合材料吸波平板的制备方法，采用吸波剂的多元复合及吸波结构的特殊设计等途径，有效的解决了材料对电磁波的吸收频段窄、吸波效能差的缺点。
本发明所采用的方案如下：
一原料的选择与预处理
1基体的选择
选用环氧树脂、聚乙烯醇等高聚物，要求高聚物具有高的透波性和粘结能力。
2吸波剂的选择和预处理
选用的吸波剂之间不发生反应，化学稳定性好；它们的特征吸收频段不重合，可以实现优势互补，拓宽有效吸收频段。对选取的吸波剂应进行预处理，达到活化吸波剂的目的，并使其颗粒尺寸控制在纳米级别内。
二吸波平板的制备
将经过预处理吸波剂与树脂、稀释剂及固化剂按一定比例混合，然后在搅拌机中搅拌20～40min，均匀后注入模具，常温固化成型。得到吸收层。当底层(吸收层)固化后，面层(匹配层)是将一定配比的吸波剂与树脂、稀释剂、固化剂混合，在搅拌机中搅拌20～40min，均匀后浇铺在底层上，使面层与底层紧密粘结，常温固化成型。吸波剂的加入体积比为3％～30％。
3成品性能测试
主要测试材料的吸波性能，因为对电磁波的吸收能力是吸波材料最重要的性能指标。测试采用弓形反射法在无回波暗室中进行，测试结果用dB表示。不同吸波平板的吸收能力和吸收带宽不同，以底层炭粉36vol.％，面层二氧化锰12vol.％为例，吸收性能如下表：
 f/GHz  11.2  11.4  11.6  11.8  12  12.3  12.6  12.9  13.2  13.5
 R/dB  17.25  18.4  20.29  22.08  23.6  25.33  26.69  27.21  27.48  27.36
 f/GHz  13.8  14.1  14.4  14.7  15  15.3  15.6  15.9  16.2  16.5
 R/dB  27.02  26.8  23.94  23.75  22.35  20.76  19.68  18.4  17.87  16.61
本发明的效果和益处是证实了双层吸波结构在吸波材料的设计上有着良好的发展前景，并开始了将二氧化锰作为一种良好的吸波剂而应用到工程中，为电磁吸波材料以后的发展开阔了很大的空间。
具体实施方式
以下结合具体实施例详说明本发明制备方法
一原料的选择与预处理
选用环氧树脂为基体；选用炭黑和二氧化锰作为吸波剂。
在氩气保护下，在700～800℃下对碳黑进行高温处理1～2h，以达到清除炭黑表面油污和活化炭黑的目的。然后在球磨机球磨3～5h，使炭粉尺寸在10nm～1000nm之间。二氧化锰采用σ相二氧化锰，粒径在10nm---1000nm之间
二吸波平板的制备
将经过预处理炭黑与环氧树脂、稀释剂以及固化剂按一定比例混合，环氧树脂、稀释剂(无水乙醇)以及环氧固化剂的质量比为10∶1∶2，炭黑占吸收层总体积的36％，然后在搅拌机中搅拌20～40min，均匀后注入模具，模具截面大小为200mm×200mm，厚度为3mm，常温固化成型，得到吸收层。当底层固化后，将一定配比的二氧化锰与环氧树脂、稀释剂、固化剂混合，环氧树脂、稀释剂(无水乙醇)以及固化剂的质量比为10∶1∶2，二氧化锰占匹配层总体积的12％，在搅拌机中搅拌20～40min，均匀后浇铺在底层上，使面层与底层紧密粘结，匹配层厚度为1mm，常温固化成型。
3成品性能测试
吸收性能测试结果如下表，其有效吸收带宽达8.6GHz，在13.2GHz处达最大吸收峰值为27.48dB
 f/GHz  11.2  11.4  11.6  11.8  12  12.3  12.6  12.9  13.2  13.5
 R/dB  17.25  18.4  20.29  22.08  23.6  25.33  26.69  27.21  27.48  27.36
 f/GHz  13.8  14.1  14.4  14.7  15  15.3  15.6  15.9  16.2  16.5
 R/dB  27.02  26.8  23.94  23.75  22.35  20.76  19.68  18.4  17.87  16.61

Claims (2)

1.一种树脂基双层复合材料吸波平板及其制备方法，其特征是：在树脂基体里加入3％～30％的二氧化锰及固化剂混合固化成匹配层，使之与由3％～30％的炭黑与树脂及固化剂混合固化而成的吸收层结合得到双层结构。
2.根据权利要求1所述的一种树脂基双层复合材料吸波平板及其制备方法，其特征是：匹配层采用σ相二氧化锰，粒径在10nm-1000nm之间，吸收层采用经活化处理过的纳米炭粉，粒径在10nm-1000nm之间，基体采用环氧树脂或聚乙烯醇。
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