CN101087513A - 一种非连续体导电介质吸波平板及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料科学和电磁场理论的交叉技术领域。涉及到一种非连续体导电介质吸波平板及制备方法。其特征是：将导电填料与聚合物基体制备成复合材料后造粒，形成导电孤岛复合颗粒，在其外表面涂敷一层绝缘透波粘结剂后浇注成非连续体平板复合材料，并在试样的外表面加覆一层玻璃纤维布，起到阻燃作用。本发明的效果和益处是通过导电介质的孤岛化设计，非连续体导电介质吸波平板能有效改善与自由空间的波阻抗匹配，提高其吸收性能并拓宽了有效吸收频段。结构制备简单，成本较低，性能稳定，能广泛应用于电磁兼容领域。
Description
技术领域
本发明属于材料科学和电磁场理论的交叉技术领域，涉及高效宽频非连续体导电介质复合吸波平板的制备技术。特别涉及到一种导电孤岛吸波单元的制备方法。
背景技术
随着对电磁波吸收材料研究的深入以及实际应用的需求，高吸收性能、宽频段、重量轻、体积小等高性能结构型吸波体已成为当前吸波材料的研究重点。平板型吸波材料正是在此背景下受到越来越多的关注。目前，平板吸波体大都采用在环氧树脂、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。但这种结构对电磁波的吸收具有选择性，有效吸收频段太窄。为了拓宽对电磁波的吸收频段，增强吸波效能，常用的方法往往采用优化改性吸波剂、吸波剂多元复合以及采取多层吸波结构等方法来实现。但是这类吸波结构一方面制备成本较高，另一方面很难做到与自由空间波阻抗的良好匹配，从而限制了平板吸波材料吸波性能的提高和吸波频段的拓宽。
发明内容
本发明目的是提供了一种树脂基非连续体导电介质复合吸波平板的制备方法，采用将导电介质孤岛化设计的关键技术，有效改善了导电介质吸波平板与空气波阻抗的良好匹配，解决了吸波平板吸收频段窄、吸收效能差的缺点。
本发明的技术方案如下：
一.原料的选择与预处理
1.1基体选择
选用ABS树脂、聚乙烯醇等高聚物，要求高聚物具有较高的透波性和粘结能力。
1.2吸收剂的选择和预处理
选用的吸波剂分别具有导电性能和磁性能，对电磁波的吸收实现优势互补，拓宽有效吸收频段，且环境稳定性好，且互不发生化学反应；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.非连续体吸波平板的制备
2.1导电孤岛的制备
将预处理后的不同吸收剂与高聚物基体材料按一定比例混合均匀，然后在塑料挤出机中重复挤出多次，达到吸收剂在基体中的均匀分布。最后在造粒机中造粒，得到导电孤岛颗粒。
2.2吸波平板的制备
将制备好的导电孤岛颗粒用透波良好且粘结性能好的高聚物材料表面包覆后注入模具，常温或者在60～80℃低温下固化成形，最后在平板表面加一层阻燃布，得到非连续体吸波平板。
三.成品性能检测
主要测试材料的反射损耗性能，因为对电磁波的反射损耗性能是衡量吸波材料吸收性能的重要指标。测试采用弓形法在无回波暗室中进行，测试结果用dB值表示。不同规格的吸波平板吸收能力和吸收带宽不同，以炭粉质量含量20％，二氧化猛质量含量20％，且厚度为20mm为例，吸波性能如下表：
| f/GHz | 8.0 | 8.4 | 8.8 | 9.2 | 9.6 | 10.0 | 10.4 | 10.8 | 11.2 | 11.6 |
| R/-dB | 16.18 | 17.34 | 18.13 | 18.30 | 17.70 | 17.00 | 16.60 | 16.31 | 16.65 | 17.27 |
| f/GHz | 12.0 | 12.4 | 12.8 | 13.2 | 13.6 | 14.0 | 14.4 | 14.8 | 15.2 | 15.6 |
| R/-dB | 19.08 | 20.40 | 20.96 | 21.00 | 20.31 | 19.10 | 18.60 | 18.30 | 18.23 | 18.60 |
| f/GHz | 16.0 | 16.4 | 16.8 | 17.2 | 17.6 | 18.0 | ||||
| R/-dB | 19.56 | 20.12 | 21.20 | 22.10 | 22.35 | 22.07 |
本发明的效果和益处是，通过导电介质的孤岛化设计，非连续体吸波平板能有效改善与自由空间的波阻抗匹配，大大提高了平板吸波材料的吸收性能并拓宽了吸波材料的有效吸收频段。除此之外，这种吸波结构制备简单，成本较低，性能稳定，能广泛应用于电磁兼容领域。
具体实施方式
以下结合技术方案详细说明本发明的具体制备方法。
一. 原材料的选择与预处理
选用ABS树脂为基体，聚乙烯醇(PVA)为孤岛颗粒的表面包覆剂以及试样成形的粘结剂；选用炭黑和二氧化猛为吸收剂。
在氩气保护下，在700～800℃下对炭黑进行高温处理1～2h，以达到清除炭黑表面油污和活化炭黑的目的。然后在球磨机中球磨3～5h，使炭粉尺寸在10nm～1000nm之间。二氧化锰采用工业用σ相二氧化锰，粒径在10nm～1000nm之间。
二.非连续体吸波平板的制备
2.1导电孤岛的制备
将经过预处理后的炭黑和二氧化猛与ABS树脂按一定比例混合均匀，炭黑、二氧化猛以及ABS树脂的质量比为1∶1∶3。然后将混合好的料加入到塑料挤出机中重复挤出三次，达到吸收剂在基体中的均匀分布。最后在造粒机中造粒，得到导电孤岛颗粒。颗粒形状为直径2～3mm，高度3～5mm的圆柱体。
2.2吸波平板的制备
在PVA中加入一定量水后在水浴中加热，不停搅拌直到成为粘稠状。将制好粘结剂与孤岛颗粒以1∶4均匀混合，直到孤岛颗粒表面均匀分布一层PVA粘结剂，然后注入事先做好的模具中，模具截面大小为200mm×200mm，厚度为20mm。最后在试样表面加一层玻璃纤维布，以达到试样阻燃的目的。将制备好的试样放入60℃恒温烘箱里烘烤6h，得到非连续体吸波平板。
三.成品性能检测
吸波性能的测试如下表，其高于-15dB损耗性能的有效吸收带宽达10GHz，在17.6GHz处达到最大吸收峰值-22.35dB。
| f/GHz | 8.0 | 8.4 | 8.8 | 9.2 | 9.6 | 10.0 | 10.4 | 10.8 | 11.2 | 11.6 |
| R/-dB | 16.18 | 17.34 | 18.13 | 18.30 | 17.70 | 17.00 | 16.60 | 16.31 | 16.65 | 17.27 |
| f/GHz | 12.0 | 12.4 | 12.8 | 13.2 | 13.6 | 14.0 | 14.4 | 14.8 | 15.2 | 15.6 |
| R/-dB | 19.08 | 20.40 | 20.96 | 21.00 | 20.31 | 19.10 | 18.60 | 18.30 | 18.23 | 18.60 |
| f/GHz | 16.0 | 16.4 | 16.8 | 17.2 | 17.6 | 18.0 | ||||
| R/-dB | 19.56 | 20.12 | 21.20 | 22.10 | 22.35 | 22.07 |
Claims (3)
1.一种非连续体导电介质吸波平板及制备方法，其特征是：将导电填料与聚合物基体制备成复合材料后造粒，形成导电孤岛复合颗粒，在其外表面涂敷一层绝缘透波粘结剂后浇注成非连续体平板复合材料，并在试样的外表面加覆一层玻璃纤维布。
2.根据权利要求1所述的一种非连续体导电介质吸波平板及制备方法，其特征包括：
导电孤岛复合颗粒的填料采用纳米炭黑、纳米二氧化猛、金属粉和金属纤维中的一种或两种以上的组合；基体材料采用ABS或聚乙烯；粘结剂采用聚乙烯醇或环氧树脂；阻燃布采用玻璃纤维布。
3.根据权利要求1所述的一种非连续体导电介质吸波平板及制备方法，其特征还包括：
导电孤岛复合颗粒的形貌包括球状、圆柱状、条状或片状；颗粒中填料的质量含量为：炭黑2％～30％，二氧化锰或金属粉10％～70％。
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| CN 200710012106 CN101087513A (zh) | 2007-07-11 | 2007-07-11 | 一种非连续体导电介质吸波平板及制备方法 |
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| CN101384159B (zh) * | 2008-05-16 | 2010-12-08 | 北京工业大学 | 表面贴覆屏蔽布电磁兼容木基复合材料及其制备方法 |
| CN102168477A (zh) * | 2011-03-23 | 2011-08-31 | 大连理工大学 | 用于电磁防护的吸波吊顶及其制备方法 |
| CN101434134B (zh) * | 2008-12-24 | 2012-05-30 | 北京化工大学 | 一种宽频带多层结构吸波复合材料及其制备方法 |
| CN103474741A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-25 | 中国电子科技集团公司第三十九研究所 | 环焦天线副面介质支撑罩及其制备方法 |
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2007
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