CN101712837B - 高效宽频吸波涂层材料及使用方法 - Google Patents

高效宽频吸波涂层材料及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种高效宽频吸波涂层材料及使用方法。本发明吸波涂层材料是由吸波底层涂料和吸波面层涂料组成，其中，吸波底层涂料的组份包括BaFe12O19、BaTiO3、膨胀石墨、聚丙烯酸酯乳液、TEXANOL成膜剂、5027散剂、GPE消泡剂和PU-220流平剂；吸波面层涂料的组份包括BaFe12O19、BaTiO3、聚丙烯酸酯乳液、TEXANOL成膜剂、5027分散剂、GPE消泡剂、PU-220流平剂。本发明高效宽频吸波涂层材料的使用方法是：按吸波底层涂料组份的质量比称取各原料，经混合均匀后得到吸波底层涂料；按吸波面层涂料组份的质量比称取各原料，经混合均匀后得到吸波面层涂料；将待涂覆高效宽频吸波涂层材料的物体表面进行打磨处理，在经打磨处理的物体表面涂覆吸波底层涂料，在具有吸波底层涂料的物体表面涂覆吸波面层涂料。

Description

高效宽频吸波涂层材料及使用方法
技术领域
本发明属于磁性材料技术领域，特别是一种具有抗电磁干扰作用的吸波涂层材料及该材料的使用方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展和工业文明的不断进步，越来越多的电子电器设备和通讯系统渗透到生产和生活的各个角落，人们在充分享受现代生活的方便和舒适的同时，一种无形的环境污染——电磁污染愈来愈多，愈来愈强，已逐渐成为全球范围的第四大公害。研究证明，微波电磁辐射可引起生物基体、中枢神经、心血管系统、眼晶状体、血液系统的疾患；这种电磁辐射(污染)同时对各类电子设备的干扰所造成的损失也是十分惊人的。因此，如何有效地防护电磁辐射和干扰(EMI)的问题变得日益重要，已成为全球科技界的重要课题。
吸波材料按成型工艺和承载能力可分为结构型和涂层型。结构型吸波材料具有承载和减小电磁波反射双重功能，通常是将吸收剂分散在结构材料中；涂层型吸波材料通常是将吸收剂分散在高聚物的基质中制成吸波涂层，其工艺简单，使用方便，容易调节而受到重视。
吸波材料主要有介电损耗型和磁损耗型。介电损耗型吸收剂如膨胀石墨、碳化硅、钛酸钡、导电聚合物等，具有较高的介电损耗正切值，其损耗机制是依靠介质的电子极化或界面极化衰减和吸收电磁波；磁损耗型吸收剂如铁氧体、羰基铁粉等，具有较高的磁损耗正切值，其损耗机制是依靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁极化机制衰减和吸收电磁波。其中，铁氧体是比较成熟的吸波材料，其吸波性能优良、价格低廉，为吸波材料的主要成分之一。
目前关于钡铁氧体制备方法已有较多的报道，但以钡铁氧体和石墨作为吸收剂的报道较少，尤其是将具有介电损耗特性的钛酸钡、膨胀石墨和具有磁损耗特性的钡铁氧体与乳液制成的吸波涂层材料尚未见报道。
中国专利CN101452756“一种铈掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法”中报道以乙二醇、柠檬酸、硝酸铁、硝酸钡和硝酸铈为原料，通过制备工艺的优化，在石英基片上制备出高纯度的铈掺杂钡铁氧体纳米薄膜。该薄膜可用于制备磁记录材料和吸波材料。中国专利CN101367647“镧掺杂纳米钡铁氧体薄膜及其制备方法”的制备方法与CN101452756所述方法基本相同。
上述两种材料都没有给出吸波效果。另外，中国专利CN1644546“复合吸波材料及其制备工艺”中公开了一种采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法在多孔玻璃相微粒表面制备钡铁氧体层，该复合材料对电磁波的吸收频率范围较钡铁氧体宽化，电、磁损耗角正切数值较大，但未给出该材料在2～18GHz频率范围的实际吸波效果。
本发明的目的在于提供一种吸收电磁波能力强、吸收频带宽，使用便利和环境友好的电磁波吸收涂层材料及使用方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种高效宽频吸波涂层材料，该吸波涂层材料由吸波底层涂料和吸波面层涂料组成，其中：
吸波底层涂料组份的质量比为：
BaFe12O19 6.5～7.5份、BaTiO3 4～5份、膨胀石墨2.2～2.6份、聚丙烯酸酯乳液79～83份、TEXANOL成膜剂(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯)1.3～1.5份、5027分散剂(聚羧酸胺盐)1.1～1.3份、GPE消泡剂(聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚)0.9～1.1份、PU-220流平剂(聚氨酯型)1.3～1.5份。
吸波面层涂料组份的质量比为：
BaFe12O19 9～10份、BaTiO3 9～10份、聚丙烯酸酯乳液73～77份、TEXANOL成膜剂1.3～1.5份、5027分散剂1.1～1.3份、GPE消泡剂0.8～1份、PU-220流平剂1.3～1.5份。
本发明高效宽频吸波涂层材料的使用方法是：
(1)制备吸波底层涂料，按吸波底层涂料组份的质量比称取各原料，经混合均匀后得到吸波底层涂料；
(2)制备吸波面层涂料，按吸波面层涂料组份的质量比称取各原料，经混合均匀后得到吸波面层涂料；
(3)将待涂覆高效宽频吸波涂层材料的物体表面进行打磨处理；
(4)在经打磨处理的物体表面涂覆吸波底层涂料，空气中自然干燥；
(5)重复过程(4)，使吸波底层涂料的涂层厚度达0.5～5mm；
(6)在具有吸波底层涂料的物体表面涂覆吸波面层涂料，空气中自然干燥；
(7)重复过程(6)，使吸波面层涂料的涂层厚度达0.5～5mm；
(8)用矢量网络分析仪测定涂层的反射系数。
本发明的高效宽频吸波涂层材料是属水性聚合物涂料，该吸波涂层材料经涂刷或喷涂在物体或建筑物表面形成涂层，随涂层中水分的挥发，聚合物高分子链相互缠绕并粘结吸收剂在物体或建筑物表面形成吸波层。在该吸波涂层表面可涂饰普通建筑涂料，使吸波涂层具有可装饰性。本发明的高效宽频吸波涂层材料对环境无污染，且建筑物或构件中的水分可以通过涂层逸出。本发明的高效宽频吸波涂层材料中的钛酸钡和膨胀石墨是介电损耗型吸收剂，具有较高的介电损耗正切值，通过介质内部的电子极化或界面极化来衰减和吸收入射的电磁波；本发明的高效宽频吸波涂层材料中的钡铁氧体属于磁损耗型吸收剂，具有较高的磁损耗正切值，其通过磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁极化机制来衰减和吸收入射的电磁波。由于本发明的高效宽频吸波涂层材料具有电磁损耗双重功能，故可对电磁波实行多层吸收，因而比其它现有的吸波材料有更宽的吸收频带和更好的吸波效果。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明高效宽频吸波涂层材料及使用方法作进一步说明。
实施例1
(1)制备吸波底层涂料
①按质量比：BaFe12O19 6.7份、BaTiO3 4.5份、膨胀石墨2.3份、聚丙烯酸酯乳液81.7份、TEXANOL成膜剂1.4份、5027分散剂1.1份、GPE消泡剂0.9份、PU-220流平剂1.4份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到吸波底层涂料，待用。
(2)制备吸波面层涂料
①按质量比：BaFe12O19 9.7份、BaTiO3 9.7份、聚丙烯酸酯乳液75.6份、TEXANOL成膜剂1.4份、5027分散剂1.3份、GPE消泡剂0.9份、PU-220流平剂1.4份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到面层吸波涂料，待用。
(3)涂料的使用
①取200mm×200mm×0.6mm的铝板一块，用砂布打磨表面呈粗糙状；
②在打磨的铝板表面用滚筒或毛刷涂覆吸波底层涂料，空气中自然干燥；
③重复过程②，使吸波底层涂料的涂层厚度达1.2mm；
④在具有吸波底层涂料的铝板表面用滚筒或毛刷涂覆吸波面层涂料，空气中自然干燥；
⑤重复过程④，使吸波面层涂料的涂层厚度达1.5mm；
⑥用矢量网络分析仪测定铝板涂层的反射系数。
实施例2
(1)制备吸波底层涂料
①按质量比：BaFe12O19 6.8份、BaTiO3 4.4份、膨胀石墨2.2份、聚丙烯酸酯乳液81.8份、TEXANOL成膜剂1.3份、5027分散剂1.2份、GPE消泡剂0.9份、PU-220流平剂1.4份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到吸波底层涂料，待用。
(2)制备吸波面层涂料
①按质量比：BaFe12O19 9.6份、BaTiO3 9.6份、聚丙烯酸酯乳液75.8份、TEXANOL成膜剂1.4份、5027分散剂1.2份、GPE消泡剂0.9份、PU-220流平剂1.4份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到面层吸波涂料，待用。
(3)涂料的使用
①取200mm×200mm×0.6mm的铝板一块，用砂布打磨表面呈粗糙状；
②用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波底层涂料，空气中自然干燥；
③重复过程②，使涂层厚度达1.2mm。
④用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波面层涂料，空气中自然干燥；
⑤重复过程④，使涂层厚度达1.2mm。
⑥用矢量网络分析仪测定铝板的反射系数。
实施例3
(1)制备吸波底层涂料
①按质量比：BaFe12O19 6.5份、BaTiO3 4份、膨胀石墨2.2份、聚丙烯酸酯乳液79份、TEXANOL成膜剂1.3份、5027分散剂1.1份、GPE消泡剂0.9份、PU-220流平剂1.3份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到吸波底层涂料，待用。
(2)制备吸波面层涂料
①按质量比：BaFe12O19 9份、BaTiO3 9份、聚丙烯酸酯乳液73份、TEXANOL成膜剂1.3份、5027分散剂1.1份、GPE消泡剂0.8份、PU-220流平剂1.3份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到面层吸波涂料，待用。
(3)涂料的使用
①取200mm×200mm×0.6mm的铝板一块，用砂布打磨表面呈粗糙状；
②用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波底层涂料，空气中自然干燥；
③重复过程②，使涂层厚度达0.5mm。
④用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波面层涂料，空气中自然干燥；
⑤重复过程④，使涂层厚度达5mm。
⑥用矢量网络分析仪测定铝板的反射系数。
实施例4
(1)制备吸波底层涂料
①按质量比：BaFe12O19 7.5份、BaTiO3 5份、膨胀石墨2.6份、聚丙烯酸酯乳液83份、TEXANOL成膜剂1.5份、5027分散剂1.3份、GPE消泡剂1.1份、PU-220流平剂1.5份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到吸波底层涂料，待用。
(2)制备吸波面层涂料
①按质量比：BaFe12O19 10份、BaTiO3 10份、聚丙烯酸酯乳液77份、TEXANOL成膜剂1.5份、5027分散剂1.3份、GPE消泡剂1份、PU-220流平剂1.5份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到面层吸波涂料，待用。
(3)涂料的使用
①取200mm×200mm×0.6mm的铝板一块，用砂布打磨表面呈粗糙状；
②用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波底层涂料，空气中自然干燥；
③重复过程②，使涂层厚度达5mm。
④用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波面层涂料，空气中自然干燥；
⑤重复过程④，使涂层厚度达0.5mm。
⑥用矢量网络分析仪测定铝板的反射系数。
实施例5
(1)制备吸波底层涂料
①按质量比：BaFe12O19 6.5份、BaTiO3 4份、膨胀石墨2.2份、聚丙烯酸酯乳液79份、TEXANOL成膜剂1.3份、5027分散剂1.1份、GPE消泡剂0.9份、PU-220流平剂1.3份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到吸波底层涂料，待用。
(2)制备吸波面层涂料
①按质量比：BaFe12O19 10份、BaTiO3 10份、聚丙烯酸酯乳液77份、TEXANOL成膜剂1.5份、5027分散剂1.3份、GPE消泡剂1份、PU-220流平剂1.5份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到面层吸波涂料，待用。
(3)涂料的使用
①取200mm×200mm×0.6mm的铝板一块，用砂布打磨表面呈粗糙状；
②用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波底层涂料，空气中自然干燥；
③重复过程②，使涂层厚度达5mm。
④用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波面层涂料，空气中自然干燥；
⑤重复过程④，使涂层厚度达0.5mm。
⑥用矢量网络分析仪测定铝板的反射系数。
实施例6
(1)制备吸波底层涂料
①按质量比：BaFe12O19 7.5份、BaTiO3 5份、膨胀石墨2.6份、聚丙烯酸酯乳液83份、TEXANOL成膜剂1.5份、5027分散剂1.3份、GPE消泡剂1.1份、PU-220流平剂1.5份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到吸波底层涂料，待用。
(2)制备吸波面层涂料
①按质量比：BaFe12O19 9份、BaTiO3 9份、聚丙烯酸酯乳液73份、TEXANOL成膜剂1.3份、5027分散剂1.1份、GPE消泡剂0.8份、PU-220流平剂1.3份，分别称(量)取各原料；
②上述原料经搅拌均匀后得到面层吸波涂料，待用。
(3)涂料的使用
①取200mm×200mm×0.6mm的铝板一块，用砂布打磨表面呈粗糙状；
②用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波底层涂料，空气中自然干燥；
③重复过程②，使涂层厚度达0.5mm。
④用滚筒或毛刷在铝板上涂覆吸波面层涂料，空气中自然干燥；
⑤重复过程④，使涂层厚度达5mm。
⑥用矢量网络分析仪测定铝板的反射系数。
4个实例样品的在2～18GHz频段的最大反射系数和有效带宽如下表所示：
  样品   涂层厚度(mm)   最大反射系数(dB)   ≤-8dB有效带宽(GHz)
  实例1   2.7   -31.75   9.89
  实例2   2.4   -28.11   9.98
  实例3   5.5   -24.31   7.56
  实例4   5.5   -23.46   7.12
  实例5   5.5   -23.18   7.04
  实例6   5.5   -24.17   7.42

Claims (2)

1.一种高效宽频吸波涂层材料，其特征在于该吸波涂层材料由吸波底层涂料和吸波面层涂料组成，其中，吸波底层涂料的组份包括BaFe12O19、BaTiO3、膨胀石墨、聚丙烯酸酯乳液、TEXANOL成膜剂(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯)、5027分散剂(聚羧酸胺盐)、GPE消泡剂(聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚)和PU-220流平剂(聚氨酯型)，吸波底层涂料的组份的质量比为：BaFe12O196.5～7.5份、BaTiO34～5份、膨胀石墨2.2～2.6份、聚丙烯酸酯乳液79～83份、TEXANOL成膜剂(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯)1.3～1.5份、5027散剂(聚羧酸胺盐)1.1～1.3份、GPE消泡剂(聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚)0.9～1.1份、PU-220流平剂(聚氨酯型)1.3～1.5份；吸波面层涂料的组份包括BaFe12O19、BaTiO3、聚丙烯酸酯乳液、TEXANOL成膜剂、5027分散剂、GPE消泡剂、PU-220流平剂，吸波面层涂料的组份的质量比为：BaFe12O199～10份、BaTiO39～10份、聚丙烯酸酯乳液73～77份、TEXANOL成膜剂1.3～1.5份、5027分散剂1.1～1.3份、GPE消泡剂0.8～1份、PU-220流平剂1.3～1.5份。
2.一种根据权利要求1所述的高效宽频吸波涂层材料的使用方法，其特征在于该吸波涂层材料的使用方法是：
(1)制备吸波底层涂料，按吸波底层涂料组份的质量比称取各原料，经混合均匀后得到吸波底层涂料；
(2)制备吸波面层涂料，按吸波面层涂料组份的质量比称取各原料，经混合均匀后得到吸波面层涂料；
(3)将待涂覆高效宽频吸波涂层材料的物体表面进行打磨处理；
(4)在经打磨处理的物体表面涂覆吸波底层涂料，空气中自然干燥；
(5)重复过程(4)，使吸波底层涂料的涂层厚度达0.5～5mm；
(6)在具有吸波底层涂料的物体表面涂覆吸波面层涂料，空气中自然干燥；
(7)重复过程(6)，使吸波面层涂料的涂层厚度达0.5～5mm。
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