CN102477210A - 一种超材料基板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超材料基板及其制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：将空心微球、有机树脂溶液和固化剂充分混合均匀，形成胶液；将增强材料浸入到胶液中，充分浸润、然后固化，得到含有空心微球的基板；所制备的基板材料由于加入了空心微球，相当于基板内部部分体积由空气占据，不仅降低了基板的密度，而且提高了基板的刚度、强度、尺寸稳定性、绝缘性等，还能降低基板的介电常数和介电损耗；可广泛地应用在航空航天、机械、物理、化学、电绝缘以及军事等领域。
Description
【技术领域】
本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种超材料基板及其制备方法。
【背景技术】
超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而或得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料，因此为设计和合成超材料，人们进行了很多研究工作。超材料包括人造结构以及人造结构所附着的材料，该附着材料对人造结构起到支撑作用，因此可以是任何与人造结构不同的材料，这两种材料的叠加会在空间中产生一个等效介电常数与磁导率，而这两个物理参数分别对应了材料的电场响应与磁场响应。
而基板的性能对超材料的最终性能有重要的影响，不同的基板材料具有不同的优势及不足，常用的环氧树脂基板具有能耐高低温、机械强度高、稳定性好等优点，但质脆、抗冲击性能差、尺寸稳定性差。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：提供一种超材料基板及其制备方法，所制备的基板材料加入有空心微球，不仅降低了基板的密度，而且提高了基板的刚度、强度、尺寸稳定性。
本发明实现发明目的采用的技术方案是，一种超材料基板，包括增强材料，浸润在增强材料表面及内部的有机树脂胶，其特征在于：所述的有机树脂胶内含有空心微球。
所述的空心微球的直径相同或不同。
进一步改进，通过控制空心微球的含量来制备所需介电常数的超材料基板。
一种超材料基板的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：
a、将空心微球、有机树脂溶液和固化剂充分混合均匀，形成胶液；
b、将增强材料浸入到步骤a中的胶液中；
c、将增强材料充分浸润，然后固化，得到含有空心微球的基板。
所述的空心微球为空心玻璃微球、酚醛空心微球、低聚丙烯酸酯微球、聚偏聚乙烯共聚物微球中的一种或一种以上。
所述的空心微球为粉末状。
所述的有机树脂溶液为环氧树脂溶液。
所述的有机树脂溶液为溴化环氧树脂溶液。
所述的有机树脂溶液为酚醛树脂溶液。
所述的增强材料为玻璃纤维布、纸基电子布、陶瓷基电子布或金属基电子布。
本发明的有益效果是，所制备的基板材料由于加入了空心微球，相当于基板内部部分体积由空气占据，不仅降低了基板的密度，而且提高了基板的刚度、强度、尺寸稳定性、绝缘性等，还能降低基板的介电常数和介电损耗；可广泛地应用在航空航天、机械、物理、化学、电绝缘以及军事等领域。
【附图说明】
图1为本发明的超材料基板的示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种超材料基板，包括增强材料2，浸润在增强材料表面及内部的有机树脂胶1，所述的有机树脂胶内含有空心微球3，所述的空心微球的直径相同或不同。
一种超材料基板的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
a、将空心微球、有机树脂溶液和固化剂三者充分混合均匀，形成胶液；
b、将增强材料浸入到步骤a中的胶液中；所述的增强材料为玻璃纤维布，还可以是纸基电子布、陶瓷基电子布或金属基电子布等，本实施方式中一般采用玻璃纤维布；
c、将增强材料充分浸润后，通过刮膜的方式将所述的增强材料表面刮平，然后固化，得到含有空心微球的基板。
所述的空心微球为粉末状，如空心玻璃微球、酚醛空心微球、低聚丙烯酸酯微球、聚偏聚乙烯共聚物微球中的一种或一种以上；所述的有机树脂溶液为环氧树脂溶液、溴化环氧树脂溶液或酚醛树脂溶液。
由以上方法制得的超材料基板，所制备的基板材料由于加入了空心微球，相当于基板内部部分体积由空气占据，不仅降低了基板的密度，而且提高了基板的刚度、强度、尺寸稳定性、绝缘性等，还能降低基板的介电常数和介电损耗；并且还可以通过控制空心微球的含量来制备所需介电常数的超材料基板；可广泛地应用在航空航天、机械、物理、化学、电绝缘以及军事等领域。
应当理解，超材料基板的生产工艺也可以采用如下生产工艺。将空心微球、有机树脂溶液和固化剂三者充分混合均匀，形成胶液；增强材料如玻璃纤维布开卷后，经导向辊，进入胶槽；浸胶后通过挤胶辊，控制有机树脂含量，然后进入烘箱；经过烘箱期间，去除溶剂等挥发物，同时使有机树脂处于半固化状态。调节挤胶辊的间隙以控制有机树脂含量，调节烘箱各温区的温度、风量和车速控制凝胶时间和挥发物含量。
实施例一：
将环氧树脂用稀释剂稀释制得环氧树脂溶液；将空心玻璃微球、环氧树脂溶液和2-乙基4甲基咪唑固化剂三者充分混合均匀，形成胶液；
再将玻璃纤维布浸入到胶液中，取出玻璃纤维布，通过刮膜的方式将所述的玻璃纤维布表面刮平，然后放入烘箱中固化，得到含有空心微球的基板。
应当理解，加入到环氧树脂胶液中的空心微球还可以是空心玻璃微球、酚醛空心微球、低聚丙烯酸酯微球、聚偏聚乙烯共聚物微球中的一种或多种。
实施例二：
将溴化环氧树脂用稀释剂稀释制得溴化环氧树脂溶液；将酚醛空心微球、溴化环氧树脂溶液和2-乙基4甲基咪唑固化剂三者充分混合均匀，形成胶液；
再将玻璃纤维布浸入到胶液中，取出玻璃纤维布，通过刮膜的方式将所述的玻璃纤维布表面刮平，然后放入烘箱中固化，得到含有空心微球的基板。
应当理解，加入到溴化环氧树脂胶液中的空心微球还可以是空心玻璃微球、酚醛空心微球、低聚丙烯酸酯微球、聚偏聚乙烯共聚物微球中的一种或多种。
实施例三：
将酚醛树脂用稀释剂稀释制得酚醛树脂溶液；将低聚丙烯酸酯微球、酚醛树脂溶液和2-乙基4甲基咪唑固化剂三者充分混合均匀，形成胶液；
再将玻璃纤维布浸入到胶液中，取出玻璃纤维布，通过刮膜的方式将所述的玻璃纤维布表面刮平，然后放入烘箱中固化，得到含有空心微球的基板。
应当理解，加入到酚醛树脂胶液中的空心微球还可以是空心玻璃微球、酚醛空心微球、低聚丙烯酸酯微球、聚偏聚乙烯共聚物微球中的一种或多种。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (9)
1.一种超材料基板，包括增强材料，浸润在增强材料表面及内部的有机树脂胶，其特征在于：所述的有机树脂胶内含有空心微球。
2.根据权利要求1所述的超材料基板，其特征在于：所述的空心微球的直径相同或不同。
3.一种超材料基板的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：
a、将空心微球、有机树脂溶液和固化剂充分混合均匀，形成胶液；
b、将增强材料浸入到步骤a中的胶液中；
c、将增强材料充分浸润，然后固化，得到含有空心微球的基板。
4.根据权利要求3所述的超材料基板的制备方法，其特征在于：所述的空心微球为空心玻璃微球、酚醛空心微球、低聚丙烯酸酯微球、聚偏聚乙烯共聚物微球中的一种或一种以上。
5.根据权利要求3或4所述的超材料基板的制备方法，其特征在于：所述的空心微球为粉末状。
6.根据权利要求3所述的超材料基板的制备方法，其特征在于：所述的有机树脂溶液为环氧树脂溶液。
7.根据权利要求3所述的超材料基板的制备方法，其特征在于：所述的有机树脂溶液为溴化环氧树脂溶液。
8.根据权利要求3所述的超材料基板的制备方法，其特征在于：所述的有机树脂溶液为酚醛树脂溶液。
9.根据权利要求3所述的超材料基板的制备方法，其特征在于：所述的增强材料为玻璃纤维布、纸基电子布、陶瓷基电子布或金属基电子布。
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