CN102504659B - 一种厘米波-毫米波兼容吸波的复合材料 - Google Patents
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Abstract
一种厘米波-毫米波兼容吸波的复合材料，该材料包括五层结构，基体可为任意材料的非规则表面。最上面一层为第一层，主要由W型六角晶系铁氧体吸收剂与丙烯酸树脂胶粘剂构成；第二层由羰基铁粉吸收剂与环氧树脂胶粘剂构成；第三层由Fe85Si1Al6Cr8纳米晶薄状吸收剂与环氧树脂胶粘剂构成；第四层由多晶铁纤维吸收剂与环氧树脂胶粘剂构成；第五层由短切碳纤维、炭黑的混合吸收剂与聚氨酯胶粘剂构成。本发明的材料很好的解决当前现有领域中厘米波-毫米波不能良好的兼容吸波的性能问题，是一种可对厘米波-毫米波波段电磁波兼容损耗吸收的复合吸波材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种对厘米波-毫米波具有兼容吸波功效的复合材料。
背景技术
吸波材料能将电磁波能量转换成其它形式的能量而被损耗衰减掉。由于电子电讯技术的迅猛发展，使得电磁波频段正向更高频段拓展，超宽频段的电磁波辐射引发的电磁干扰和电磁污染问题日益引起关注和重视，迫切寻求一种多频段兼容民用吸波材料。
目前，现有的厘米波(2～18GHz)吸波材料在厘米波段有良好吸波性能，但其毫米波吸波性能很低，而毫米波(26.6～40GHz)吸波材料在毫米波段有良好的吸波性能，但却在其厘米波吸波性能又很低；存在吸波材料的厘米波段与毫米波吸波段性能难以兼容的问题。当务之急是要开发厘米波与毫米波兼容的吸波材料，用于满足人们对吸波材料的迫切需求。
发明内容
为了解决当前现有领域中厘米波-毫米波不能良好的兼容吸波的性能问题，本发明的目的在于提供一种对厘米波-毫米波波段电磁波兼容损耗吸收的复合吸波材料。
本发明所采用的技术方案是，所述的复合材料由五层介质涂层复合而成，表层为第一层，接下来依次为第二、三、四层，底层为第五层；所述第一层介质涂层的原料包括：BaCo0.9Zn1.1Fe16O27W型六角晶系铁氧体50～60份，丙烯酸树脂胶粘剂40～50份；所述第二层介质涂层的原料包括球形羰基铁粉60～70份，环氧树脂胶粘剂30～40份；所述第三层介质涂层的原料包括：Fe85Si1Al6Cr8纳米晶片状吸收剂65～75份，环氧树脂胶粘剂25～35份；所述第四层介质涂层的原料包括多晶铁纤维吸收剂10～20份，环氧树脂胶粘剂80～90份；所述第五层介质涂层的原料包括短切碳纤维与炭黑按质量比为1∶8～1∶5的比例混合成复合吸收剂，复合吸收剂45～55份，聚氨酯胶粘剂45～55份，份数均以重量计，下同。
本发明优选球形羰基铁粉粒度为3～5微米。
本发明优选多晶铁纤维吸收剂的直径3～6微米，长径比为15∶1～20∶1。
本发明优选短切碳纤维直径2～5微米，长径比为6∶1～10∶1；炭黑的粒度1～3微米。
本发明偶联剂特别优选硅烷偶联剂KH550。
所述第一层到第五层的厚度分别在：0.1～0.15mm，0.2～0.25mm，0.3～0.35mm，0.3～0.35mm，0.5～0.6mm为宜。
本发明复合材料的涂覆基体可为任意材料的非规则表面。底层即第五层与基体涂覆连接。
本发明复合材料的制备过程包括，先在基体上涂覆制备底层第五层介质涂层，再依次涂覆制备第四层、第三层、第二层、第一层介质涂层；各个介质涂层的涂覆制备是：通过偶联剂、稀释剂与各层的吸收剂搅拌均匀，静置后，加入各层的胶粘剂搅拌均匀成涂料涂覆后固化而成。
本发明与现有吸波材料相比具有如下突出优点：
本发明的复合多层吸波材料具有很好的阻抗匹配效果，且可最大限度减少电磁波的反射。制得的复合吸波材料在8～12GHz厘米波段反射率优于-8dB(检测性能见图2)，在26.5～40GHz毫米波段反射率优于-10dB(检测性能见图3)，达到了对厘米波-毫米波波段电磁波兼容吸收的目的。
本发明更进一步的优势体现在，本发明的复合吸波材料从第一层到第五层层状吸波材料的厚度分别为：0.1～0.15mm，0.2～0.25mm，0.3～0.35mm，0.3～0.35mm，0.5～0.6mm。吸波材料整体厚度小于2mm，面密度低、质量轻，可广泛应用于电磁兼容与抗电磁干扰领域。
本发明的复合材料制备包括以下步骤：
1.将偶联剂，用二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入直径2～5微米，长径比为6∶1～10∶1的短切碳纤维与粒度1～3微米的炭黑按质量比为1∶8～1∶5的比例混合成复合吸收剂45～55g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置，再向混合物中加入聚氨酯胶粘剂45～55g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂方式将该涂料涂覆于基体上，厚度控制在0.5～0.6mm，然后放入25-35℃恒温烘房中0.8-1.2小时后，再将烘房温度升至55-65℃固化0.8-1.2小时，或者在室温下放置自然固化，从而制得第五层介质涂层。
2.将偶联剂，用二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入直径3～6微米，长径比为15∶1～20∶1的多晶铁纤维吸收剂10～20g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置，再向混合物中加入环氧树脂胶粘剂80～90g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂工艺将该涂料涂覆于第五层介质涂层材料上，厚度控制在0.3～0.35mm，然后放入25-35℃恒温烘房中0.8-1.2小时后，再将烘房温度升至55-65℃固化0.8-1.2小时，或者在室温下放置自然固化，从而制得第四层介质涂层。
3.将偶联剂，用二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入Fe85Si1Al6Cr8纳米晶片状吸收剂65～75g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置，再向混合物中加入环氧树脂胶粘剂25～35g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂工艺将该涂料涂覆于第四层介质涂层材料上，厚度控制在0.3～0.35mm，然后放入25-35℃恒温烘房中0.8-1.2小时后，再将烘房温度升至55-65℃固化0.8-1.2小时，或者在室温下放置自然固化，从而制得第三层介质涂层。
4.将偶联剂，用二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入粒度为3～5微米的球形羰基铁粉60～70g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置，再向混合物中加入环氧树脂胶粘剂30～40g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂工艺将该涂料涂覆于第三层吸波涂层材料上，厚度控制在0.2～0.25mm，然后放入25-35℃恒温烘房中0.8-1.2小时后，再将烘房温度升至55-65℃固化0.8-1.2小时，或者在室温下放置自然固化，从而制得第二层介质涂层。
5.将偶联剂，用二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入BaCo0.9Zn1.1Fe16O27W型六角晶系铁氧体50～60g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置，再向混合物中加入丙烯酸树脂胶粘剂40～50g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂工艺将该涂料涂覆于第二层吸波涂层材料上，厚度控制在0.1～0.15mm，然后放入25-35℃恒温烘房中0.8-1.2小时后，再将烘房温度升至55-65℃固化0.8-1.2小时，或者在室温下放置自然固化，从而制得第一层介质涂层。
本发明的制备工艺稳定、操作简便、生产周期短及节约能源，而涂层吸附力强且不剥落，可实现大规模工业化连续生产。
附图说明
图1为本发明的厘米波-毫米波兼容吸波的复合材料结构示意图。
图2为本发明的复合材料8～12GHz厘米波段吸波性能图。
图3为本发明的复合材料26.5～40GHz毫米波段吸波性能图。
图4为本发明的复合材料制备工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
1、取1g偶联剂，用50g按体积比为7∶3的二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入直径2～5微米，长径比为6∶1～10∶1的短切碳纤维与粒度1～3微米的炭黑按质量比为1∶8～1∶5的比例混合成复合吸收剂45g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置半小时后，再向混合物中加入聚氨酯胶粘剂55g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂方式将该涂料涂覆于基体上，厚度控制在0.5～0.6mm，然后放入30℃恒温烘房中1小时后，再将烘房温度升至60℃固化1小时，或者在室温下放置12小时自然固化，从而制得第五层介质涂层。
2、取1g偶联剂，用50g按体积比为7∶3的二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入直径3～6微米，长径比为15∶1～20∶1的多晶铁纤维吸收剂10g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置半小时后，再向混合物中加入环氧树脂胶粘剂90g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂工艺将该涂料涂覆于第五层介质涂层材料上，厚度控制在0.3～0.35mm，然后放入30℃恒温烘房中1小时后，再将烘房温度升至60℃固化1小时，或者在室温下放置12小时自然固化，从而制得第四层介质涂层。
3、取1g偶联剂，用二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入Fe85Si1Al6Cr8纳米晶片状吸收剂65g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置半小时后，再向混合物中加入环氧树脂胶粘剂35g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂工艺将该涂料涂覆于第四层介质涂层材料上，厚度控制在0.3～0.35mm，然后放入25-35℃恒温烘房中0.8-1.2小时后，再将烘房温度升至60℃固化1小时，或者在室温下放置12小时自然固化，从而制得第三层介质涂层。
4、取1g偶联剂，用50g按体积比为7∶3的二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入粒度为3～5微米的球形羰基铁粉60g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置半小时后，再向混合物中加入环氧树脂胶粘剂40g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂工艺将该涂料涂覆于第三层吸波涂层材料上，厚度控制在0.2～0.25mm，然后放入30℃恒温烘房中1小时后，再将烘房温度升至60℃固化1小时，或者在室温下放置12小时自然固化，从而制得第二层介质涂层。
5、取1g偶联剂，用50g按体积比为7∶3的二甲苯和正丁醇混合而成的稀释剂稀释，加入BaCo0.9Zn1.1Fe16O27W型六角晶系铁氧体50g至其中，用电动搅拌机将混合物搅拌半小时；静置半小时后，再向混合物中加入丙烯酸树脂胶粘剂50g，搅拌成均匀涂料；采用空气喷涂或刷涂工艺将该涂料涂覆于第二层吸波涂层材料上，厚度控制在0.1～0.15mm，然后放入30℃恒温烘房中1小时后，再将烘房温度升至60℃固化1小时，或者在室温下放置12小时自然固化，从而制得第一层介质涂层。
实施例2
步骤同实施例1，其中第一层中BaCo0.9Zn1.1Fe16O27W型六角晶系铁氧体60g，丙烯酸树脂胶粘剂40g；第二层介质涂层的原料包括：加入粒度为3～5微米的球形羰基铁粉70g，环氧树脂胶粘剂30g；所述第三层介质涂层的原料包括：Fe85Si1Al6Cr8纳米晶片状吸收剂75g，环氧树脂胶粘剂25g；所述第四层介质涂层的原料包括加入直径3～6微米，长径比为15∶1～20∶1的多晶铁纤维吸收剂20g，环氧树脂胶粘剂80g；所述第五层介质涂层的原料包括加入直径2～5微米，长径比为6∶1～10∶1的短切碳纤维与粒度1～3微米的炭黑按质量比为1∶8～1∶5的比例混合成复合吸收剂，复合吸收剂55g，聚氨酯胶粘剂45g。
Claims (7)
1.一种对厘米波和毫米波兼容吸波的复合材料，其特征在于，所述的材料由五层介质涂层复合而成，表层为第一层，接下来依次为第二、三、四层，底层为第五层；所述第一层介质涂层的原料包括：BaCo0.9Zn1.1Fe16O27W型六角晶系铁氧体吸收剂50～60份，丙烯酸树脂胶粘剂40～50份；所述第二层介质涂层的原料包括：球形羰基铁粉吸收剂60～70份，环氧树脂胶粘剂30～40份；所述第三层介质涂层的原料包括：Fe85Si1Al6Cr8纳米晶片状吸收剂65～75份，环氧树脂胶粘剂25～35份；所述第四层介质涂层的原料包括多晶铁纤维吸收剂10～20份，环氧树脂胶粘剂80～90份；所述第五层介质涂层的原料包括短切碳纤维与炭黑按质量比为1∶8～1∶5的比例混合成复合吸收剂，复合吸收剂45～55份，聚氨酯胶粘剂45～55份，以上份数均以重量计。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的球形羰基铁粉粒度为3～5微米。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的多晶铁纤维吸收剂的直径3～6微米，长径比为15∶1～20∶1。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的短切碳纤维直径2～5微米，长径比为6∶1～10∶1；炭黑的粒度1～3微米。
5.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料，其特征在于，每层均添加有偶联剂。
6.如权利要求5所述的复合材料，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂KH550。
7.如权利要求1-4任一项所述的复合材料，其特征在于，所述第一层介质涂层到第五层介质涂层的厚度分别在：0.1～0.15mm，0.2～0.25mm，0.3～0.35mm，0.3～0.35mm，0.5～0.6mm。
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