CN104031576B

CN104031576B - 一种多层结构雷达吸波布及其制备方法

Info

Publication number: CN104031576B
Application number: CN201410213142.6A
Authority: CN
Inventors: 华明扬; 华伽杰; 黄毅萍; 张成权; 徐峰; 何程林; 段存业; 王宏谟; 贾近
Original assignee: Jiangyin Ruco Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangyin city's biological new Mstar Technology Ltd
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN104031576A

Abstract

本发明涉及的是一种多层结构雷达吸波布及其制备方法，主要用于制作炮衣、坦克外罩、车辆帆布、宿营帐篷、伪装网等军用领域。包括基底帆布﹑吸波材料层和粘结剂层，所述吸波材料层分别通过粘结剂层叠合粘贴在基底帆布上，所述最外层的吸波材料层表面也设置有粘结剂层。所述吸波材料层为吸波涂料层，所述吸波涂料为含有磁性金属合金微粉的聚氨酯涂料层，所述吸波材料层的磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为85%～95%，Cr为0.5%～5%，Si为0.1%～3%，Al为0.05%～7%。该种吸波布吸波能力强、吸波频带宽、防水、透气、阻燃。

Description

一种多层结构雷达吸波布及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种多层结构雷达吸波布及其制备方法，主要用于制作炮衣、坦克外罩、车辆帆布、宿营帐篷、伪装网等军用领域。

背景技术

现代军事技术的迅猛发展，世界各国的防御体系被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大，军事目标的生存能力和武器系统的突防能力受到了严重威胁。因而，武器的隐身得到了广泛的重视，并迅速发展，形成一项专门技术——隐身技术。它作为一项高技术，与激光武器、巡航导弹被称为军事科学上最新的三大技术成就。隐身技术是指在一定范围内降低目标的可探测信号特征，从而减小目标被敌方信号探测设备发现概率的综合性技术。现代隐身技术按目标特征分类，可分为可见光隐身技术、雷达或微波隐身技术、红外隐身技术、激光隐身技术和声波隐身技术。

雷达是最普通和最主要的军事探测和制导技术，雷达隐身材料在多功能隐身材料的研制中开展最早、报道最多，是隐身材料的一个研究热点。雷达隐身涂料的发展使得隐身目标的战场生存能力和武器系统的突防能力得到了极大的提高，并在近十年的局部战争中发挥了重大作用，影响了现代战争的模式和概念。早在20世纪30年代，荷兰就首先将吸波材料用于飞机隐身。其后，德、美等国也将吸波材料用于飞机和舰艇。到60年代，美国将吸波材料用于U-2、F-117等飞机上。之后相继面世的美国隐形飞机无疑代表了吸波材料实际应用的巨大成就。其中，最有代表意义的是F-117、B-2、F-22等隐形飞机。F-117隐身战斗机成功并系统地运用了各种缩减雷达散射截面的措施，使其RCS值减小到0.025 m²；B-2隐形轰炸机的RCS值约为0.1 m²；F-22隐形飞机的RCS值目前普遍认为在0.1 m²以下；在而人的RCS值约为1 m²。吸波复合材料一般要求具备以下特性：（1）厚度薄，质量轻。（2）频带宽，反射率低。（3）功能强。雷达吸波材料按材料损耗机理，吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型。碳化硅纤维、导电高聚物、石墨等属于电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在材料电阻上；钛酸钡之类属于电介质型吸波材料，其机理为介电极化驰豫损耗；磁介质吸波材料的机理主要归结为磁滞损耗和铁磁共振损耗。这类材料有铁氧体、磁性金属粉、多晶铁纤维等。特别是磁性金属粉具有微波磁导率较高、温度稳定性好(居里温度高达770 K)等特点，它主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等吸收损耗电磁波。

涂层类吸波材料主要是采用粘结剂将具有吸波性能的粉体材料涂覆在基层材料的表面形成吸波层。中国专利CN101530915A公开了一种三层复合结构雷达吸波粉体及其制备方法。这种多层复合材料核心部分为碳管或碳纤维,中间层是单分散的铁纳米颗粒，最外层是非晶态的铁；为了保持材料的光泽度和耐受性能，复合材料的最外层用聚酰亚胺薄膜包覆，最终形成了具有三层复合结构的雷达吸波材料。这种吸波材料的设计与制备充分利用了不同吸波材料对电磁波的综合损耗作用，其中基底材料为电损耗型吸波材料，中间层为顺磁性吸波材料，最外层为超顺磁性吸波材料。但是采用上述方法制备的复合粉体需要较长的混合反应过程，在加工过程中很难控制各包覆层的厚度和均匀度；反应过程中，需要在400℃～600℃条件下使用氢气气氛，产品的后处理还需氮气保护。这种复杂的操作不仅会造成原料成本增加、设备投入提高、安全隐患增大，而且所制备的吸波材料有效吸收带宽只局限于小的频段范围，不符合雷达吸波材料吸收频段宽的要求。中国专利CN101139722A公开了一种柔性可卷绕吸波膜材料的制备方法。该方法包括基体选择、溅射前处理、靶材制作、真空溅射等步骤。该方法生产的吸波材料成膜速度快、成本低、具有良好的吸波性能。但是，其也存在一些不足之处。一方面，由于涂层稳定性、耐蚀性差，这种方法获得的材料电磁波吸收效果不能持久，且需要经常重新涂覆才能得到理想的吸波效果，消耗大量的人力物力，提高的整个生产、使用过程中成本投入；另一方面，像一些野外作战隐身装备，比如炮衣、坦克外罩、汽车帆布、宿营帐篷、伪装网等还有兼具防水、阻燃、透气的性能，这些条件都限制了该吸波膜在军事装备领域的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种多层结构雷达吸波布及其制备方法，是一种吸波能力强、吸波频带宽、防水、透气、阻燃性能的多层结构雷达吸波布及其制备方法。

本发明一种多层结构雷达吸波布及其制备方法是采取以下技术方案实现的：

一种多层结构雷达吸波布包括基底帆布层﹑吸波材料层和粘结剂层，所述吸波材料层分别通过粘结剂层叠合粘贴在基底帆布上，所述最外层的吸波材料层表面也设置有粘结剂层。

所述吸波材料层为吸波涂料层，所述吸波涂料为含有磁性金属合金微粉的聚氨酯涂料，所述磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为85%～95%，Cr为0.5%～5%，Si为0.1%～3%，Al为0.05%～7%。

所述磁性金属微合金粉为均一的片状，片径为2～15 μm，单片厚度范围为190～210 nm。

所述吸波涂料中磁性金属合金微粉占总吸波涂料质量比的20%～60%。

所述粘结剂层为聚氨酯粘结剂层。

多层吸波材料层每两层之间涂覆的聚氨酯粘结剂的厚度10μm以下，最外层涂覆厚度20～50 μm。

一种多层结构雷达吸波布的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、按配比制备磁性金属合金微粉，所述吸波材料层的磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为85%～95%，Cr为0.5%～5%，Si为0.1%～3%，Al为0.05%～7%，所述的磁性金属合金微粉由机械球磨方法制得；

步骤二、将磁性金属合金微粉在35～50 ℃下干燥2～6小时，然后分散到溶剂型聚氨酯中，搅拌均匀制成吸波涂料；

步骤三、将干净的帆布在阻燃剂的稀释剂中浸泡0.5～2h，然后烘箱内干燥0.5～1h。

步骤四、制作吸波布：①、在帆布表面涂覆一层聚氨酯，厚度控制在10～50 μm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；②、在①所得帆布表面涂覆一层吸波涂料，厚度控制在0.6～1.2 mm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；③、在②所得帆布表面涂覆第二层聚氨酯，厚度控制在10～50 μm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；④、在③所得帆布表面涂覆第二层吸波材料层，厚度控制在0.6～1.0 mm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；⑤、在④所得帆布表面涂覆第三层聚氨酯层，厚度控制在10～50 μm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面涂覆第三层吸波材料层，厚度控制在0.4～0.8 mm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面涂覆第四层聚氨酯层，厚度控制在10～50 μm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化，最后形成如图1的结构，制成多层结构雷达吸波布。

所述的阻燃剂选用磷酸酯类BDP。

本发明的有益之处在于：

一、本发明原料来源广泛，成本低廉，制备方工艺简单且操作方便，易于实现工业化生产。同时，获得的产品性能可靠，质量稳定。

二、吸波材料层所使用的磁性金属合金微粉具有优良的吸波能力，多层吸波材料在2～18GHz范围内，可以有效的将电磁波转换成热量而损耗掉，不会造覆盖体内电磁波的来回反射和散射，减少了杂波对周围电子设备和人员的干扰。

三、该吸波布表面平整光洁，兼具防水、透气、阻燃的优点，施工便利，用途广泛，可用于制作炮衣、坦克外罩、汽车篷布、宿营帐篷、伪装网等。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明多层结构雷达吸波布结构示意图。

图中：1、基底帆布；2、吸波材料层；3、粘结剂层。

表1是本发明实例制得的多层结构雷达吸波布相关性能数据。

具体实施方式

参照附图1，一种多层结构雷达吸波布包括基底帆布层1﹑吸波材料层2和粘结剂层3，所述吸波材料层2分别通过粘结剂层3叠合粘贴在基底帆布1上，所述最外层的吸波材料层2表面也设置有粘结剂层3。

所述吸波材料层2为吸波涂料层，所述吸波涂料为含有磁性金属合金微粉的聚氨酯涂料，所述磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为85%～95%，Cr为0.5%～5%，Si为0.1%～3%，Al为0.05%～7%。

所述磁性金属合金微粉为均一的片状，片径为2～15 μm，单片厚度范围为190～210 nm。

所述粘结剂层为聚氨酯粘结剂层。

下面以实施例进一步详细说明本发明。

本发明所述的多层结构雷达吸波布的制备主要包括三部：（1）磁性金属合金微粉的制备；（2）吸波涂料的制备；（3）吸波材料的涂覆。

根据现有技术，需要解决的问题主要有两个：吸波涂料配制、吸波材料涂覆工艺参数的设定。

本发明材料及制备方法，要求吸波材料层的粉体为磁性金属合金微粉，合金粉按质量比计算，Fe:85%～95%，Cr:0.5%～5%，Si:0.1%～3%，Al:0.05%～7%。磁性金属微粉为均一的片状，片径约为2～15 μm，片厚约为200 nm。

本发明材料及制备方法，结构设计上，根据吸波材料阻抗匹配和电磁波最大衰减原则，在三层吸波材料层每两层之间涂覆聚氨酯，吸波材料层主要由特殊形貌的磁性金属微粉组成，粘结剂主要由溶剂型聚氨酯构成。

作为吸波材料要求材料具有厚度薄、质量轻、吸波频段宽、吸波性能强的特点。其中厚度过小会对材料的吸波性能产生很大的影响，本发明力图在保证产品吸波性能的条件下，尽量的减小涂层的厚度。

参照附图1，一种多层结构雷达吸波布包括基底帆布（1）﹑三层吸波材料层（2）和粘结剂层（3），所述三层吸波材料层（2）分别通过粘结剂层（3）叠合粘贴在基底帆布（1）上，所述最上层的吸波材料层（2）上表面也设置有粘结剂层（3）；

所述吸波材料层（2）为吸波涂料层，所述吸波涂料为含有磁性金属合金微粉的聚氨酯涂料层，所述吸波材料层的磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为85%～95%，Cr为0.5%～5%，Si为0.1%～3%，Al为0.05%～7%。

吸波材料涂覆工艺的具体实施例如下：

实例1：制备多层结构雷达吸波布

按配比制备磁性金属合金微粉，所述吸波材料层的磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为85%，Cr为5%，Si为3%，Al为7%，所述的磁性金属合金微粉由机械球磨方法制得备用；

（1）在经过阻燃剂浸泡的帆布表面首先涂覆一层聚氨酯粘结剂，烘箱内160 ℃干燥固化10分钟；

（2）选用片径为2 μm磁性金属合金微粉，将磁性金属合金微粉在50 ℃下干燥6小时，然后分到聚氨酯内，搅拌均匀制成吸波材料吸波涂料；

（3）步骤四、制作吸波布：①、在帆布表面涂覆一层聚氨酯，厚度控制在10 μm之间，烘箱内120 ℃干燥固化；②、在①所得帆布表面涂覆一层吸波涂料，厚度控制在0.6mm之间，烘箱内120 ℃干燥固化；③、在②所得帆布表面涂覆第二层聚氨酯，厚度控制在10μm之间，烘箱内120 ℃干燥固化；④、在③所得帆布表面涂覆第二层吸波材料层，厚度控制在0.6 mm之间，烘箱内120 ℃干燥固化；⑤、在④所得帆布表面涂覆第三层聚氨酯层，厚度控制在10μm之间，烘箱内120 ℃干燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面涂覆第三层吸波材料层，厚度控制在0.4mm之间，烘箱内120 ℃干燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面涂覆第四层聚氨酯层，厚度控制在10 μm之间，烘箱内120 ℃干燥固化，最后形成如图1的结构，制成多层结构雷达吸波布。

实例2：制备多层结构雷达吸波布

按配比制备磁性金属合金微粉，所述吸波材料层的磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为90%，Cr为4.5%，Si为0.1%，Al为5.4%，所述的磁性金属合金微粉由机械球磨方法制得备用；

（2）选用片径为7μm的磁性金属合金微粉，将磁性金属合金微粉在50 ℃下干燥6小时，然后分到聚氨酯内，搅拌均匀制成吸波涂料；

（3）制作吸波布：①、在帆布表面涂覆一层聚氨酯，厚度控制在30 μm之间，烘箱内140 ℃干燥固化；②、在①所得帆布表面涂覆一层吸波涂料，厚度控制在0.8 mm之间，烘箱内140 ℃干燥固化；③、在②所得帆布表面涂覆第二层聚氨酯，厚度控制在30 μm之间，烘箱内140 ℃干燥固化；④、在③所得帆布表面涂覆第二层吸波材料层，厚度控制在0.8 mm之间，烘箱内140 ℃干燥固化；⑤、在④所得帆布表面涂覆第三层聚氨酯层，厚度控制在30 μm之间，烘箱内140 ℃干燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面涂覆第三层吸波材料层，厚度控制在0.6 mm之间，烘箱内140 ℃干燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面涂覆第四层聚氨酯层，厚度控制在30 μm之间，烘箱内140 ℃干燥固化，最后形成如图1的结构，制成多层结构雷达吸波布。

实例3：制备多层结构雷达吸波布

按配比制备磁性金属合金微粉，所述吸波材料层的磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为95%，Cr为0.5%，Si为2%，Al为2.5%，所述的磁性金属合金微粉由机械球磨方法制得备用；

（2）选用片径为15 μm的磁性金属合金微粉，将磁性金属合金微粉在50 ℃下干燥6小时，然后分到聚氨酯内，搅拌均匀制成吸波涂料；

（3）制作吸波布：①、在帆布表面涂覆一层聚氨酯，厚度控制在50 μm之间，烘箱内160 ℃干燥固化；②、在①所得帆布表面涂覆一层吸波涂料，厚度控制在1.2 mm之间，烘箱内160 ℃干燥固化；③、在②所得帆布表面涂覆第二层聚氨酯，厚度控制在50 μm之间，烘箱160 ℃干燥固化；④、在③所得帆布表面涂覆第二层吸波材料层，厚度控制在1.0 mm之间，烘箱内160 ℃干燥固化；⑤、在④所得帆布表面涂覆第三层聚氨酯层，厚度控制在50 μm之间，烘箱内160 ℃干燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面涂覆第三层吸波材料层，厚度控制在0.8 mm之间，烘箱内160 ℃干燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面涂覆第四层聚氨酯层，厚度控制在50 μm之间，烘箱内160 ℃干燥固化，最后形成如图1的结构，制成多层结构雷达吸波布。

实例4：制备多层结构雷达吸波布

按配比制备磁性金属合金微粉，所述吸波材料层的磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为91.95%，Cr为5%，Si为3%，Al为0.05%，所述的磁性金属合金微粉由机械球磨方法制得备用；

（3）在经过阻燃剂浸泡的帆布表面首先涂覆一层聚氨酯粘结剂，烘箱内160 ℃干燥固化10分钟；

（4）选用片径为6 μm的磁性金属合金微粉，将磁性金属合金微粉在50 ℃下干燥6小时，然后分到聚氨酯内，搅拌均匀制成吸波涂料；

（3）制作吸波布：①、在帆布表面涂覆一层聚氨酯，厚度控制在35 μm之间，烘箱内145 ℃干燥固化；②、在①所得帆布表面涂覆一层吸波涂料，厚度控制在1 mm之间，烘箱内145 ℃干燥固化；③、在②所得帆布表面涂覆第二层聚氨酯，厚度控制在35 μm之间，烘箱内145 ℃干燥固化；④、在③所得帆布表面涂覆第二层吸波材料层，厚度控制在0.7 mm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；⑤、在④所得帆布表面涂覆第三层聚氨酯层，厚度控制在35 μm之间，烘箱内145 ℃干燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面涂覆第三层吸波材料层，厚度控制在0.7 mm之间，烘箱内145 ℃干燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面涂覆第四层聚氨酯层，厚度控制在35 μm之间，烘箱内145 ℃干燥固化，最后形成如图1的结构，制成多层结构雷达吸波布。

以上实施例制成多层结构雷达吸波布经过检测情况见表1：

表1 多层结构雷达吸波布相关性能数据

名称	吸波性能	防水性能	透气性能	阻燃性能
					实例1	8GHz～12GHz，反射率≤-8dB，测试标准GJB 2038A—2011。	4级，测试标准AATCC22-1977。	夏季≥6×10-2m/s，冬季季≤2.3×10-2m/s，测试标准GB/T 5453—1997。	极限氧指数≥30，测试标准GB/T5454—1997
实例2	10GHz～16GHz，反射率≤-8dB，测试标准GJB 2038A—2011。	4级，测试标准AATCC22-1977。	夏季≥6×10-2m/s，冬季季≤2.3×10-2m/s，测试标准GB/T 5453—1997。	极限氧指数≥30，测试标准GB/T5454—1997
					实例3	6GHz～14GHz，反射率≤-8dB，测试标准GJB 2038A—2011。	4级，测试标准AATCC22-1977。	夏季≥6×10-2m/s，冬季季≤2.3×10-2m/s，测试标准GB/T 5453—1997。	极限氧指数≥28，测试标准GB/T5454—1997

检测情况说明本发明制备多层结构雷达吸波布吸波性能好、吸波布表面平整光洁，吸波性能、防水性能、透气性能、阻燃性能均达到国家有关标准。

Claims

1.一种多层结构雷达吸波布，其特征在于：包括基底帆布﹑吸波材料层和粘结剂层，所述吸波材料层分别通过粘结剂层叠合粘贴在基底帆布上，最外层的吸波材料层表面也设置有粘结剂层；

所述吸波材料层为吸波涂料层，所述吸波涂料为含有磁性金属合金微粉的聚氨酯涂料层，所述吸波材料层的磁性金属合金微粉，按质量百分配比计算，Fe为85%～95%，Cr为0.5%～5%，Si为0.1%～3%，Al为0.05%～7%；

所述磁性金属合金微粉为均一的片状，片径为2～15 μm，片厚为190～210nm。

2.根据权利要求1所述的一种多层结构雷达吸波布，其特征在于：所述吸波涂料中磁性金属合金微粉占总吸波涂料质量比的20%～60%。

3.根据权利要求1所述的一种多层结构雷达吸波布，其特征在于：所述粘结剂层为聚氨酯粘结剂层。

4.根据权利要求1所述的一种多层结构雷达吸波布，其特征在于：所述多层吸波材料层每两层之间涂覆的聚氨酯粘结剂的厚度10μm以下，最外层涂覆厚度20～50 μm。

5.权利要求1所述的一种多层结构雷达吸波布的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤三、将干净的帆布在阻燃剂的稀释剂中浸泡0.5～2h，然后烘箱内干燥0.5～1h；

步骤四、制作吸波布：①、在帆布表面涂覆一层聚氨酯，厚度控制在10～50 μm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；②、在①所得帆布表面涂覆一层吸波涂料，厚度控制在0.6～1.2 mm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；③、在②所得帆布表面涂覆第二层聚氨酯，厚度控制在10～50 μm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；④、在③所得帆布表面涂覆第二层吸波材料层，厚度控制在0.6～1.0 mm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；⑤、在④所得帆布表面涂覆第三层聚氨酯层，厚度控制在10～50 μm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面涂覆第三层吸波材料层，厚度控制在0.4～0.8 mm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面涂覆第四层聚氨酯层，厚度控制在10～50 μm之间，烘箱内120～160 ℃干燥固化，制成多层结构雷达吸波布。

6.根据权利要求5所述的一种多层结构雷达吸波布的制备方法，其特征在于：所述的阻燃剂选用磷酸酯类BDP。