CN105255243A - 一种雷达波吸收涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷达波吸收涂料的原料配比及其制备方法。它是由纳米级钆-铁氧体25～55份,金属钴或锰0.03～2.5份,羰基铁10～35份,粘合剂25～75份制备的。采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法和高温烧灼制备纳米级钆-铁氧体,其主要成分为铁磁纳米晶片状粒子、平面六角铁氧体、非晶磁性纤维和颗粒膜。本发明雷达波吸收涂料使用后厚度薄、重量轻、吸收频带宽、吸收率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，具体涉及一种能吸收雷达波的涂料的配方及其制备方法。
背景技术
各种军事装备实现隐身性能的技术方法，主要是外形隐身和材料隐身两种。外形隐身技术难度较大，容易使目标的结构性能劣化，而采用隐身材料技术相对简单易行。雷达波吸收涂料因其制备简单、施工方便、不受工件形状限制等诸多优势，而成为装备隐身的理想措施，可广泛应用于军用飞机、导弹、车辆、舰船目标的隐身和抗电磁干扰，以及民用产品防电磁污染、雷达装备的抗干扰等领域。
雷达波吸收涂料获得应用的前提，不仅是要在尽可能宽的频带内具有良好的吸波性能，而且还要将涂层的增重及厚度控制在允许的范围内，即具有“薄、轻、宽、强”的特点。对于特殊环境下使用的雷达吸波涂料则还应满足机械性能、理化性能、耐海洋环境性，以及现场易施工、性能可靠、维修简便等综合性能要求，其研制的难度不言而喻。
雷达波吸收涂料的应用，主要是对30MHz～100GHz雷达波侦测范围内装备的隐身，其中厘米波段(2GHz-18GHz)是非常重要的雷达探测波段，也是现阶段世界各国力求突破的超宽频带雷达隐身技术分析的重点。铁氧体材料作为最早较为成熟的吸波材料，其特点是吸波效率较高，但吸波频率较窄，是目前制造雷达吸波涂料的主体吸收剂。以普通铁氧体为代表的现有雷达隐身材料存在频带窄、效率低、密度大等缺点，应用范围受到一定限制，迫切需要开发新型吸波材料和相应的隐身技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种新型的雷达波吸收涂料及其制备方法，该涂料用于军事装备的隐身，具有吸波频带宽、效率高、涂层轻薄、应用范围广的特点。
本发明雷达波吸收涂料是由以下原料制备的：纳米级钆-铁氧体、金属钴或锰粉剂、羰基铁和粘合剂。各原料的用量按重量份表示为：纳米级钆—铁氧体25～55份，金属钴或锰0.03～2.5份，羰基铁10～35份，粘合剂25～75份。
其中，纳米级钆-铁氧体是利用柠檬酸盐溶胶，采用凝胶法，通过高温灼烧，有机物挥发制得。其主要成分为铁磁纳米晶片状粒子、平面六角铁氧体、非晶磁性纤维和颗粒膜；
所述金属钴或锰粉剂，是指采用钴或锰中的一种，其用量等同；
所述粘合剂选用可耐-40℃～+80℃温差变化的改性聚氨酯、改性聚乙烯基酯、改性环氧树脂或丙烯酸材料中的任何一种；粘合剂还可以采用AB型刚柔交联网络结构的环氧树脂胶黏剂。
本发明雷达波吸收涂料的制备方法包括以下工艺步骤：
步骤一制备纳米级钆-铁氧体
取柠檬酸盐溶胶和铁氧体，按“柠檬酸盐溶胶：铁氧体＝95:5”重量比例配比混合，通过500℃高温烧灼4小时，得高纯度复合纳米级氧化物粉体；
此“柠檬酸盐溶胶-凝胶法”将体系中的阳离子结合于具有多官能团的柠檬酸分子上，达到原子级上的均匀混合。在高温烧灼下，有机物挥发，得高纯度复合纳米级氧化物粉体，其主要成分为铁磁纳米晶片状粒子、平面六角铁氧体、非晶磁性纤维和颗粒膜。
步骤二将纳米级钆-铁氧体、金属钴或锰粉剂、羰基铁混合投入高速搅拌机中，在600～100r/min条件下，搅拌15-30min，得到混合物；
步骤三将步骤二制备的混合物放入研磨机中研磨15～30min，将由于搅拌而聚集成团的混合物磨碎；
步骤四将步骤三制备的混合物与粘合剂一同投入高速搅拌机中，在600～100r/min条件下，搅拌15-30min，静置3～5min，即制得本发明雷达波吸收涂料。
本发明雷达波吸收涂料制备方法基于磁交换耦合、自然共振、形状各向异性和涡流损耗的物理机制，采用了轻质、高微波磁导率和可控介电常数的电磁功能填料的设计原理和形貌控制技术，制得铁磁纳米晶片状粒子、平面六角铁氧体、非晶磁性纤维和颗粒膜等数种高性能的磁介电吸波剂。铁氧体吸波材料与基相材料结合制备吸波涂层，粘结于隐身设施表面。所选用的基相材料应与吸波材料兼容好，与基底材料的热膨胀系数相适应，粘结力良好。
本发明雷达波吸收涂料在基相材料中掺加钆-铁氧体纳米材料组成吸波-阻抗变换层；掺杂金属粉末和羰基铁改性钆-铁氧体纳米材料组成吸波-低阻抗谐振层以形成界面吸波涂层。利用电磁波在不同介质界面上多次反射机理，使入射电磁波在吸波材料内部各界面上多次入射和反射，提高吸收效率。不同铁氧体材料其有效吸波频率范围是不同的。本发明采用钴或锰金属、羰基铁掺杂改性钆—铁氧体制备纳米级吸波粉体材料，再与经改性的基相材料结合制备吸波涂料，大大拓宽吸波频率范围。
本发明采用钆—铁氧体复合吸波纳米粉体材料。是根据钆—铁氧体复合体组成的元素电子轨道特性所设计，可大大降低其比重，改性其磁、电、光等物理性能。当铁氧体颗粒尺寸减小后，在电磁波作用下，更多的微粒磁畴内电子作急剧循环运动增加磁畴消耗，令电磁能量急剧衰减，从而提高铁氧体的吸波性能。
当前已开发的以普通铁氧体为代表的吸波材料工作面在8-18GHz频率范围内，全频段吸收率为10dB，面密度为5kg/m2，厚度为2mm。本发明雷达波吸收涂料工作范围覆盖30MHz-100GHz频率；应用后达到的技术指标为：厚度：0.3～0.4mm；反射率R：-20dB；面密度：1.2～5.5kg/m2；柔韧度：《10mm；抗冲击强度：50kg.cm；附着力大于23Mpa；耐介质性良好。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1制备柠檬酸盐溶胶
柠檬酸盐溶胶有市售品。其制备，是从含Ba、Ca、Nb的柠檬酸络合物溶液中合成了Ba3(Ca1.18Nb1.82)09-δ(BCN18)粉末，加热含Ba：Ca：Nb：citrtcacid＝3:1.8:1.82:12的溶液，得到浅绿色溶胶，继续干燥得到黄色干凝胶，即为柠檬酸盐溶胶。
实施例2
将柠檬酸盐溶胶95克、铁氧体5克混合搅拌，通过500℃高温烧灼4小时，得高纯度复合纳米级氧化物粉体。
实施例3
将柠檬酸盐溶胶85克、铁氧体15克混合搅拌，通过750℃高温烧灼2小时，得高纯度复合纳米级氧化物粉体。
实施例4
将30重量份纳米级钆-铁氧体、0.05重量份钴或锰、35重量份羰基铁、34.95重量份粘合剂，掺杂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min，将混合料放入磨研机中研磨25min后，与粘合剂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min后，静置5min，即制得雷达波吸收涂料。
实施例5
将32重量份纳米级钆-铁氧体、0.06重量份钴或锰、35重量份羰基铁、32.94重量份粘合剂，掺杂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min，将混合料放入研磨机中研磨25min后，与粘合剂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min后，静置5min，即制得雷达波吸收涂料。
实施例6
将35重量份纳米级铁氧体、0.07重量份钴或锰、37重量份羰基铁、27.93重量份粘合剂，掺杂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min，将混合料放入研磨机中研磨25min后，与粘合剂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min后，静置5min，即制得雷达波吸收涂料。
实施例7
将40重量份纳米级铁氧体、0.05重量份钴或锰、20重量份羰基铁、39.95重量份粘合剂，掺杂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min，将混合料放入研磨机中研磨25min后，与粘合剂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min后，静置5min，即制得雷达波吸收涂料。
实施例8
将50重量份纳米级铁氧体、0.05重量份钴或锰、23重量份羰基铁、26.95重量份粘合剂，掺杂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min，将混合料放入研磨机中研磨25min后，与粘合剂放入高速搅拌机中，在500r/min条件下，搅拌25min后，静置5min，即制得雷达波吸收涂料。
Claims (2)
1.一种雷达波吸收涂料，其特征在于，它是由以下原料制备的，各原料的用量按重量份表示为：纳米级钆—铁氧体25～55份，金属钴或锰0.03～2.5份，羰基铁10～35份，粘合剂25～75份；
其中，纳米级钆-铁氧体是利用柠檬酸盐溶胶，采用凝胶法，通过高温烧灼制得，其主要成分为铁磁纳米晶片状粒子、平面六角铁氧体、非晶磁性纤维和颗粒膜；
所述金属钴或锰，是指采用钴或锰粉剂中的一种，其用量等同；
所述粘合剂选用可耐-40℃～+80℃温差变化的改性聚氨酯、改性聚乙烯基酯、改性环氧树脂或丙烯酸材料中任何一种，粘合剂还可以采用AB型刚柔交联网络结构的环氧树脂胶黏剂。
2.权利要求1所述的雷达波吸收涂料的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
步骤一取柠檬酸盐溶胶和铁氧体，按“柠檬酸盐溶胶：铁氧体＝95:5”重量比例配比混合，通过500℃高温烧灼4小时，得高纯度复合纳米级氧化物粉体；
步骤二将纳米级钆-铁氧体、金属钴或锰粉剂、羰基铁混合投入高速搅拌机中，在600～100r/min条件下，搅拌15-30min，得到混合物；
步骤三将步骤二制备的混合物放入研磨机中研磨15～30min，将由于搅拌而聚集成团的混合物磨碎；
步骤四将步骤三制备的混合物与粘合剂一同投入高速搅拌机中，在600～100r/min条件下，搅拌15-30min，静置3～5min。
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| CN110494030A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-22 | 合肥工业大学 | 一种树脂强化的铁氧体固废基宽频带电磁波吸收体的制备方法 |
| RU2720152C1 (ru) * | 2019-06-26 | 2020-04-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Радиопоглощающий материал и способ его получения |
| CN112415508A (zh) * | 2019-08-22 | 2021-02-26 | 西门子瑞士有限公司 | 确定混合比 |
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