CN106103567A - 用于雷达罩的树脂组合物、由该树脂组合物得到的雷达罩以及雷达系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于雷达罩的树脂组合物。所述树脂组合物包含碳纳米管和聚合物树脂。所述树脂组合物不干扰来自雷达的信号的传输，同时保护该雷达免受环境的影响。

Description

用于雷达罩的树脂组合物、由该树脂组合物得到的雷达罩以 及雷达系统

技术领域

本发明涉及一种用于雷达罩的树脂组合物、由该树脂组合物得到的雷达罩以及一种雷达系统。更具体地，本发明涉及一种用于雷达罩的树脂组合物、由该树脂组合物得到的雷达罩以及一种雷达系统，所述雷达罩不干扰来自雷达的信号的传输并同时保护雷达免受环境影响。

背景技术

近年来，已经进行了与雷达相关的技术的研究，例如，基于前方车辆或障碍物的速度和距离警告驾驶员与前方车辆或障碍物的可能碰撞的前方碰撞警报系统，当驾驶员自己的车辆驶离其车道时警告驾驶员的车道偏离警报系统，基于驾驶状况通过自动减速、加速和恒速控制确保安全驾驶的提前紧急制动系统，以及自适应巡航控制系统。

特别地，已经成功开发自适应巡航控制(ACC)系统和碰撞损坏缓解(CDM)系统。装备ACC系统用于探测前方车辆以便控制驾驶员的车辆相对于前方车辆的速度。装备CDM系统用于警告驾驶员其车辆将与前方车辆碰撞并自动启动刹车。目前正在以工业规模生产这样的系统。

在ACC和CDM系统中，雷达用来探测前方车辆，在雷达的前面安装雷达罩以保护雷达免受外部环境因素(例如水分)的影响。雷达还广泛地应用于许多用途，包括气象监测和搜索，并且由于即使在夜间以及多雾多雨的条件下它们也能从周围的地理特征和障碍物中清晰地辨别目标物的能力，因而用于舰船和飞机中。

仍然需要这样的雷达罩：所述雷达罩安装在雷达的前面用来执行保护雷达设备的基本功能，并且来自雷达的信号通过该雷达罩以降低的反射损耗有效地传输。

发明内容

技术问题

本发明的第一个目的是提供一种包含碳纳米管的用于雷达罩的树脂组合物。

本发明的第二个目的是提供一种通过加工所述树脂组合物得到的雷达罩。

本发明的第三个目的是提供一种包括所述雷达罩的雷达系统。

技术方案

为了实现第一个目的，本发明提供一种用于雷达罩的树脂组合物，该组合物包含聚合物树脂和静曲持续长度(a static bending persistence length)为80至1,000nm的碳纳米管。

根据一个实施方案，所述碳纳米管可以采用刚性无规线团形状。

根据一个实施方案，所述碳纳米管的静曲持续长度可以为100nm至500nm。

为了实现第二个目的，本发明提供一种通过树脂组合物的挤出、注塑成型或挤出/注塑成型得到的雷达罩。

为了实现第三个目的，本发明提供一种包括雷达、雷达支架和所述雷达罩的雷达系统。

有益效果

本发明的树脂组合物中碳纳米管的存在最大程度地抑制了由雷达罩引起的电磁波的反射损耗并且改善通过雷达罩的电磁波的传输。因此，所述雷达罩可以防止由天气变化引起的雷达的性能的劣化。

附图说明

图1是说明根据本发明的实施方案的雷达系统的结构的示意图。

具体实施方案

现在将详细地描述本发明。应该理解，说明书和权利要求书中使用的术语和词语不解释为具有普通的和字典的含义，而是解释为鉴于本发明人可以适当地定义术语和词语的概念以便用最好的方法描述其发明的原则，具有与本发明的精神对应的含义和概念。

根据本发明的一个方面，用于雷达罩的树脂组合物包含聚合物树脂和静曲持续长度为80至1,000nm的碳纳米管。

本发明的树脂组合物可以用于制备模制品或雷达罩。碳纳米管的使用尽可能多地抑制由雷达罩引起的电磁波的反射损耗，并提高雷达罩的电磁传输效率。

此处描述的术语“电磁传输效率”是与电磁屏蔽效能相反的概念。降低电磁屏蔽效能，电磁传输效率会提高。

树脂组合物中包含的碳纳米管(CNT)可以采取多种形状。例如，碳纳米管可以是刚性无规线团形状。

刚性无规线团形状的碳纳米管可以定义为如下的碳纳米管：因为较大的有效的弯曲模量大于热能，因而在所使用的粒子的伸直长度内不经历由热能(kT，其中k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度)引起的弹性变形，并且所述碳纳米管的总体粒径(端至端的距离)与表观分子量的平方根呈线性比例。

本发明的树脂组合物中包含的碳纳米管(CNT)(例如刚性无规线团形状)的静曲持续长度可以为80nm以上，例如，在80至1,000nm，具体地，在100至500nm的范围内。在该范围内，可以保证来自雷达的信号的有效传输。

当刚性无规线团形状的碳纳米管具有连续的曲率时，静曲持续长度为碳纳米管的曲率半径的平均值。基于统计物理学，静曲持续长度可以更精确地由公式1确定：

公式1：

$D_b\&equiv;\frac{<R^2>}{L^2}\&cong;\left(\frac{2l_{p0}}{L}\right)\left(\frac{1+{\cos }^{\&prime;}{\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}}{1-{\cos }^{\&prime;}{\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}}\right)=C\left(\frac{2l_{p0}}{L}\right)=\frac{2l_{sp}}{L}$

其中，D_b是弯曲比，R是端至端的距离向量，I_sp(＝CI_p0)是静曲持续长度，C是常数，L是伸直长度，I_P0是任意段的长度，θ是与轴之间的弯曲角。

碳纳米管的壁数可以变化。例如，碳纳米管可以以单壁或多壁的结构存在。多壁结构包括双壁结构和三壁结构。

基于100重量份的聚合物树脂，碳纳米管的含量可以为0.1至10重量份，例如，0.1至5重量份。在该范围内，由雷达罩引起的电磁波的反射损耗可以最小化，并可以提高通过雷达罩的电磁波的传输而不使雷达罩的机械性能劣化。

树脂组合物中使用的聚合物树脂可以是，例如，热固性树脂、热塑性树脂或光固化树脂。

作为热固性树脂，可以使用例如聚酰胺、聚醚、聚酰亚胺、聚砜、环氧树脂、不饱和聚酯或酚醛树脂。作为光固化树脂，可以使用，例如，自由基固化树脂(丙烯酸单体、丙烯酸低聚物，例如聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯、不饱和聚酯或硫醇-烯聚合物)，阳离子固化树脂(环氧树脂、氧杂环丁烷或乙烯基醚树脂)。作为热塑性树脂，可以使用，例如，尼龙、聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚芳酯或聚环烯烃树脂。

对热塑性树脂没有限制，可以是本领域中已知的任何一种。根据一个实施方案，所述热塑性树脂可以选自：聚碳酸酯树脂；聚丙烯树脂；聚酰胺树脂；芳纶树脂；芳族聚酯树脂；聚烯烃树脂；聚酯碳酸酯树脂；聚苯醚树脂；聚苯硫醚树脂；聚砜树脂；聚醚砜树脂；聚亚芳基树脂(polyarylene resins)；环烯烃树脂；聚醚酰亚胺树脂；聚缩醛树脂；聚乙烯醇缩醛树脂；聚酮树脂；聚醚酮树脂；聚醚醚酮树脂；聚芳酮树脂；聚醚腈树脂；液晶树脂；聚苯并咪唑树脂；聚乙二酰脲树脂；乙烯基聚合物以及由选自芳族烯基化合物、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和丙烯腈化合物中的一种或多种乙烯基单体进行聚合或共聚而得到的共聚物树脂；二烯-芳族烯基化合物共聚物树脂；丙烯腈-二烯-芳族烯基化合物共聚物树脂；芳族烯基化合物-二烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺共聚物树脂；丙烯腈-(乙烯-二烯-丙烯(EPDM))-芳族烯基化合物共聚物树脂；聚烯烃；氯乙烯树脂；氯化氯乙烯树脂；以及它们的混合物。这些树脂的具体种类在本领域中是公知的，并可以由本领域技术人员适当地选择。

聚烯烃树脂的实例包括，但不限于，聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯以及聚(4-甲基-1-戊烯)。这些聚烯烃树脂可以单独或组合使用。在一个实施方案中，所述聚烯烃选自聚丙烯均聚物(例如，无规立构聚丙烯、等规立构聚丙烯和间规立构聚丙烯)、聚丙烯共聚物(例如，聚丙烯无规共聚物)以及它们的混合物。合适的聚丙烯共聚物包括，但不限于，在选自乙烯、丁-1-烯(即1-丁烯)和己-1-烯(即1-己烯)中的至少一种共聚单体存在下，通过丙烯的聚合而制备的无规共聚物。在聚丙烯无规共聚物中，共聚单体可以包含任何适当的量，但是通常其含量为约10wt％以下(例如，约1wt％至约7wt％或约1wt％至约4.5wt％)。

聚酯树脂指作为二羧酸组分与二醇组分骨架的缩聚物的均聚酯或共聚酯。均聚酯的典型实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚-1,4-环己烷二亚甲基对苯二甲酸酯以及聚乙烯二苯酯(polyethylene diphenylate)。特别优选的是由于其低价格而可以用于很多用途的聚对苯二甲酸乙二醇酯。共聚酯定义为选自具有二羧酸骨架的组分和具有二醇骨架的组分中的至少三种组分的缩聚物。具有二羧酸骨架的组分的实例包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、4,4'-联苯二羧酸、4,4'-二苯砜二羧酸、己二酸、癸二酸、二聚酸、环己烷二羧酸以及它们的酯衍生物。具有二醇骨架的组分包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、二甘醇、聚烷撑二醇、2,2-双(4'-β-羟基乙氧基苯基)丙烷、异山梨醇、1,4-环己烷二甲醇以及螺环乙二醇。

聚酰胺树脂的实例包括尼龙树脂和尼龙共聚树脂。这些聚酰胺树脂可以单独或者作为它们的混合物使用。尼龙树脂可以是：通过公知的内酰胺例如ε-己内酰胺和ω-十二内酰胺的开环聚合制得的聚酰胺-6(尼龙6)；能够由氨基酸例如，氨基己酸、11-氨基十一烷酸和12-氨基十二烷酸得到的尼龙聚合产物；能够通过脂肪族、脂环族或芳香族二胺，例如，乙二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、2,2,4-三甲基六亚甲基二胺、2,4,4-三甲基六亚甲基二胺、5-甲基壬基六亚甲基二胺、间-二甲苯二胺、对-二甲苯二胺、1,3-双氨基甲基环己烷、1,4-双氨基甲基环己烷、1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷、双(4-氨基环己烷)甲烷、双(4-甲基-4-氨基环己基)甲烷、2,2-双(4-氨基环己基)丙烷、双(氨丙基)哌嗪或氨乙基哌啶，与脂肪族、脂环族或芳香族二羧酸，例如己二酸、癸二酸、壬二酸、对苯二甲酸、2-氯对苯二甲酸或2-甲基对苯二甲酸进行聚合得到的尼龙聚合物；以及它们的共聚物和混合物。尼龙共聚物的实例包括：聚己内酰胺(尼龙6)与聚癸二酰己二胺(尼龙6,10)的共聚物；聚己内酰胺(尼龙6)与聚己二酰己二胺(尼龙66)的共聚物；以及聚己内酰胺(尼龙6)与聚十二内酰胺(尼龙12)的共聚物。

聚碳酸酯树脂可以通过使联苯酚与光气、卤代甲酸酯、碳酸酯或它们的组合反应制得。这种联苯酚的具体实例包括对苯二酚、间苯二酚、4,4'-二羟基联苯、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(也称为“双酚”A)、2,4-双(4-羟苯基)-2-甲基丁烷、双(4-羟苯基)甲烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷、2,2-双(3-氯-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二氯-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二溴-4-羟苯基)丙烷、双(4-羟苯基)亚砜、双(4-羟苯基)酮和双(4-羟基苯基)醚。其中，优选2,2-双(4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二氯-4-羟苯基)丙烷或1,1-双(4-羟苯基)环己烷，更优选2,2-双(4-羟苯基)丙烷。

聚碳酸酯树脂可以是由两种以上不同的联苯酚制得的共聚物的混合物。作为聚碳酸酯树脂，可以使用例如直链聚碳酸酯树脂、支链聚碳酸酯树脂以及聚酯碳酸酯共聚物树脂。

直链聚碳酸酯树脂可以是，例如，双酚-A型聚碳酸酯树脂。支链聚碳酸酯树脂可以是，例如，通过使多官能芳香族化合物，例如偏苯三酸酐或偏苯三酸，与联苯酚和碳酸酯反应制得的那些物质。基于相应的支链聚碳酸酯树脂的总摩尔，多官能芳香族化合物的含量可以为0.05至2摩尔％。聚酯碳酸酯共聚物树脂可以是，例如，通过使双官能羧酸与联苯酚和碳酸酯反应制得的那些物质。作为碳酸酯，可以使用，例如，二芳基碳酸酯，例如碳酸二苯酯或碳酸亚乙酯。

作为环烯烃聚合物，可以例示降冰片烯聚合物、单环烯烃聚合物、环状共轭二烯聚合物、乙烯基脂环烃聚合物以及它们的氢化物。环烯烃聚合物的具体实例包括能够以商品名“Apel”(Mitsui Chemicals)购得的乙烯-环烯烃共聚物、能够以商品名“Aton”(JSR)购得的降冰片烯聚合物以及能够以商品名“Zeonoa”(Nippon Zeon)购得的降冰片烯聚合物。

根据一个实施方案，聚合物树脂优选选自聚碳酸酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酯碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯以及它们的混合物。

本发明的树脂组合物还可以包含选自抗菌剂、脱模剂、热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、增容剂、染料、无机添加剂、表面活性剂、成核剂、偶联剂、填料、增塑剂、冲击改性剂、外加剂、着色剂、稳定剂、润滑剂、抗静电剂、颜料以及耐火剂中的至少一种添加剂。基于100重量份的聚合物树脂，添加剂的使用量可以为0.1至5重量份，例如，0.1至3重量份。

本发明的树脂组合物可以进行挤出、注塑成型或挤出/注塑成型来制备模制品。该模制品可以用作雷达罩。

由于CNT的存在，雷达罩的反射损耗可以为10dB以下，例如，1至6dB，并且电磁传输效率为12dB以下，例如，1至10dB。

雷达罩可以具有各种颜色，例如，透明的颜色。雷达罩的厚度可以为，例如，从0.5至10mm。

为了改进雷达罩的美观，还可以在树脂组合物中加入金属或颜料以产生图案或金属图像。例如，可以用颜料涂布雷达罩部件的一部分或全部以获得特定图案。可以使用铟、锡或能够反射可见光的颜料来产生金属图像。

本发明还提供一种包括所述雷达罩的雷达系统。雷达系统的一个实施方案示于图1中。

参照图1，所述雷达系统可以包括雷达110、雷达罩120、调节螺栓130、雷达支架140以及固定螺母150。

提供雷达罩以保护雷达系统免受环境的影响，保证雷达的安全使用而不干扰雷达的信号传输和接收。

将根据下面的实施例详细说明本发明。然而，这些实施例可以以各种不同的形式体现，本发明的范围不应理解为局限于此。提供所述实施例以便向本领域的普通技术人员充分地表达本发明。

实施例1

在将温度曲线升至280℃的同时，将3wt％的静曲持续长度为110nm的刚性无规线团形状的碳纳米管与97wt％的聚酰胺树脂(LUMID GP-1000B)在双螺杆挤出机(L/D＝42，Ф＝40mm)中挤出，，制备尺寸为0.2mm×0.3mm×0.4mm的颗粒。

在280℃的温度下使所述颗粒在扁平剖面条件下的注塑机中成型，制备厚为3.2mm，长为12.7mm的狗骨形状的雷达罩试样。使每个样品在23℃，50％的相对湿度下维持48小时。

实施例2

除了使用刚性无规线团形状并且静曲持续长度为270nm的碳纳米管之外，采用与实施例1中相同的方式制备雷达罩试样。

实施例3

除了使用刚性无规线团形状并且静曲持续长度为340nm的碳纳米管之外，采用与实施例1中相同的方式制备雷达罩试样。

对比例1

除了使用刚性无规线团形状并且静曲持续长度为70nm的碳纳米管之外，采用与实施例1中相同的方式制备雷达罩试样。

对比例2

除了使用刚性无规线团形状并且静曲持续长度为6nm的碳纳米管之外，采用与实施例1中相同的方式制备雷达罩试样。

试验例1

测量实施例1至3和对比例1至2中制得的试样的拉伸强度和冲击强度。结果描述在表1中。

通过下面的方法测量试样的机械性能。

(1)根据ASTM D256测量每个试样(1/8”厚)的冲击强度(kgf·cm/cm)。

(2)根据ASTM D638测量每个试样的拉伸强度(kgf/cm²)。

试验例2

测量实施例1至3和对比例1至2中制得的雷达罩试样的反射损耗和电磁干扰屏蔽效能。结果描述在表2中。

[表1]

[表2]

如表1和2中所述，本发明的雷达罩的反射损耗≤6dB而其机械性能没有劣化，并且表现出比对比雷达罩高2至3倍的电磁传输效率。因此，本发明的雷达罩有望适合用于雷达系统等。

Claims (15)

1.一种用于雷达罩的树脂组合物，包含聚合物树脂和静曲持续长度为80至1,000nm的碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，所述碳纳米管为刚性无规线团形状。

3.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，基于100重量份的所述聚合物树脂，所述碳纳米管的含量为0.1至10重量份。

4.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，所述碳纳米管是单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或它们的混合物。

5.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，所述碳纳米管的静曲持续长度为100nm至500nm。

6.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，当所述刚性无规线团形状的碳纳米管具有连续的曲率时，所述静曲持续长度为所述碳纳米管的曲率半径的平均值。

7.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，所述聚合物树脂是热固性树脂、热塑性树脂、光固化树脂或它们的混合物。

8.根据权利要求7所述的树脂组合物，其中，所述热塑性树脂选自：聚碳酸酯树脂；聚丙烯树脂；聚酰胺树脂；芳纶树脂；芳族聚酯树脂；聚烯烃树脂；聚酯碳酸酯树脂；聚苯醚树脂；聚苯硫醚树脂；聚砜树脂；聚醚砜树脂；聚亚芳基树脂；环烯烃树脂；聚醚酰亚胺树脂；聚缩醛树脂；聚乙烯醇缩醛树脂；聚酮树脂；聚醚酮树脂；聚醚醚酮树脂；聚芳酮树脂；聚醚腈树脂；液晶树脂；聚苯并咪唑树脂；聚乙二酰脲树脂；乙烯基聚合物以及由选自芳族烯基化合物、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和丙烯腈化合物中的一种或多种乙烯基单体进行聚合或共聚而得到的共聚物树脂；二烯-芳族烯基化合物共聚物树脂；丙烯腈-二烯-芳族烯基化合物共聚物树脂；芳族烯基化合物-二烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺共聚物树脂；丙烯腈-(乙烯-二烯-丙烯(EPDM))-芳族烯基化合物共聚物树脂；聚烯烃；氯乙烯树脂；氯化氯乙烯树脂；以及它们的混合物。

9.根据权利要求1所述的树脂组合物，还包含选自抗菌剂、脱模剂、热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、增容剂、染料、无机添加剂、表面活性剂、成核剂、偶联剂、填料、增塑剂、冲击改性剂、外加剂、着色剂、稳定剂、润滑剂、抗静电剂、颜料以及耐火剂中的至少一种添加剂。

10.一种通过加工根据权利要求1至9中的任意一项所述的树脂组合物得到的雷达罩。

11.根据权利要求10所述的雷达罩，其中，所述加工是挤出、注塑成型或挤出/注塑成型。

12.根据权利要求11所述的雷达罩，其中，所述雷达罩的厚度为0.5至10mm。

13.根据权利要求11所述的雷达罩，其中，所述雷达罩的反射损耗为10dB以下。

14.根据权利要求11所述的雷达罩，其中，所述雷达罩的电磁传输效率为12dB以下。

15.一种雷达系统，包括根据权利要求11所述的雷达罩、雷达以及雷达支架。