CN106496948A - 一种复配优化的纤维吸波材料 - Google Patents

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张达明
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
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Abstract

本发明公开了一种复配优化的纤维吸波材料，其组成按重量份包括：环氧树脂基体20‑40，羟基丙烯酸树脂10‑20，固化剂2‑10，碳纤维束10‑30，玻璃纤维束10‑20，Fe3O4微波吸收剂5‑15，碳纳米管10‑20，炭黑5‑10；其中，所述碳纤维与玻璃纤维均为纤维束结构，所述碳纤维与玻璃纤维束垂直间隔交错分散在树脂基体中，形成等间距的阵列，所述间距不超过10mm，所述Fe3O4微波吸收剂分散在所述碳纤维和玻璃纤维束上，所述石墨和碳纳米管均匀分散在所述环氧树脂中。本发明的吸波材料从10‑18GHz都有大于‑30dB的反射衰减。

Description

一种复配优化的纤维吸波材料
技术领域
本发明涉及吸波技术领域，尤其涉及一种复配优化的纤维吸波材料。
本发明属于在先申请“一种纤维吸波材料”的专利布局中的一件重要发明。
背景技术
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。
碳纤维具有优良的导电性能。早期研究中，碳纤维作为树脂增强体加入，添加的碳纤维量达40％甚至更多，这种碳纤维复合材料对电磁波几乎是全反射，只有经过特殊处理的碳纤维才具有一定的吸波性能。其处理方法主要有：将碳纤维的横截面做成三叶形或有棱角的方形等异型截面；制备螺旋型纤维：对其进行表面改性，在其表面涂覆含有电磁损耗介质的树脂，沉积一层微小孔穴的碳粉，喷涂镍或氟化物处理等；采用低温烧制特定电导率的纤维。
但上述处理方法技术繁琐，且导致成本上升较多。近年来，随着碳纤维的出现，因为优秀的性能，在各个领域获得广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种复配优化的纤维吸波材料，能够使得材料吸波性能优异。
本申请人通过研究发现，通过纤维束形成竖向的阵列结构，吸波主材料接枝/吸附/涂覆/混杂在所述纤维束上进而形成阵列，阵列之间的结构填充有反射/第二吸波材料，所述结构通过树脂基体形成，树脂中混有各种添加剂。该结构能使得吸波效果产生加成效果，形成协同效应。发明人对各个要素进行了优化并进行了专利布局，以使得各个方案满足不同的需求或适应不同的应用场景及价格要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种复配优化的纤维吸波材料，其组成按重量份包括：
环氧树脂基体20-40
羟基丙烯酸树脂10-20
固化剂2-10
碳纤维束10-30
玻璃纤维束10-20，
Fe3O4微波吸收剂5-15
碳纳米管10-20
炭黑5-10；其中，
所述碳纤维与玻璃纤维均为纤维束结构，所述碳纤维与玻璃纤维束垂直间隔交错分散在树脂基体中，形成等间距的阵列，所述间距不超过10mm，所述Fe3O4微波吸收剂分散在所述碳纤维和玻璃纤维束上，所述石墨和碳纳米管均匀分散在所述环氧树脂中。
本发明经过试验验证，所述纤维杂乱无序分散在环氧树脂中，或横向分散在环氧树脂中，其吸波效果均劣于本发明的垂直分散。本发明的所述纤维束间隔交错垂直分散，相较于单一材料的分散，其吸波效能明显提高。
本发明采用价格低廉易得的玻璃纤维替代价格昂贵的碳纤维后，由于玻璃纤维的吸波性能弱于碳纤维，因此为保证材料整体的性能不下降或者下降不多，本发明对吸波颗粒进行了优化。经过优化试验，将所述炭黑和碳纳米管分散在树脂中，而四氧化三铁吸收剂通过分散在纤维束上进而形成阵列，该独特结构与玻璃纤维束配合，会增加吸波性能。
由于碳纳米管单独使用，其吸波性能难以满足要求，本发明人发现，当将碳纳米管与炭黑混合使用时，能够显著提高碳纳米管的吸波性能。
为增加所述吸波材料的性能，本发明对所述环氧树脂和固化剂也做了进一步优化。
优选的，所述环氧树脂基体原料按重量份组成如下：含磷环氧树脂60-80份，端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂5-11份。
优选的，所述固化剂由含氮酚醛树脂、苯酚型酚醛树脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1组成。
本发明采用特定的树脂、固化剂与吸波材料配合，并采用特定的复合纤维束排列方向，及采用吸波材料形成阵列，使得各个要素之间产生协同效应，来提高材料的吸波性能。本发明的吸波材料从10-18GHz都有大于-30dB的反射衰减。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种复配优化的纤维吸波材料，其组成按重量份包括：
环氧树脂基体20
羟基丙烯酸树脂20
固化剂2
碳纤维束10
玻璃纤维束10，
Fe3O4微波吸收剂15
碳纳米管10
炭黑10；其中，
所述碳纤维与玻璃纤维均为纤维束结构，所述碳纤维与玻璃纤维束垂直间隔交错分散在树脂基体中，形成等间距的阵列，所述间距不超过10mm，所述Fe3O4微波吸收剂分散在所述碳纤维和玻璃纤维束上，所述石墨和碳纳米管均匀分散在所述环氧树脂中。
所述环氧树脂基体原料按重量份组成如下：含磷环氧树脂60-80份，端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂5-11份。
所述固化剂由含氮酚醛树脂、苯酚型酚醛树脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1组成。
实施例2
一种复配优化的纤维吸波材料，其组成按重量份包括：
环氧树脂基体40
羟基丙烯酸树脂10
固化剂10
碳纤维束30
玻璃纤维束10，
Fe3O4微波吸收剂15
碳纳米管10
炭黑10；其中，
所述碳纤维与玻璃纤维均为纤维束结构，所述碳纤维与玻璃纤维束垂直间隔交错分散在树脂基体中，形成等间距的阵列，所述间距不超过10mm，所述Fe3O4微波吸收剂分散在所述碳纤维和玻璃纤维束上，所述石墨和碳纳米管均匀分散在所述环氧树脂中。
所述环氧树脂基体原料按重量份组成如下：含磷环氧树脂60-80份，端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂5-11份。
所述固化剂由含氮酚醛树脂、苯酚型酚醛树脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1组成。
对比例1
采用单一玻璃纤维，其余与实施例1相同；
对比例2
采用单一经过表面处理的碳纤维，其余与实施例1相同。
实施例3
四氧化三铁分散于环氧树脂而不是纤维束中，其余与对比文件1相同。
实施例4
省略炭黑，其余与实施例1相同。
对比例1-4所制备的吸波材料从10-18GHz都有小于-18dB的反射衰减，而实施例1-2的反射衰减均大于-30dB。由此说明，相较于单一纤维束，本发明的混合纤维束间隔排列，效果提高更明显，二者具备协同效应。
对比例3与实施例1对比说明，本发明通过将四氧化三铁吸波材料分散/涂覆在纤维束上构成阵列，与分散在环氧树脂中的炭黑一起构成阵列，该阵列产生协同作用。
对比例4与实施例1的对比说明，本发明采用炭黑+碳纳米管的组合，能有效实现与玻璃纤维的增益。

Claims (3)

1.一种复配优化的纤维吸波材料，其组成按重量份包括：
环氧树脂基体20-40
羟基丙烯酸树脂10-20
固化剂2-10
碳纤维束10-30
玻璃纤维束10-20，
Fe3O4微波吸收剂5-15
碳纳米管10-20
炭黑5-10；其中，
所述碳纤维与玻璃纤维均为纤维束结构，所述碳纤维与玻璃纤维束垂直间隔交错分散在树脂基体中，形成等间距的阵列，所述间距不超过10mm，所述Fe3O4微波吸收剂分散在所述碳纤维和玻璃纤维束上，所述石墨和碳纳米管均匀分散在所述环氧树脂中。
2.根据权利要求1所述的吸波材料，其特征在于，所述环氧树脂基体原料按重量份组成如下：含磷环氧树脂60-80份，端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂5-11份。
3.根据权利要求1或2所述的吸波材料，其特征在于，所述固化剂由含氮酚醛树脂、苯酚型酚醛树脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1组成。
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CN110317439A (zh) * 2019-07-30 2019-10-11 河北科力汽车装备股份有限公司 一种低反射率材料、其制备方法及用其制成的遮光罩

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