CN108003568A - 一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法 - Google Patents

一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及吸波材料技术领域，具体涉及一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，通过将60‑80份软磁铁氧体粉、10‑20份纳米陶瓷、5‑10份纳米石墨烯、10‑20份铜粉、10‑20份导电性材料、90‑110份粘结树脂、20‑30份阻燃剂，5‑10份固化剂和3‑5份促进剂，经双螺杆挤出机中挤出造粒，并在所制得粒子外表面喷涂一层超细金属粉，风干固化后即得，本制备方法工艺简单，所制得的吸波复合材料耐热性好，吸波范围广，特别是对射频电磁波具有高性能的吸收效率。

Description

一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及吸波材料技术领域，特别涉及一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法。
背景技术
随着电子科技的日益发展，电子产品的应用越来越广泛，电磁波的危害也越来越大，尤其是电台、电视台、雷达和移动通信设备等放出的频率为300MHz以上的射频电磁波对人体的影响引起了极大关注，因为射频电磁场的频率范围广，影响区域大，对人们的生活环境产生了日益严重的电磁污染。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵削弱或吸收电磁波辐射的吸波材料，成为了当前研究的热点。
根据吸波方式的不同，可将电磁波吸收材料分为电阻性吸波剂、电介质型吸波剂、磁介质型吸波剂以及其他新型吸波剂材料，根据吸收材料的不同可以分为铁氧体吸波材料、羰基铁吸波材料、金属或金属氧化物超细粉末吸波材料、陶瓷吸波材料等。每个吸波材料均具有不同的优势，但单一的吸波材料很难满足高性能吸波效率的要求，因此，有必要结合各种吸波材料的特点，研制复合型的吸波材料来提高其吸波效率，以满足吸波材料高性能的需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，本制备方法工艺简单，所制得的吸波复合材料具有高性能的射频电磁波吸收效率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将原料按软磁铁氧体粉60-80份、纳米陶瓷10-20份、纳米石墨烯5-10份、铜粉10-20份、导电性材料10-20份、粘结树脂90-110份、阻燃剂20-30份的重量配比放入搅拌釜中，以400-500r/min的转速搅拌20-40min；
S2、将S1步骤中的所得的混合物放入预烧设备中，50-80℃预烧2-3h；
S3、往预烧后的混合物中加入5-10份固化剂和3-5份促进剂，以300-400r/min的转速搅拌10-20min；
S4、将S3步骤中所得的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的加工条件为：第一区域为190℃，第二区域为210℃，第三区域为230℃，第四区域为200℃，第五区域为190℃；挤出温度为200℃，挤出转速为300r/min。；
S5、将S4步骤中所得的成型材料浸没于聚氨酯粘结剂溶液中，拿出备用；
S6、将超细金属粉装入喷枪，从上下左右四个方向对S5步骤中经粘结剂处理的成型材料的表面进行均匀喷涂，风干固化即可得到吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料。
优选的，S1步骤中所述的软磁铁氧体粉为55份三氧化二铁、30份氧化锰、20份氧化锌经预烧、粉粹、砂磨和过筛的工艺加工制作而成。
优选的，S1步骤中所述的纳米陶瓷的粒径为30-50nm。
优选的，S1步骤中所述的纳米石墨烯的粒径为20-30nm。
优选的，S1步骤中所述的导电性材料为炭黑和银粉中的任一种或两种的结合。
优选的，S1步骤中所述的粘结树脂由345饱和聚酯和环氧树脂按1:1的重量配比混合而成。
优选的，S1步骤中所述的阻燃剂选自氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或两种。
优选的，S3步骤中所述的固化剂为聚异氰酸酯固化剂。
优选的，S3步骤中所述的促进剂为酸酐促进剂。
优选的，S6步骤中所述的超细金属粉的粒径为1-10μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，制备工艺简单，通过将铁氧体吸波材料与纳米陶瓷、纳米石墨烯、铜粉、导电性材料等其他吸波材料合理搭配，科学配伍，同时，添加了一定量的阻燃剂，并且在复合材料的表面喷涂了一层超细金属粉，改善了单一组分吸波材料吸波性能较差的缺陷；所制得的吸波复合材料不仅耐热性好，而且吸波范围广，特别是对射频电磁波具有高性能的吸收效率。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将原料按软磁铁氧体粉60份、纳米陶瓷10份、纳米石墨烯5份、铜粉10份、导电性材料10份、粘结树脂90份、阻燃剂20份的重量配比放入搅拌釜中，以400r/min的转速搅拌20min，得到混合物；为进一步增强该复合材料的吸波性能，所采用的软磁铁氧体粉为55份三氧化二铁、30份氧化锰、20份氧化锌经预烧、粉粹、砂磨和过筛的工艺加工制作而成，纳米陶瓷的粒径为50nm，纳米石墨烯的粒径为30nm，导电性材料为炭黑，粘结树脂由345饱和聚酯和环氧树脂按1:1的重量配比混合而成，阻燃剂为氢氧化铝。
S2、将S1步骤中的所得的混合物放入预烧设备中，50℃预烧2h；
S3、往预烧后的混合物中加入5份固化剂和3份促进剂，以300r/min的转速搅拌10min，得到混合物；为取得较好的固化效果，所采用的固化剂为聚异氰酸酯固化剂，促进剂为酸酐促进剂；
S4、将S3步骤中所得的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的加工条件为：第一区域为190℃，第二区域为210℃，第三区域为230℃，第四区域为200℃，第五区域为190℃；挤出温度为200℃，挤出转速为300r/min。；
S5、将S4步骤中所得的成型材料浸没于聚氨酯粘结剂溶液中，拿出备用；
S6、将超细金属粉装入喷枪，从上下左右四个方向对S5步骤中经粘结剂处理的成型材料的表面进行均匀喷涂，风干固化即可得到吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料，其中，超细金属粉的粒径为10μm。
本实施例制备的吸波材料的厚度为3mm，热变形温度为160-220℃，该吸波材料在2-32GHz的频率范围内具有良好的吸波性能，反射率均小于-10dB，其中，在8-20GHz频率范围内反射率小于-20dB，在12-20GHz频率范围内反射率小于-25dB，最大反射率出现在15GHz处，反射率为-36dB。
实施例2
一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将原料按软磁铁氧体粉80份、纳米陶瓷20份、纳米石墨烯10份、铜粉20份、导电性材料20份、粘结树脂110份、阻燃剂30份的重量配比放入搅拌釜中，以500r/min的转速搅拌40min，得到混合物；为进一步增强该复合材料的吸波性能，所采用的软磁铁氧体粉为55份三氧化二铁、30份氧化锰、20份氧化锌经预烧、粉粹、砂磨和过筛的工艺加工制作而成，纳米陶瓷的粒径为40nm，纳米石墨烯的粒径为25nm，导电性材料为银粉，粘结树脂由345饱和聚酯和环氧树脂按1:1的重量配比混合而成，阻燃剂为氢氧化镁。
S2、将S1步骤中的所得的混合物放入预烧设备中，80℃预烧2.5h；
S3、往预烧后的混合物中加入10份固化剂和5份促进剂，以400r/min的转速搅拌20min，得到混合物；为取得较好的固化效果，所采用的固化剂为聚异氰酸酯固化剂，促进剂为酸酐促进剂；
S4、将S3步骤中所得的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的加工条件为：第一区域为190℃，第二区域为210℃，第三区域为230℃，第四区域为200℃，第五区域为190℃；挤出温度为200℃，挤出转速为300r/min。；
S5、将S4步骤中所得的成型材料浸没于聚氨酯粘结剂溶液中，拿出备用；
S6、将超细金属粉装入喷枪，从上下左右四个方向对S5步骤中经粘结剂处理的成型材料的表面进行均匀喷涂，风干固化即可得到吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料，其中，超细金属粉的粒径为5μm。
本实施例制备的吸波材料的厚度为3mm，热变形温度为170-240℃，该吸波材料在2-33GHz的频率范围内具有良好的吸波性能，反射率均小于-12dB，其中，在10-21GHz频率范围内反射率小于-22dB，在13-19GHz频率范围内反射率小于-25dB，最大反射率出现在17GHz处，反射率为-38dB。
实施例3
一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将原料按软磁铁氧体粉70份、纳米陶瓷15份、纳米石墨烯8份、铜粉15份、导电性材料15份、粘结树脂100份、阻燃剂25份的重量配比放入搅拌釜中，以450r/min的转速搅拌30min，得到混合物；为进一步增强该复合材料的吸波性能，所采用的软磁铁氧体粉为55份三氧化二铁、30份氧化锰、20份氧化锌经预烧、粉粹、砂磨和过筛的工艺加工制作而成，纳米陶瓷的粒径为30nm，纳米石墨烯的粒径为20nm，导电性材料为炭黑和银粉的混合物，粘结树脂由345饱和聚酯和环氧树脂按1:1的重量配比混合而成，阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁的混合物。
S2、将S1步骤中的所得的混合物放入预烧设备中，70℃预烧3h；
S3、往预烧后的混合物中加入8份固化剂和4份促进剂，以350r/min的转速搅拌15min，得到混合物；为取得较好的固化效果，所采用的固化剂为聚异氰酸酯固化剂，促进剂为酸酐促进剂；
S4、将S3步骤中所得的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的加工条件为：第一区域为190℃，第二区域为210℃，第三区域为230℃，第四区域为200℃，第五区域为190℃；挤出温度为200℃，挤出转速为300r/min。；
S5、将S4步骤中所得的成型材料浸没于聚氨酯粘结剂溶液中，拿出备用；
S6、将超细金属粉装入喷枪，从上下左右四个方向对S5步骤中经粘结剂处理的成型材料的表面进行均匀喷涂，风干固化即可得到吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料，其中，超细金属粉的粒径为1μm。
本实施例制备的吸波材料的厚度为3mm，热变形温度为180-250℃，该吸波材料在2-35GHz的频率范围内具有良好的吸波性能，反射率均小于-14dB，其中，在10-25GHz频率范围内反射率小于-25dB，在15-22GHz频率范围内反射率小于-30dB，最大反射率出现在18GHz处，反射率为-40dB。
对比例1
一种吸波材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将原料按铁粉50份、石墨烯80份、竹纤维19份、聚氯乙烯30份、聚丙烯腈82份、抗氧剂3份、增塑剂甘油三醋酸酯5份的重量配比放入搅拌釜中，以400r/min的转速搅拌30min；
S2、将S1步骤中的所得的混合物放入预烧设备中，70℃预烧3h；
S3、将S2步骤中所得的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的加工条件为：第一区域为180℃，第二区域为200℃，第三区域为220℃，第四区域为190℃，第五区域为180℃；挤出温度为190℃，挤出转速为300r/min；
S4、将S3步骤中所得的成型材料浸没于聚氨酯粘结剂溶液中，风干固化即可。
本实施例制备的吸波材料的厚度为3mm，热变形温度为110-130℃，该吸波材料在2-18GHz的频率范围内具有良好的吸波性能，反射率均小于-8dB，其中，在6-15GHz频率范围内反射率小于-15dB，在8-12GHz频率范围内反射率小于-20dB，最大反射率出现在13GHz处，反射率为-28dB。
可见，与对比例1所制得的吸波材料相比，实施例1-3中的吸波材料的吸波性能更好，吸波效率更高，吸波范围广，阻燃性能更好。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将原料按软磁铁氧体粉60-80份、纳米陶瓷10-20份、纳米石墨烯5-10份、铜粉10-20份、导电性材料10-20份、粘结树脂90-110份、阻燃剂20-30份的重量配比放入搅拌釜中，以400-500r/min的转速搅拌20-40min；
S2、将S1步骤中的所得的混合物放入预烧设备中，50-80℃预烧2-3h；
S3、往预烧后的混合物中加入5-10份固化剂和3-5份促进剂，以300-400r/min的转速搅拌10-20min；
S4、将S3步骤中所得的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的加工条件为：第一区域为190℃，第二区域为210℃，第三区域为230℃，第四区域为200℃，第五区域为190℃；挤出温度为200℃，挤出转速为300r/min。；
S5、将S4步骤中所得的成型材料浸没于聚氨酯粘结剂溶液中，拿出备用；
S6、将超细金属粉装入喷枪，从上下左右四个方向对S5步骤中经粘结剂处理的成型材料的表面进行均匀喷涂，风干固化即可得到吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料。
2.如权利要求1所述的一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述的软磁铁氧体粉为55份三氧化二铁、30份氧化锰、20份氧化锌经预烧、粉粹、砂磨和过筛的工艺加工制作而成。
3.如权利要求1所述的一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述的纳米陶瓷的粒径为30-50nm。
4.如权利要求1所述的一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述的纳米石墨烯的粒径为20-30nm。
5.如权利要求1所述的一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述的导电性材料为炭黑和银粉中的任一种或两种的结合。
6.如权利要求1所述的一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述的粘结树脂由345饱和聚酯和环氧树脂按1:1的重量配比混合而成。
7.如权利要求1所述的一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述的阻燃剂选自氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或两种。
8.如权利要求1所述的一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于，S3步骤中所述的固化剂为聚异氰酸酯固化剂。
9.如权利要求1所述的一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于，S3步骤中所述的促进剂为酸酐促进剂。
10.如权利要求1所述的一种具有吸收射频电磁波的注塑粘结复合材料的制备方法，其特征在于，S6步骤中所述的超细金属粉的粒径为1-10μm。
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