CN108092006A - 层状宽带雷达吸波片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种层状宽带雷达吸波片,所述的吸波片为多层吸波薄膜，所述的多层吸波薄膜为五层，从上到下依次为：第一层：球状羰基铁薄膜；第二层和第三层：片状羰基铁薄膜；第四层和第五层为片状铁硅铝薄膜。本发明还公开了上述吸波片的制备方法，本发明的层状宽带雷达吸波片综合运用电磁匹配原理、应力取向技术，涂敷、压延、硫化生产工艺技术，成品具有微波吸收率高、吸收频带宽、厚度薄、面密度小、扯断伸长率大、附着力强、耐高低温、阻燃、使用方便等特点，在雷达、通讯设备、卫星导航、电器设备、笔记本、基站、医疗设备等电子行业以及武器装备的微波隐身改造，特别是航空航天飞行器的隐身改造有着广阔的应用前景。

Description

层状宽带雷达吸波片及其制备方法
技术领域
本发明涉及雷达吸波材料技术领域，具体涉及一种层状宽带雷达吸波片及其制备方法。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，星载、机载、舰载、车载雷达的探测频率正在向微波低频拓展；电子设备、消费电子等产品正在向多功能、小型化发展。宽带雷达吸波片在高端电子产品的电磁兼容和辐射预防、武器装备隐身改造等方面有着极其重要的应用价值和广阔的市场前景。吸波片具有吸收率高、柔性、轻质、薄型、使用方便等特点，是目前吸波材料类型中应用范围最广泛的一种。吸波片常用的主体材料一般为铁氧体、铁硅铝、羰基铁等磁介质粉体。0.5mm厚的铁氧体基吸波片，在1～18GHz频率范围，反射率：[-0.5dB～-2dB]，吸波性能比较差。0.5mm厚的片状铁硅铝基吸波片，在1～4GHz有良好的吸波性能，反射率：[-2dB～-3dB]，但在其它频率吸波性能较差；0.5mm厚的片状羰基铁基吸波片，在7-18GHz频率范围内，反射率≤-5dB；球状羰基铁基吸波片，在8～18GHz频率范围内，反射率≤-5dB；片状羰基铁在S波段、C波段的吸收率优于球状羰基铁，但在L波段片状羰基铁和球状铁氧体吸波性能都很差。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了弥补现有研究技术的不足，提供了一种层状宽带雷达吸波片。
技术方案：一种层状宽带雷达吸波片,所述的吸波片为多层吸波薄膜，所述的多层吸波薄膜为五层，从上到下依次为：第一层：球状羰基铁薄膜；第二层和第三层：片状羰基铁薄膜；第四层和第五层为片状铁硅铝薄膜。
作为优选，所述的多层吸波薄膜的总厚度为0.5～0.52mm。
作为优选，所述的第一层厚度为0.09mm～0.11mm；第二层和第三层厚度均为0.18mm～0.19mm，第四层厚度为0.06mm～0.07mm，第五层厚度为厚度为0.05mm～0.06mm。
作为优选，所述的吸波片，每层均由磁介质粉体、树脂和固化剂组成。
作为优选，所述的磁介质粉体为片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁其中的至少一种粉体。
片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁粉体具有：高磁导率、高磁矩或高矩形比值、高磁损耗、高频散效应特性且至少有一层片状磁性粉体为面方向的取向排布，且取向度越好，越致密，最终的吸波片的性能越好。
作为优选，第一层中各组成成分及其比例为：球状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为78-92：9-7：3-1；第二层中各组成成分及其比例为：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为80-88：17-11：3-1；第三层中各组成成分及其比例为：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为83-88：14-11：3-1；第四层中各组成成分及其比例为：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为86-88：13-10：2-1；第五层中各组成成分及其比例为：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为80-85：18-14：2-1。
本发明还公开了上述层状宽带雷达吸波片的制备方法，包括下列步骤：
(1)按照上述各层薄膜的材料配比，分别将固化剂加入到树脂中，加入适当的溶剂，用高速搅拌机高速搅拌30分钟，制备成5种预混料；
(2)将片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁以粉体的形式按照不同配比要求分别加入预混料中，先用高速搅拌机搅拌40分钟，再研磨机或砂磨机混合均匀，制备成5种吸波剂浆料；
(3)把涂敷生产设备线速度调整到1.0～2m/分钟，根据固化剂的类别分别设置烘箱的温度；
(4)按照5层结构薄膜的厚度要求，调整干法涂敷生产线的滚距，将吸波剂浆料通过喂料、涂刮、固化、收卷、分切等工艺，分别制备宽度为500mm的五种不同厚度吸波薄膜；
(5)压膜机的模具尺寸为500mm*500mm，模具厚度0.5～0.52mm，按照500mm*500mm规格尺寸，分切五种吸波薄膜，按照五层结构次序，把总厚度为0.6～0.65mm五层吸波薄膜放入模具中，压膜机压力设置为120-150kg/cm2，升温至120-180℃，硫化3-5分钟，通过高温加压、硫化复合，制备成厚度为0.5～0.52mm、其面密度为1.96kg/㎡，紧密度高、铁硅铝片状取向的吸波片，其中，至少有一层片状磁性粉体为面方向的取向排布，即可。
上述片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁粉体，在其使用前，或经过表层绝缘处理,所述的表层绝缘处理是采用稀释过的硅烷偶联剂或低分子量的聚酯单体浸泡粉体，适当搅拌，经过粉体离心机中高速甩干溶剂，再在60度烘箱里保温24小时，确保在粉体表层形成一薄层致密的绝缘保护膜。
上述片状铁硅铝的平均直径为30～100μm，片状粉体的厚度小于或等于5μm；片状羰基铁的片径为3～10μm，片状粉体的厚度小于或等于2μm；球状羰基铁的粒径为2～5μm，球形度不低于80％。
作为优选，所述树脂为有机硅树脂、EVA、PVC、CPE、EP、PE、PU、TPU、橡胶等常用树脂中的一种或者其中几种；所述固化剂为与使用树脂配套的反应引发剂，交联剂或固化剂等；例如选用EP-51树脂时，可选二乙烯三胺、二乙烯三胺、二甲胺基丙胺等固化剂其中的一种或者几种混合使用。
本发明底层采用两种不同填充料的片状鉄硅铝基薄膜(填充料低的放在最下层，主要是为了提高力学性能)，中层采用两种不同填充量的片状羰基铁基薄膜，面层采用低介电球状羰基铁基薄膜，采用高压高温硫化工艺，使吸波片五层膜材料之间电磁匹配、第四、第五层片状铁硅铝在树脂体内取向、紧密度高，在1～18GHz频率范围内，均具有优良的吸波性能，其中1～4GHz，反射率：[-1.dB～-3.5dB]；4～8GHz，反射率：[-3.5.dB～-5.0dB]；8～18GHz，反射率：[-6.dB～-3.0dB]。
本发明的层状宽带雷达吸波片综合运用电磁匹配原理、应力取向技术，涂敷、压延、硫化生产工艺技术，成品具有微波吸收率高、吸收频带宽、厚度薄、面密度小、扯断伸长率大、附着力强、耐高低温、阻燃、使用方便等特点，在雷达、通讯设备、卫星导航、电器设备、笔记本、基站、医疗设备等电子行业以及武器装备的微波隐身改造，特别是航空航天飞行器的隐身改造有着广阔的应用前景。
附图说明：
图1为本发明中的吸波片随频率变化反射率曲线图。
具体实施方式：
本发明中，溶剂为二甲苯(生产厂家:江苏兴华化工)、环己酮(生产厂家:山东鲁西化工)等溶剂其中的一种或者几种搭配混合使用。树脂为有机硅树脂、EVA、PVC、CPE、EP、PE、PU、TPU、橡胶等常用树脂中的一种或者其中几种；固化剂为与使用树脂配套的反应引发剂，交联剂或固化剂。
实施例1：
本实施例中，树脂为EP-51树脂，固化剂为二乙烯三胺或二乙烯三胺，溶剂为二甲苯。
一种层状宽带雷达吸波片,为多层吸波薄膜，具体来说为五层，总厚度为0.5～0.52mm，从上到下依次为：第一层：球状羰基铁薄膜，厚度为0.09mm～0.11mm；第二层和第三层：片状羰基铁薄膜，厚度均为0.18mm～0.19mm；第四层和第五层为片状铁硅铝薄膜，厚度为0.06mm～0.07mm，第五层厚度为0.05mm～0.06mm。
第一层中各组成成分及其比例为：球状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为78：9：3；第二层中各组成成分及其比例为：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为80：17：3；第三层中各组成成分及其比例为：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为83：14：3；第四层中各组成成分及其比例为：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为86：13：2；第五层中各组成成分及其比例为：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为80：18：2。
上述层状宽带雷达吸波片的制备方法，包括下列步骤：
(1)按照上述各层薄膜的材料配比，分别将固化剂加入到树脂中，加入适当的溶剂，用高速搅拌机高速搅拌30分钟，制备成5种预混料；
(2)将片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁在其使用前，经过表层绝缘处理,所述的表层绝缘处理是采用稀释过的硅烷偶联剂或低分子量的聚酯单体浸泡粉体，适当搅拌，经过粉体离心机中高速甩干溶剂，再在60度烘箱里保温24小时，确保在粉体表层形成一薄层致密的绝缘保护膜。
按照上述不同配比要求分别加入预混料中，先用高速搅拌机搅拌40分钟，再研磨机或砂磨机混合均匀，制备成5种吸波剂浆料；
(3)把涂敷生产设备线速度调整到1.0～2m/分钟，根据固化剂的类别设置烘箱的温度,温度设置为:110-150℃；
(4)按照5层结构薄膜的厚度要求，调整干法涂敷生产线的滚距，将吸波剂浆料通过喂料、涂刮、固化、收卷、分切等工艺，分别制备宽度为500mm的五种不同厚度吸波薄膜；
(5)压膜机的模具尺寸为500mm*500mm，模具厚度0.5～0.52mm，按照500mm*500mm规格尺寸，分切五种吸波薄膜，按照五层结构次序，把总厚度为0.6～0.65mm五层吸波薄膜放入模具中，压膜机压力设置为120-150kg/cm2，升温至120-180℃，硫化3-5分钟，通过高温加压、硫化复合，制备成厚度为0.5～0.52mm、其面密度为1.96kg/㎡，紧密度高、铁硅铝片状取向的吸波片，即可。
本实施例中，片状铁硅铝的平均直径为30～100μm，片状粉体的厚度小于或等于5μm；片状羰基铁的片径为3～10μm，片状粉体的厚度小于或等于2μm；球状羰基铁的粒径为2～5μm，球形度不低于80％。
实施例2：
本实施例中，PE-51树脂，固化剂为二甲胺基丙胺，溶剂为环己酮。
一种层状宽带雷达吸波片,为多层吸波薄膜，具体来说为五层，总厚度为0.5～0.52mm，从上到下依次为：第一层：球状羰基铁薄膜，厚度为0.09mm～0.11mm；第二层和第三层：片状羰基铁薄膜，厚度均为0.18mm～0.19mm；第四层和第五层为片状铁硅铝薄膜，厚度为0.06mm～0.07mm，第五层厚度为0.05mm～0.06mm。
第一层中各组成成分及其比例为：球状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为92：7：1；第二层中：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为88：11：1；第三层中：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为88：11：1；第四层中：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为88：10：1；第五层中：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为85：14：1。
上述层状宽带雷达吸波片的制备方法，包括下列步骤：
(1)按照上述各层薄膜的材料配比，分别将固化剂加入到树脂中，加入适当的溶剂，用高速搅拌机高速搅拌30分钟，制备成5种预混料；
(2)将片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁在其使用前，经过表层绝缘处理,所述的表层绝缘处理是采用稀释过的硅烷偶联剂或低分子量的聚酯单体浸泡粉体，适当搅拌，经过粉体离心机中高速甩干溶剂，再在60度烘箱里保温24小时，确保在粉体表层形成一薄层致密的绝缘保护膜。
按照不同配比要求分别加入预混料中，先用高速搅拌机搅拌40分钟，再研磨机或砂磨机混合均匀，制备成5种吸波剂浆料；
(3)把涂敷生产设备线速度调整到1.0～2m/分钟，根据固化剂的类别分别设置烘箱的温度,温度设置为:150-200℃。
(4)按照5层结构薄膜的厚度要求，调整干法涂敷生产线的滚距，将吸波剂浆料通过喂料、涂刮、固化、收卷、分切等工艺，分别制备宽度为500mm的五种不同厚度吸波薄膜；
(5)压膜机的模具尺寸为500mm*500mm，模具厚度0.5～0.52mm，按照500mm*500mm规格尺寸，分切五种吸波薄膜，按照五层结构次序，把总厚度为0.6～0.65mm五层吸波薄膜放入模具中，压膜机压力设置为120-150kg/cm2，升温至120-180℃，硫化3-5分钟，通过高温加压、硫化复合，制备成厚度为0.5～0.52mm、其面密度为1.96kg/㎡，紧密度高、铁硅铝片状取向的吸波片，即可。
片状铁硅铝的平均直径为30～100μm，片状粉体的厚度小于或等于5μm；片状羰基铁的片径为3～10μm，片状粉体的厚度小于或等于2μm；球状羰基铁的粒径为2～5μm，球形度不低于80％。
实施例3：
一种层状宽带雷达吸波片,为多层吸波薄膜，具体来说为五层，总厚度为0.52mm，从上到下依次为：第一层：球状羰基铁薄膜，厚度为0.09mm；第二层和第三层：片状羰基铁薄膜，厚度均为0.19mm；第四层和第五层为片状铁硅铝薄膜，厚度为0.07mm，第五层厚度为0.06mm。
每层均由磁介质粉体、树脂和固化剂组成。
磁介质粉体为片状铁硅铝或片状羰基铁或球状羰基铁的粉体。
第一层中各组成成分及其比例为：球状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为80：8：2；第二层中各组成成分及其比例为：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为85：15：2；第三层中各组成成分及其比例为：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为85：12：2；第四层中各组成成分及其比例为：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为87：11：1.5；第五层中各组成成分及其比例为：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为82：16：1.5。
上述层状宽带雷达吸波片的制备方法，包括下列步骤：
(1)按照上述各层薄膜的材料配比，分别将固化剂加入到树脂中，加入适当的溶剂，用高速搅拌机高速搅拌30分钟，制备成5种预混料；
(2)将片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁在其使用前，经过表层绝缘处理,所述的表层绝缘处理是采用稀释过的硅烷偶联剂或低分子量的聚酯单体浸泡粉体，适当搅拌，经过粉体离心机中高速甩干溶剂，再在60度烘箱里保温24小时，确保在粉体表层形成一薄层致密的绝缘保护膜。片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁粉体，片状铁硅铝的平均直径为30～100μm，片状粉体的厚度小于或等于5μm；片状羰基铁的片径为3～10μm，片状粉体的厚度小于或等于2μm；球状羰基铁的粒径为2～5μm，球形度不低于80％。
按照不同配比要求分别加入预混料中，先用高速搅拌机搅拌40分钟，再研磨机或砂磨机混合均匀，制备成5种吸波剂浆料；
(3)把涂敷生产设备线速度调整到1.0～2m/分钟，根据固化剂的类别分别设置烘箱的温度,温度设置为:150-200℃；
(4)按照5层结构薄膜的厚度要求，调整干法涂敷生产线的滚距，将吸波剂浆料通过喂料、涂刮、固化、收卷、分切等工艺，分别制备宽度为500mm的五种不同厚度吸波薄膜；
(5)压膜机的模具尺寸为500mm*500mm，模具厚度0.5～0.52mm，按照500mm*500mm规格尺寸，分切五种吸波薄膜，按照五层结构次序，把总厚度为0.6～0.65mm五层吸波薄膜放入模具中，压膜机压力设置为120-150kg/cm2，升温至120-180℃，硫化3-5分钟，通过高温加压、硫化复合，制备成厚度为0.5～0.52mm、其面密度为1.96kg/㎡，紧密度高、铁硅铝片状取向的吸波片，即可。

Claims (10)

1.一种层状宽带雷达吸波片,其特征在于：所述的吸波片为多层吸波薄膜，所述的多层吸波薄膜为五层，从上到下依次为：第一层：球状羰基铁薄膜；第二层和第三层：片状羰基铁薄膜；第四层和第五层为片状铁硅铝薄膜。
2.如权利要求1所述的层状宽带雷达吸波片,其特征在于：所述的多层吸波薄膜的总厚度为0.5～0.52mm。
3.如权利要求1所述的层状宽带雷达吸波片,其特征在于：所述的第一层厚度为0.09mm～0.11mm；第二层和第三层厚度均为0.18mm～0.19mm，第四层厚度为0.06mm～0.07mm，第五层厚度为0.05mm～0.06mm。
4.如权利要求1所述的层状宽带雷达吸波片,其特征在于：所述的吸波片，每层均由磁介质粉体、树脂和固化剂组成。
5.如权利要求4所述的层状宽带雷达吸波片,其特征在于：所述的磁介质粉体为片状铁硅铝或片状羰基铁或球状羰基铁的粉体。
6.如权利要求1或4所述的层状宽带雷达吸波片,其特征在于：第一层中各组成成分及其比例为：球状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为78-92：9-7：3-1；第二层中各组成成分及其比例为：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为80-88：17-11：3-1；第三层中各组成成分及其比例为：片状羰基铁、树脂和固化剂的质量比为83-88：14-11：3-1；第四层中各组成成分及其比例为：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为86-88：13-10：2-1；第五层中各组成成分及其比例为：片状铁硅铝、树脂和固化剂的质量比为80-85：18-14：2-1。
7.一种层状宽带雷达吸波片的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
(1)按照上述各层薄膜的材料配比，分别将固化剂加入到树脂中，加入适当的溶剂，用高速搅拌机高速搅拌30分钟，制备成5种预混料；
(2)将片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁以粉体的形式按照不同配比要求分别加入预混料中，先用高速搅拌机搅拌40分钟，再研磨机或砂磨机混合均匀，制备成5种吸波剂浆料；
(3)把涂敷生产设备线速度调整到1.0～2m/分钟，根据固化剂的类别分别设置烘箱的温度；
(4)按照5层结构薄膜的厚度要求，调整干法涂敷生产线的滚距，将吸波剂浆料通过喂料、涂刮、固化、收卷、分切等工艺，分别制备宽度为500mm的五种不同厚度吸波薄膜；
(5)压膜机的模具尺寸为500mm*500mm，模具厚度0.5～0.52mm，按照500mm*500mm规格尺寸，分切五种吸波薄膜，按照五层结构次序，把总厚度为0.6～0.65mm五层吸波薄膜放入模具中，压膜机压力设置为120-150kg/cm2，升温至120-180℃，硫化3-5分钟，通过高温加压、硫化复合，制备成厚度为0.5～0.52mm、其面密度为1.96kg/㎡，紧密度高、铁硅铝片状取向的吸波片，即可。
8.如权利要求7所述的层状宽带雷达吸波片的制备方法，其特征在于：片状铁硅铝、片状羰基铁、球状羰基铁粉体，在其使用前，或经过表层绝缘处理,所述的表层绝缘处理是采用稀释过的硅烷偶联剂或低分子量的聚酯单体浸泡粉体，适当搅拌，经过粉体离心机中高速甩干溶剂，再在60度烘箱里保温24小时，确保在粉体表层形成一薄层致密的绝缘保护膜。
9.如权利要求8所述的层状宽带雷达吸波片的制备方法，其特征在于：所述的片状铁硅铝的平均直径为30～100μm，片状粉体的厚度小于或等于5μm；片状羰基铁的片径为3～10μm，片状粉体的厚度小于或等于2μm；球状羰基铁的粒径为2～5μm，球形度不低于80％。
10.如权利要书9所述的层状宽带雷达吸波片的制备方法，其特征在于：所述树脂为有机硅树脂、EVA、PVC、CPE、EP、PE、PU、TPU、橡胶等常用树脂中的一种或者其中几种；所述固化剂为与使用树脂配套的反应引发剂，交联剂或固化剂。
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