CN109152319A - 外形复杂结构异性的吸波壳体及其制备方法 - Google Patents

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张洋
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Abstract

本发明涉及一种外形复杂结构异性吸波壳体及其制造方法。所述吸波壳体，包括一表层和一内层，所述表层和内层具有不同吸波性能；至少一层阻抗层，阻抗层设于表层和内层之间。制作时采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、加工助剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒；通过将颗粒注塑成型，其微波频率，吸收值通过微波吸收种类、数量调整，分别制作表层、内层、阻抗层；再将表层、阻抗层和内层依次叠放，复合成吸波壳体。本发明有效地解决了传统平板类多层吸波材料对外形复杂结构异性施工处理时，在拼接处存在电磁波反射或散射过大，性能不足的问题。

Description

外形复杂结构异性的吸波壳体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一类外形复杂结构异性吸波壳体及其制造方法。此吸波壳体其特征是采用注塑方式生产表层、阻抗层、内层吸波壳体。每一层吸波壳体与相邻吸波壳体满足电磁波阻抗渐变，实现电磁波从最外层至最内层匹配的衰减吸收。每层吸波壳体采用微波吸收剂与热塑性树脂通过熔融共混，拉丝，冷却切粒，注塑成型。
背景技术
多层吸波材料是吸波材料中比较特殊的产品，多层吸波材料大多采用胶黏、拼接、涂层方式实施，实现电磁波在多层之间电磁阻抗渐变，扩展吸收频率，提高吸波衰减值。目前多层吸波材料大多数是平板外形多层结构的产品。其选用的材质为发泡聚氨酯泡沫，硅橡胶，环氧树脂涂层三大类。这些材质已近无法满足市场对结构复杂、外形不对称，造型各项异性吸波壳体生产要求。因此开发外形复杂结构异性吸波壳体制造方法是本发明的目标。由于采用注塑成型，成型件的收缩率低，克服了传统海绵、橡胶、涂层类多层吸波材料的厚度不达标，导致吸波性能不稳定的问题以及传统平板类多层吸波材料对外形复杂结构异性壳体施工处理时，在拼接处存在电磁波反射或散射过大，性能不良不足。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种外形复杂结构异性复杂吸波外壳及其制备方法。
本发明所述的外形复杂结构异性吸波外壳，该吸波外壳包括：
一表层和一内层，所述表层和内层具有不同吸波性能；
至少一层阻抗层，阻抗层设于表层和内层之间。
本发明中，所述的内层表面电阻值范围在50～600欧姆/方，阻抗层的表面电阻值范围在1500～4500欧姆/方，表层的表面电阻值范围在在20000～200000欧姆/方。
其中，所述表层、内层、阻抗层均通过以下方法制得：采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、加工助剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒；通过将颗粒注塑成型，其微波频率，吸收值通过微波吸收种类、数量调整。
本发明还提供了上述吸波外壳的制备方法，包括以下步骤：
(1)制作表层、内层、阻抗层：采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、加工助剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒；通过将颗粒注塑成型，其微波频率，吸收值通过微波吸收种类、数量调整，分别制作表层、内层、阻抗层；
(2)将表层、阻抗层和内层依次叠放，复合成吸波外壳。
本发明所述吸波壳体是一种热塑性树脂为基材，采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、加工助剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒。通过将颗粒注塑成型外形复杂结构异性的吸波材料，其微波频率，吸收值通过微波吸收种类、数量调整。
本发明中，吸波壳体的基材为热塑性能材质。所述热塑性能材质优选聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯，聚酰胺等塑料颗粒。
本发明中，所述微波吸收剂为导电石墨、导电碳黑、膨胀石墨、多壁碳纳米管等用一种或几种混合粉末。多壁碳纳米管的规格直径为8～20nm，长度30～60um。
本发明中，所述偶联剂为硅烷偶联剂如KH-550、KH-560。
本发明中，所述加工助剂为抗氧剂以及协同抗氧剂如1010,168
本发明所述多层结构异性的吸波壳体的层数大于两层时包括：内层，至少一层阻抗层和表层。
本发明中，所述吸波壳体各层组成重量百分比：热塑性树脂60份～88份、偶联剂2份，微波吸收剂7份～35份，加工助剂(抗氧剂)为3份。其中，7份～35份微波吸收剂中导电石墨0～7份，导电碳黑0～27份，多壁碳纳米管0～8份，三者不同时为0。所述加工助剂3份是：1010为2份，168为1份。
本发明通过电磁波阻抗过渡设计将外形复杂结构异性吸波外壳分层实施，实现外壳的吸波频段扩展、吸收性能优于-15dB。其多层是由至少两层不同吸波性能的热塑性外壳组成阻抗渐变结构吸波实施，两两外壳之间为无缝贴合，并不仅限于特定层数外壳。解决传统平板类多层吸波材料对外形复杂结构异性施工处理时，在拼接处存在电磁波反射或散射过大，性能不足问题。
附图说明
图1实施例1三层吸波壳体在2GHz至18GHz垂直反射率图。
图2实施例2四层吸波壳体在2GHz至18GHz垂直反射率图。
图3实施例3五层吸波波壳体在2GHz至18GHz垂直反射率图。
具体实施方式
本实施例的吸波外壳表层、阻抗层、内层的原料份如下表1所示。
表1.表层、阻抗层、内层原料组成及表面电阻值(单位：份)
在上述组分中热塑性树脂粉的熔融指数为8～12之间。导电石墨优选青岛天合达石墨有限公司10微米导电石墨，导电碳黑优选卡博特公司的XC72导电碳黑，多壁碳纳米管为本公司自制粉末。硅烷偶联剂优选市售牌号KH-550。在遵循上述配比的基础上，本实施例制备过程如下：
第一步按表1中物质依次称取粉末与液体偶联剂，然后用干式粉末研磨机中研磨20分钟至30分钟使粉末与液体混合均匀。
第二步将上述混合粉末用同向平行双螺杆熔融混合后挤出造粒，选用螺杆长径比为1:35至1：40之间，加工温度在170℃至220℃之间，经过过螺杆塑化吸波塑料通过模具挤出、水冷切粒得到各层的吸波注塑颗粒。
第三步，将各层吸波注塑颗粒用塑料成型机，注塑成厚度为3毫米，边长为300毫米的吸波壳体层。
第四步，按照表2排列方式复合实施例1至3三种规格多层吸波外壳。复合壳体之间相互嵌套无间隙。采用拱形架反射率测量技术测量多层壳体在频率2GHz至18GHz微波吸收性能，其反射率曲线见图1至3。
表2.实施例1至3多层吸波壳体复合要求(单位：欧姆/方)
多层吸波壳体吸波性能结果
实施例1吸波壳体在频率2GHz至18GHz反射率曲线见图1，曲线表明3层吸波壳体吸收值优于-15dB。
实施例2吸波壳体在频率2GHz至18GHz反射率曲线见图2，曲线表明4层吸波壳体吸收值优于-20dB。
实施例3吸波壳体在频率2GHz至18GHz反射率曲线见图3，曲线表明5层吸波壳体吸收值优于-25dB。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种外形复杂结构异性的吸波壳体，其特征在于，包括：
一表层和一内层，所述表层和内层具有不同吸波性能；
至少一层阻抗层，阻抗层设于表层和内层之间。
2.根据权利要求1所述的吸波壳体，其特征在于，所述的内层表面电阻值范围在50～600欧姆/方，阻抗层的表面电阻值范围在1500～4500欧姆/方，表层的表面电阻值范围在在20000～200000欧姆/方。
3.根据权利要求1所述的吸波壳体，其特征在于，所述表层、内层、阻抗层均通过以下方法制得：采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、加工助剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒；通过将颗粒注塑成型，其微波频率，吸收值通过微波吸收种类、数量调整。
4.一种外形复杂结构异性吸波壳体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作表层、内层、阻抗层：采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、加工助剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒；通过将颗粒注塑成型，其微波频率，吸收值通过微波吸收种类、数量调整，分别制作表层、内层、阻抗层；
(2)将表层、阻抗层和内层依次叠放，复合成吸波壳体。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，热塑性树脂颗粒为聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚酰胺颗粒。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述微波吸收剂为导电石墨、导电碳黑、膨胀石墨、多壁碳纳米管中一种或几种混合粉末。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，本发明所述的内层表面电阻值范围在50～600欧姆/方，阻抗层的表面电阻值范围在1500～4500欧姆/方，表层的表面电阻值范围在在20000～200000欧姆/方。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述吸波壳体各层组成重量百分比：热塑性树脂60份～88份、偶联剂2份，微波吸收剂7份～35份，加工助剂3份。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述7份～35份微波吸收剂中导电石墨0～7份，导电碳黑0～27份，多壁碳纳米管0～8份，三者不同时为0。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述加工助剂3份是：1010为2份，168为1份。
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