CN109228000A - 车载雷达天线专用吸波材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车雷达设备中专用吸波材料及其制备方法。该吸波材料是以热塑性树脂为基材，采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒生产吸波颗粒，再用模具将吸波颗粒塑化成型。所述吸波材料的微波吸收性能为：在频率23GHz～25GHz或76～78GHz垂直入射率优于‑10dB；且其重量浮动范围在±5％以内。本发明解决了吸波橡胶贴片处理汽车雷达造成部件性能不一致性，确保了雷达探测灵敏度，是一类适合汽车雷达行业用的吸波材料。

Description

车载雷达天线专用吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一类汽车雷达内部抑制电波副瓣衰减值的吸波材料制造方法。此吸波材料采用热塑性树脂为基材，混合导电石墨、导电碳黑、金属镍粉、金属钨粉、羟基铁粉、碳化硅等微波吸收剂，其热塑性树脂主要为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺等树脂或混配物。其材料在频率23GHz至25GHz以及76GHz至78GHz吸波性能优于-10dB。
背景技术
随着汽车的智能化程度越来越高，汽车雷达性能十分重要。汽车雷达中的天线布局设计与制造成本越来越高。借助电磁仿真设计软件模拟汽车雷达性能是必要手段，但仿真设计的结果与最终产品总会存性能上的差异。为了解决这个问题，研制单位会对每种雷达的实际工作能力进行了测量与评估，并通过添加合适的吸波材料抑制电波副瓣值提升雷达指向性能，实现雷达性能与仿真性能一致。目前汽车雷达中的吸波材料为吸波贴片。贴片以橡胶体为基材，混合一定比例微波吸收剂。通过硫化压片工艺方式生产。由于橡胶具有可压缩性，加工粘度较大，微波吸收剂分布不均匀性导致汽车雷达天线综合性能无法稳定，存在个体差异。其根本原因是橡胶吸波贴片对天线的副瓣辐射功率吸波不足以及吸波峰不匹配，导致每件雷达天线电磁辐射方向也存在差异。降低雷达方向探索灵敏度，为汽车的安全自主驾驶带来不确定性。因此为了彻底解决汽车雷达个体差异。现有技术未有涉及采用热塑性树脂作为吸波材料的基材，
发明内容
本发明的目的是提供一种吸波性能稳定，质量可靠的吸波材料，克服传统橡胶类吸波贴片在汽车雷达内部使用存在同批次产品性不稳定性
本发明所述的车载雷达天线专用吸波材料制备方法，是以热塑性树脂为基材，采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒生产吸波颗粒，再用模具将吸波颗粒塑化成型。其制备得到的吸波材料的微波吸收值频率23GHz至25GHz以及76GHz至78GHz吸波性能优于-10dB。
本发明中，生产吸波颗粒制造的具体步骤是，用长径比1:40同向双螺杆挤出机熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒。
本发明中，所述微波吸收剂、偶联剂、热塑性树脂的组成按重量份为：热塑性树脂75份～95份、偶联剂0.8～1.5份，微波吸收剂5份～25份。
本发明中，所述热塑性树脂优选聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺等塑料颗粒中的一种或几种复配。
本发明中，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂，如KH-550、KH-560、TC-9、TC-131。
本发明中，微波吸收剂为导电石墨、导电碳黑、羟基铁粉、超细镍粉、钨粉、碳化硅中的一种或几种粉末复配组成。优选微波吸收剂为导电石墨3～20份，导电碳黑0～3.5份，羟基铁粉0～4份，镍粉0～4份，钨粉0～4份，碳化硅0～17份。其中导电石墨优选青岛天合达石墨有限公司10微米导电石墨，导电碳黑优选为科琴EC-600JD碳黑，羟基铁粉优选为江苏天一超细金属粉末有限公司YW-1、超细镍粉、钨粉、碳化硅优选本公司自制粉末，颗粒目数为400目。
本发明还公开了所述吸波材料性能在频率23GHz至25GHz以及76GHz至78GHz吸波性能优于-10dB。
本发明进一步公开了通过上述方法制得的车载雷达天线专用吸波材料。
本发明采用以热塑性树脂为基材，混有微波吸收剂，通过注塑法严格控制吸波材料生产过程，确保每块吸波材料厚度为稳定一个值，实现汽车雷达天线电磁辐射方向稳定性。经过测量该类吸波材料在频段23GHz至25GHz以及76GHz至78GHz吸波性能优于-10dB，满足了实际需求。
附图说明
图1实施例1吸波材料在23GHz至25GHz垂直反射率图。
图2实施例2吸波材料在23GHz至25GHz垂直反射率图。
图3实施例3吸波材料在76GHz至78GHz垂直反射率图。
图4实施例4吸波材料在76GHz至78GHz垂直反射率图。
图5实施例5吸波材料在76GHz至78GHz垂直反射率图。
具体实施方式
本实施例的吸波材料原料份如表1所示。
表1.实施例1-5的原料组成(单位：份)
在上述组分中热塑性树脂颗粒的熔融指数为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，导电碳黑优选为科琴EC-600JD碳黑，羟基铁粉优选为江苏天一超细金属粉末有限公司YW-1，超细镍粉、钨粉、碳化硅优选本公司自制粉末，颗粒目数为400目。硅烷偶联剂优选牌号KH-550,钛酸酯类偶联剂优选市售牌号TC-131。在遵循上述配比的基础上，本实施例制备过程如下：
第一步按表中物质依次称取，然后用高速搅拌机搅拌20分钟至30分钟使得颗粒与粉末混合均匀。
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、水冷切粒得到吸波注塑颗粒。
第三步，将吸波注塑颗粒用塑料成型机，注塑成厚度为3毫米，边长为180毫米的吸波板。第四步，采用拱形架反射率测量技术测量吸波板在频率23GHz至25GHz或频率76GHz至78GHz反射率，其反射率曲线见图1至5。
结果如下：
一、微波吸收性能
实施例1吸波材料在18GHz至26GHz电磁波反射率优于-10dB,其中23GHz至25GHz反射率优于-15dB。
实施例2吸波材料在22GHz至25.5GHz电磁波反射率优于-10dB,其中23.5GHz至24.5GHz反射率优于-15dB。
实施例3吸波材料在75.5GHz至79GHz电磁波反射率优于-10dB,其中77GHz反射率优于-30dB。
实施例4吸波材料在74GHz至79GHz电磁波反射率优于-10dB,其中76.5GHz至78GHz反射率优于-15dB，其中77.2GHz反射率为-22dB。
实施例5吸波材料在74GHz至78.5GHz电磁波反射率优于-10dB,其中76.7GHz至77.8GHz反射率优于-15dB，其中77.3GHz反射率为-25dB。
二、吸波板重量浮动
分别对实施例1～5的200片注塑成型的吸波板重量进行称重，其重量浮动范围在±5％以内，解决同类吸波橡胶贴片重量浮动范围在10％以内，导致同批次吸波橡胶贴片存在吸波特性不稳定的瑕疵。
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 (8)

1.一种车载雷达天线专用吸波材料制备方法，其特征在于，以热塑性树脂为基材，采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒生产吸波颗粒，再用模具将吸波颗粒塑化成型。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：生产吸波颗粒制造的具体步骤是，用长径比1:40同向双螺杆挤出机熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微波吸收剂、偶联剂、热塑性树脂的组成按重量份为：热塑性树脂75份～95份、偶联剂0.8～1.5份，微波吸收剂5份～25份，其中微波吸收剂为导电石墨、导电碳黑、羟基铁粉、超细镍粉、钨粉、碳化硅中的一种或几种粉末复配组成。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，热塑性能树脂选自聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺中的一种或几种复配。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述微波吸收剂组成为：导电石墨3～20份，导电碳黑0～3.5份，羟基铁粉0～4份，镍粉0～4份，钨粉0～4份，碳化硅0～17份。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂。
7.一种车载雷达天线专用吸波材料，其特征在于，是以热塑性树脂为基材，采用熔融混合方式将微波吸收剂、偶联剂、热塑性树脂颗粒混合均匀、拉丝切粒生产吸波颗粒，再用模具将吸波颗粒塑化成型而制得。
8.如权利要求7所述的车载雷达天线专用吸波材料，其特征在于，所述微波吸收剂、偶联剂、热塑性树脂的组成按重量份为：热塑性树脂75份～95份、偶联剂0.8～1.5份，微波吸收剂5份～25份，其中微波吸收剂为导电石墨、导电碳黑、羟基铁粉、超细镍粉、钨粉、碳化硅中的一种或几种粉末复配组成。
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