CN109971381A - 一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于雷达吸波材料技术领域,具体涉及一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,是由四层薄膜层叠构成,从上到下:第一层是多壁碳纳米管作为吸波填料、树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,第二层是镀金属碳纳米管和导电炭黑作为吸波填料、树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,第三层是导电高分子树脂作为吸波填料、以树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,第四层是片状铁硅铝作为吸波填料、以树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,层与层之间通过树脂胶粘接,第四层薄膜背面树脂胶用隔离纸覆盖。本发明运用电磁匹配原理,所制备的薄膜胶带具有吸波效率高、吸收频带宽、厚度薄等优点。在8.0~18.0GHz频率范围内,具有优良的吸波性能。
Description
技术领域
本发明涉及雷达吸波材料技术领域,具体涉及一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带及其制备方法。
背景技术
雷达隐身成为射频隐身的主要内容,若不能有效控制机载雷达系统的雷达反射截面积(RCS)和电磁辐射特征信号,则整机隐身会受到严重破坏。雷达隐身作为“全频谱隐身”的重要内容,对提高现代飞机在战场生存能力非常重要。但是飞机表面存在着各种各样影响飞机隐身性能的因素,如飞机表面上铝(钛)合金蒙皮围形成的2D(二维)缝隙和检修机口盖形成的3D(三维)缝隙可能对后向RCS产生较大的影响。采用整机全身和缝隙涂覆法,使涂层材料重量占整个飞机结构重量的比重非常大,并且维护成本相当高。更简而易行的方法是采用吸收薄膜贴片,它具有比涂覆材料易于实施和容易交换等诸多优点。国外吸波贴片等已形成系列化和商品化,其中,以Emerson Cuming公司的系列产品为典型代表。我国在吸波涂料方面有较多的牌号,但吸波薄膜贴片产品方面商品化产品较少,且还存在厚度较厚、吸收频带不够宽,或者重量比较大等问题。
发明内容
本发明的目的是一种轻质、宽频吸收的薄型雷达隐身薄膜胶带,弥补现有技术的不足。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,是由四层薄膜层叠构成,从上到下:第一层是多壁碳纳米管作为吸波填料、树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,第二层是镀金属碳纳米管和导电炭黑作为吸波填料、树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,第三层是导电高分子树脂作为吸波填料、以树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,第四层是片状铁硅铝作为吸波填料、以树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,层与层之间通过树脂胶粘接,第四层薄膜背面树脂胶用隔离纸覆盖;
所述的第一层薄膜中,多壁碳纳米管、树脂、固化剂的质量比为1-3:100:10;所述的第二层薄膜中,镀金属碳纳米管、导电炭黑、树脂、固化剂的质量比为1-3:3-6:100:10;所述的第三层薄膜中,导电高分子、树脂、固化剂的质量比为160-200:100:10;所述的第四层薄膜中,片状铁硅铝树脂、树脂、固化剂的质量比为180-185:100:10。
优选的,上述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,所述的树脂是有机硅树脂、环氧值为0.44-0.53的环氧树脂或聚氨酯树脂中的一种。
优选的,上述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,所述的固化剂分子量为3000-4000的聚酰胺,多异氰酸酯类或氢化硅油类中的一种。
优选的,上述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,所述的镀金属碳纳米管是镀镍多壁碳纳米管、镀银多壁碳纳米管或镀钴多壁碳纳米管中的一种。
优选的,上述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,所述的导电高分子是反相乳液聚合法制备的聚苯胺粉末。
优选的,上述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,所述的片状铁硅铝的粒径<35μm。
优选的,上述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,所述薄膜的总厚度为0.7~0.9mm。
优选的,上述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,所述的第一层薄膜厚度为0.10~0.14mm,第二层薄膜厚度为0.40~0.50mm,第三层薄膜厚度为0.15~0.20mm,第四层薄膜厚度为0.05mm~0.06mm。
上述的任一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带的制备方法,包括如下步骤:
1)按照上述的质量比,称取吸波填料,多壁碳纳米管、镀金属碳纳米管、导电炭黑、导电高分子、片状铁硅铝及树脂和固化剂,将吸波填料分别加入到有机溶剂中,超声分散10min后,加入树脂和固化剂,在1000-1200r/min的条件下搅拌分散30min,分别得多壁碳纳米管浆料,镀金属碳纳米管浆料,导电炭黑和导电高分子浆料,片状铁硅铝浆料;多壁碳纳米管浆料中,多壁碳纳米管、树脂、固化剂的质量百分比为10-35%,镀金属碳纳米管和导电炭黑浆料中,镀金属碳纳米管、导电炭黑、树脂、固化剂的质量百分比为10-35%,导电高分子浆料中,导电高分子、树脂、固化剂的质量百分比为10-15%,片状铁硅铝浆料种,片状铁硅铝树脂、固化剂的质量百分比为10-35%;
2)将步骤1)所得四种浆料分别通过喂料口加入到带式流延涂覆设备中,使浆料在连续的钢带上成膜,加热去除溶剂并固化,固化后将薄膜从钢带上剥离、收卷、分切、烘干得4种薄膜;
3)将步骤2)所得四种薄膜背面均匀涂覆树脂胶,按照上述的顺序叠合、压实,第四层薄膜背面树脂胶用隔离纸覆盖,得目标产品。
上述一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带的制备方法,步骤2)中,浆料以1.0-3.0m/s的速度流布到连续的钢带上成膜。
本发明的有益效果是:
本发明设计的多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,运用电磁匹配原理,采用轻质的碳纳米管、导电炭黑等,只保留一个薄层含有铁铝硅的吸波填料,具有吸波效率高、吸收频带宽、厚度薄、面密度小。在8.0~18.0GHz频率范围内,具有优良的吸波性能,在8.0~18.0GHz范围内,反射损耗均小于-3.79dB;8.6~18.0GHz范围内,反射损耗小于-5dB。使用方便,附着力强,在雷达、通讯设备、电器设备等电子行业以及武器装备的电磁屏蔽方面也应用前景,尤其在飞机的口盖、缝隙等部位的隐身改造更具有显著的优势。
附图说明
图1是多层组合雷达隐身复合薄膜胶带的结构示意图。
图2是实施例1所制备的样品在8-18GHz内的反射损耗图。
图3是实施例2所制备的样品在8-18GHz内的反射损耗图。
图4是实施例3所制备的样品在8-18GHz内的反射损耗图。
图中标识:1-第一层薄膜,2-第二次薄膜,3-第三次薄膜,4-第四层薄膜。
具体实施方式
以下仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅限制于本文所示的实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰也应视为本发明的保护范围。
下面将结合实施例对本发明做进一步说明。
本发明中涉及的吸波填料、树脂、固化剂和溶剂均是市场销售的品种,除了吸波填料的粒径要求外,其他物质没有特殊要求。
实施例1一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带
本实施例中,使用的原料、质量比及每层薄膜的厚度如表1所示,所用的片状铁硅铝的粒径小于35微米,所制得的多层组合雷达隐身复合薄膜胶带总厚度为0.76~0.80mm。
表1
制备方法如下:
1)按照表1所述质量比,称取多壁碳纳米管、镀镍碳纳米管、导电炭黑、聚苯胺粉末、片状铁硅铝树脂,分别溶于丙酮中,超声分散10min,分别加入环氧树脂E44和低分子量聚酰胺,以1000-1200r/min的速度搅拌30min,制备成四种浆料。多壁碳纳米管浆料中,多壁碳纳米管、环氧树脂E44、低分子量聚酰胺的质量百分比为35%。镀镍碳纳米管和导电炭黑浆料中,镀镍碳纳米管、导电炭黑、环氧树脂E44、低分子量聚酰胺的质量百分比为35%。聚苯胺浆料中,聚苯胺、环氧树脂E44、低分子量聚酰胺的质量百分比为15%。片状铁硅铝浆料中,片状铁硅铝、环氧树脂E44、低分子量聚酰胺的质量百分比为10%。
2)将四种浆料分别通过喂料口加入到带式流延涂覆设备中,使浆料在连续的钢带上成膜,加热至50-60℃去除溶剂并完成固化,固化后从钢带上剥离下来收卷,分切,120-150℃烘干,即制得4种不同厚度薄膜。制备第二层薄膜时,调节带式流延涂覆设备的线速度为1.0m/min,制备其余薄膜时,调节带式流延涂覆设备的线速度为3.0m/min。
3)从第一层到第四层的背面均涂覆树脂胶,按顺序叠合后用压辊压实,最后一层薄膜的背面胶用隔离纸覆盖,以备使用时去除隔离纸贴附在需要保护的基底上。
实施例2一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带
本实施例中,使用的原料、质量比及每层薄膜的厚度如表2所示,所用的片状铁硅铝的粒径小于35微米,总厚度为0.78~0.82mm。
表2
制备方法如下:
1)按照表2所述质量比,称取多壁碳纳米管、镀钴碳纳米管、导电炭黑、聚苯胺粉末、片状铁硅铝树脂,分别溶于丁醇中,超声分散10min,分别加入聚氨酯树脂、缩二脲多异氰酸酯,以1000-1200r/min的速度搅拌30min,制备成四种浆料。多壁碳纳米管浆料中,多壁碳纳米管、聚氨酯树脂、缩二脲多异氰酸酯的质量百分比为35%,镀钴碳纳米管和导电炭黑浆料中,镀钴碳纳米管、导电炭黑、聚氨酯树脂、缩二脲多异氰酸酯的质量百分比为35%,聚苯胺浆料中,聚苯胺、聚氨酯树脂、缩二脲多异氰酸酯的质量百分比为15%,片状铁硅铝浆料中,片状铁硅铝、聚氨酯树脂、缩二脲多异氰酸酯的质量百分比为10%。
2)将四种浆料分别通过喂料口加入到带式流延涂覆设备中,使浆料在连续的钢带上成膜,加热至120℃去除溶剂并完成固化,固化后从钢带上剥离下来收卷,分切,160℃烘干,即制得4种不同厚度薄膜。制备第二层薄膜时,调节带式流延涂覆设备的线速度为1.0m/min,制备其余薄膜时,调节带式流延涂覆设备的线速度为3.0m/min。
3)从第一层到第四层的背面均涂覆树脂胶,按顺序叠合后用压辊压实,最后一层薄膜的背面胶用隔离纸覆盖,以备使用时去除隔离纸贴附在需要保护的基底上。
实施例3一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带
本实施例中,使用的原料、质量比及每层薄膜的厚度如表3所示,片状铁硅铝的粒径小于35微米,总厚度为0.70~0.75mm。
表3
制备方法如下:
1)按照表3所述质量比,称取多壁碳纳米管、镀镍碳纳米管、导电炭黑、聚苯胺粉末、片状铁硅铝树脂,分别溶于丙酮中,超声分散10min,分别加入有机硅树脂、氢化硅油,以1000-1200r/min的速度搅拌30min,制备成四种浆料。多壁碳纳米管浆料中,多壁碳纳米管、有机硅树脂、氢化硅油的质量百分比为35%,镀镍碳纳米管和导电炭黑浆料中,镀镍碳纳米管、导电炭黑有机硅树脂、氢化硅油的质量百分比为35%,聚苯胺浆料中,聚苯胺、有机硅树脂、氢化硅油的质量百分比为15%,片状铁硅铝浆料中,片状铁硅铝、有机硅树脂、氢化硅油的质量百分比为10%。
2)将四种浆料分别通过喂料口加入到带式流延涂覆设备中,使浆料在连续的钢带上成膜,加热至140℃去除溶剂并完成固化,固化后从钢带上剥离下来收卷,分切,160℃烘干,即制得4种不同厚度薄膜。第二层薄膜制备时,调节带式流延涂覆设备的线速度为1.0m/min,其余薄膜制备时,调节带式流延涂覆设备的线速度为3.0m/min。
3)从第一层到第四层的背面均涂覆树脂胶,按顺序叠合后用压辊压实,最后一层薄膜的背面胶用隔离纸覆盖,以备使用时去除隔离纸贴附在需要保护的基底上,制得多层组合雷达隐身复合薄膜胶带。
实施例4检测
实施例1、实施例2、实施例3所制得的多层组合雷达隐身复合薄膜胶带均为黑色,并无特殊气味,质软,可弯曲。制成长度为180mm,宽度为180mm的正方形块,分别命名为1#、2#、3#。
将1#、2#、3#多层组合雷达隐身复合薄膜胶带分别放置在微波暗室内,采用N5230A网络矢量分析仪对其在8.0-18.0范围内的反射损耗进行测试。如图2~图4所示,在8.0~18.0GHz频率范围内,具有优良的吸波性能,反射损耗均小于-3.79dB;8.6~18.0GHz范围内,反射损耗小于-5dB。
Claims (10)
1.一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,其特征在于,是由四层薄膜层叠构成,从上到下:第一层是多壁碳纳米管作为吸波填料、树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,第二层是镀金属碳纳米管和导电炭黑作为吸波填料、树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,第三层是导电高分子树脂作为吸波填料、以树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,第四层是片状铁硅铝作为吸波填料、以树脂作为基体以固化剂固化形成的薄膜,层与层之间通过树脂胶粘接,第四层薄膜背面树脂胶用隔离纸覆盖;
所述的第一层薄膜中,多壁碳纳米管、树脂、固化剂的质量比为1-3:100:10;所述的第二层薄膜中,镀金属碳纳米管、导电炭黑、树脂、固化剂的质量比为1-3:3-6:100:10;所述的第三层薄膜中,导电高分子、树脂、固化剂的质量比为160-200:100:10;所述的第四层薄膜中,片状铁硅铝树脂、树脂、固化剂的质量比为180-185:100:10。
2.根据权利要求1所述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,其特征在于,所述的树脂是有机硅树脂、环氧值为0.44-0.53的环氧树脂或聚氨酯树脂中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,其特征在于,所述的固化剂分子量为3000-4000的聚酰胺,多异氰酸酯类或氢化硅油类中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,其特征在于,所述的镀金属碳纳米管是镀镍多壁碳纳米管、镀银多壁碳纳米管或镀钴多壁碳纳米管中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,其特征在于,所述的导电高分子是反相乳液聚合法制备的聚苯胺粉末。
6.根据权利要求1所述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,其特征在于,所述的片状铁硅铝的粒径<35μm。
7.根据权利要求1所述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,其特征在于,所述薄膜的总厚度为0.7~0.9mm。
8.根据权利要求7所述的一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带,其特征在于,所述的第一层薄膜厚度为0.10~0.14mm,第二层薄膜厚度为0.40~0.50mm,第三层薄膜厚度为0.15~0.20mm,第四层薄膜厚度为0.05mm~0.06mm。
9.权利要求1-8所述的任一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)按照权利要求1中所述的质量比,称取吸波填料,多壁碳纳米管、镀金属碳纳米管、导电炭黑、导电高分子、片状铁硅铝及树脂和固化剂,将吸波填料分别加入到有机溶剂中,超声分散10min后,加入树脂和固化剂,在1000-1200r/min的条件下搅拌分散30min,分别得多壁碳纳米管浆料,镀金属碳纳米管浆料,导电炭黑和导电高分子浆料,片状铁硅铝浆料;多壁碳纳米管浆料中,多壁碳纳米管、树脂、固化剂的质量百分比为10-35%,镀金属碳纳米管和导电炭黑浆料中,镀金属碳纳米管、导电炭黑、树脂、固化剂的质量百分比为10-35%,导电高分子浆料中,导电高分子、树脂、固化剂的质量百分比为10-15%,片状铁硅铝浆料种,片状铁硅铝树脂、固化剂的质量百分比为10-35%;
2)将步骤1)所得四种浆料分别通过喂料口加入到带式流延涂覆设备中,使浆料在连续的钢带上成膜,加热去除溶剂并固化,固化后将薄膜从钢带上剥离、收卷、分切、烘干得4种薄膜;
3)将步骤2)所得四种薄膜背面均匀涂覆树脂胶,按照权利要求1所述的顺序叠合、压实,第四层薄膜背面树脂胶用隔离纸覆盖,得目标产品。
10.根据权利要求9所述一种多层组合雷达隐身复合薄膜胶带的制备方法,其特征在于,步骤2)中,浆料以1.0-3.0m/s的速度流布到连续的钢带上成膜。
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