CN110218382A - 一种天线罩材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种天线罩材料及其制备方法，采用超高分子量聚乙烯纤维复合材料制备天线罩，在同等厚度的前提下，其力学性能优于目前常用的玻璃纤维和芳纶纤维的力学性能。超高分子量聚乙烯纤维具有较高的主链取向度和结晶度，超高分子量聚乙烯纤维的强度是目前使用的纤维中最高的，且超高分子量聚乙烯纤维具有模量高、抗紫外线能力强、耐化学物品腐蚀能力强、耐低温、使用寿命长、抗冲击、抗切割、高韧性等众多优点。采用本发明提供的天线罩材料，在同样力学要求下相较于现有的天线罩材料厚度更低，在降低了原料使用量的前提下，降低了材料成本；本发明提供的一种天线罩材料的制备方法，成型工艺设备简单、技术成熟、生产速度快，降低了制造成本。

Description

一种天线罩材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电磁波透波材料技术领域，具体涉及一种天线罩材料及其制备方法。
背景技术
天线罩的种类繁多，从各类武器平台上使用的雷达和通信天线的天线罩到手机的基站，手机基站的数量众多，世界上已经超过数百万台在使用，随着5G时代的到来，基站的数量进入千万台的量级，基站发射的频率更宽和更高，由于天线罩藏内有多个天线，天线罩也更大。现有的5G天线的最高频率约6GHz，未来从微波进入毫米波的超过20GHz频段。电磁波穿过天线罩时必有损耗，频率越高，损耗越大，天线罩的介电常数越高，损耗正切越高，电磁波的损耗也越大，使用同样材料，厚度越厚损耗越大。所以宽频天线罩采用单层超薄设计(A～型复合材料)或多层低介电常数的夹心设计(C～型复合材料)。从成本考虑，4G天线罩多采用注塑或挤出成形，以注塑成型以聚碳酸酯(PC)类为主，介电常数在3前后，损耗正切0.01的量级，挤出成型为玻璃钢类介电常数3.5前后。
以2mm厚的聚碳酸酯天线罩为例，通过电磁仿真可以计算其插损(HFSS，CST等软件)，在4G最高使用频率3GHz的最低插损约0.08dB(正入射)；但是当频率升高到5G的最高使用频率6GHz时，插损已到0.28dB(4％)，在难以接受的范围，如果在20GHz以上使用，插损超过1dB，超过10％的能量在天线罩上损耗掉了。所以高频天线罩的介电常数应该更低，损耗更低，厚度更薄。以6GHz为应用场景，在同样的厚度下为实现插损0.1dB的目标，其理想的介电常数为2.2，损耗正切在0.002。由于介电常数2.2的材料非常有限，考虑使用介电常数2.5的材料，为满足同样的插损，必须降低厚度一半左右，至1mm。如果把使用频率设在20GHz以上，天线罩的厚度应该在0.5mm以内。
华为2014年公开资助的5G天线罩项目(HIRPO)以高模量和强度的复合材料作为技术导向，深圳2019年重点关键技术开发项目为高分子材料，两者的技术要求列于表1。由于复合材料的强度和模量是高分子材料的一倍以上，在实际应用中天线罩的厚度可以降低一半，所以为了实现6GHz的高频和毫米波应用，复合材料是合理的选择。
表1：5G天线罩用材料要求。
表2为常见低损耗高分子材料，其介电常数低于无机材料的石英和玻璃，作为高频电路板以聚四氟乙烯为粘合剂的玻纤和石英纤维增强复合材料为主流，其介电常数低于2.5，由于工艺性差，成本高，不适合作为天线罩材料。在表2中可以形成介电常数低于2.5的复合材料就只有聚乙烯和聚丙烯与纤维的组合，特别是聚乙烯和超高分子量聚乙烯纤维的组合，其介电常数为2.3，经过一些无机材料的添加改性，介电常数也可以维持在2.5以内。
表2：低损耗高分子材料
事实上DSM公司已经采用UHMWPE纤维作为天线罩材料，其Dyneema ST17的介电常数远远低于石英，损耗正切与石英相仿，作为5G天线罩应用的最大障碍是成本，与4G天线罩的PC和玻璃钢原料相比成本高5、6倍，与PC的注塑成形，复合材料的加工成本也较高，特别是采用预浸料的工艺成本更高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种天线罩材料及其制备方法，该天线罩重量轻、强度高、刚度高、各种入射角度的透波性能都好，可在20GHz以上频率工作，采用的加工方法可以实现复杂形状成形、精确度高、效率高、成本低。
为了实现在同样的力学强度要求下，降低天线罩材料的厚度，降低制作成本，本发明实施例提供了一种天线罩材料及其制备方法，具体技术方案如下：
本发明实施例提供了一种天线罩材料，所述天线罩材料为：表面改性超高分子量聚乙烯纤维和聚乙烯复合而成的材料；所述表面改性超高分子量聚乙烯纤维为：在超高分子量聚乙烯纤维表面涂覆高硬度有机硅树脂的复合材料。
在一个具体实施方式中，所述天线罩材料的介电常数不大于2.6；所述天线罩材料的损耗因子不大于0.01；所述天线罩材料的拉伸强度大于130MPa；所述天线罩材料的拉伸模量大于13GPa。
在一个具体实施方式中，将所述表面改性超高分子量聚乙烯纤维编织成为平纹织布，形成纤维布，所述天线罩材料为所述纤维布和所述聚乙烯复合而成的材料，所述纤维布的厚度为0.1～0.5mm；所述表面改性超高分子量聚乙烯纤维的融点高于143℃。
在一个具体实施方式中，所述的聚乙烯的融点为115～125℃；将所述聚乙烯制成聚乙烯膜；所述纤维布与所述聚乙烯膜的厚度比为1：0.5～1.5；所述天线罩材料为：所述纤维布和所述聚乙烯膜复合而成的材料。
在一个具体实施方式中，所述高硬度有机硅树脂的化学结构为：(R1R2SiO1/2)a(R2SiO3/2)b(SiO4/2)c[(R2SiO3/2)6(SiO4/2)2]d，其中，1≤a≤100，1≤b≤500，1≤c≤50，1≤d≤50，且50≤a+b+c+d≤700；(R1+R2)/Si＝1.03～1.1，R1为甲基，R2为苯基；[(R2SiO3/2)6(SiO4/2)2]d为笼形倍半硅氧烷POSS官能团，所述高硬度有机硅树脂的融点在110～120℃之间。
一种天线罩材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将高分子量聚乙烯纤维编织成为平纹织布，形成纤维布，采用有机硅树脂溶液浸渍包覆所述纤维布；取出被浸渍包覆后的纤维布并干燥；得到包覆有高硬度有机硅树脂的定形纤维布；
S2：将所述定形纤维布切割成预设形状，将聚乙烯膜切割成所述预设形状，将所述定形纤维布与所述聚乙烯膜间隔层叠设置，使得每层所述定形纤维布的两面均与所述聚乙烯膜相邻，在最外层的所述聚乙烯膜上设置聚碳酸酯保护膜，得到排布好的待处理膜层，其中，所述聚碳酸酯保护膜的厚度为0.03～0.08mm；
S3：将模具放入压机，并预热至115～125℃，将所述待处理膜层放入所述膜具，合模，抽真空，加压维持2～10分钟，所述压机通水降温至95～105℃，开模、取出加压后的所述待处理膜层，得到所述天线罩材料；其中，抽真空压低于1kPa，加压时膜具内的压力为3～12MPa。
在一个具体实施方式中，所述有机硅树脂溶液的浓度为2～20％，溶剂为二甲苯、甲基异丁酮MIBK或二甲苯与甲基异丁酮MIBK的混合液中的任一种。
在一个具体实施方式中，所述步骤采用有机硅树脂溶液浸渍包覆所述纤维布，取出被浸渍包覆后的纤维布并干燥包括：
将所述有机硅树脂溶液浸渍包覆所述纤维布，持续2～5分钟，取出被浸渍包覆后的纤维布并干燥；
或者，采用卷对卷连续生产工艺，将所述纤维布放卷连续通过所述有机硅溶液浸渍槽，经过烘箱干燥、收卷。
在一个具体实施方式中，所述有机硅树脂溶液的制作方法为：
S101：在三口烧瓶中加入三甲氧基苯基硅烷、二甲氧基苯基甲基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基笼型倍半硅氧烷和溶剂甲基异丁酮MIBK，开启机械搅拌机，滴加成份为浓盐酸和去离子水的混合液，然后在快速搅拌和加热回流条件下水解缩合，将水解缩合后的液体降温至室温，得到反应液，其中，加热温度为40～75℃，水解时间3～10小时；
S102：将所述反应液倒入分液漏斗，静置分层，形成水层和油层，将水层去除，油层用水洗至中性，得到预处理反应液；
S103：将所述预处理反应液移至反应釜，在所述反应釜中加入氢氧化钾甲醇溶液；其中，所述氢氧化钾甲醇溶液与所述预处理反应液的组分比为1：10000，且所述氢氧化钾甲醇溶液的浓度为1mol/L；在快速搅拌以及加热回流的条件下，所述预处理反应液继续缩合，反应温度40～75℃，缩合3～10小时后降温至室温，得到处理后的反应液；
S104：在所述处理后的反应液中加去离子水并混合，得到混合溶液，将所述混合溶液倒入分液漏斗，静置分层，将水层去除，油层用水洗至中性，得到去除水层的反应液；
S105：对所述去除水层的反应液进行蒸馏、干燥，除去所述去除水层的反应液中的水分，得到有机硅树脂，在机硅树脂中加入二甲苯，并将所述有机硅树脂的重量百分比浓度调整到5％，得到有机硅树脂溶液；用红外光谱分析检测所述有机硅树脂的缩合度，得到检测光谱，检测指标为：所述检测光谱的3300cm-1和1100cm-1峰值比小于0.2，所述有机硅树脂的融点为115℃。
在一个具体实施方式中，所述将模具放入压机包括：
将聚乙烯预注塑件植入膜具内；
将植入所述聚乙烯预注塑件的膜具放入压机。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、采用超高分子量聚乙烯纤维复合材料制备天线罩，其力学性能优于目前常用的玻璃纤维和芳纶纤维。超高分子量聚乙烯纤维由于其主链取向度和结晶度高等特点，其比强度是目前使用的纤维中最高的，而且具有模量高，能抗紫外线和耐化学物品腐蚀，以及耐低温，使用寿命长，抗冲击，抗切割，高韧性等众多优点。在同样力学要求下可以降低厚度，即降低原料使用量和成本。
2、通过纤维布表面处理添加的有机硅树脂，增加了复合材料的强度和硬度，特别是增加了聚乙烯粘接剂的硬度和抗刮痕能力。
3、采用超高分子量聚乙烯纤维复合材料制备天线罩，由于其很低的介电常数和损耗因子，通过在满足力学性能要求的情况下降低厚度，在现有的材料体系中透波性能可以实现最大化和宽频化，最高使用频率进入毫米波范围。
4、采用超高分子量聚乙烯纤维复合材料制备天线罩，具有重量轻，大大降低了天线罩的重量。超高分子量聚乙烯的密度为0.97g/cm-3，比PC的1.2g/cm-3，玻璃纤维的2.2～2.5g/cm-3，芳纶纤维的1.4g/cm-3，可减重40％以上。
5、采用热塑型树脂热压成型工艺，成型工艺设备简单、技术成熟、生产速度快，可以实现低制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为不同介电常数和损耗材料的插损仿真结果图；
图2为超高分子量聚乙烯纤维布、聚乙烯膜和聚碳酸酯膜的叠加顺序。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
下面首先结合附图对本发明实施例所提供的一种天线罩材料及其制备方法进行介绍。
实施例1
采用本发明提供的天线罩材料制得的天线罩具有防弹功能，上述天线罩采用单层或多层结构的超高分子量聚乙烯纤维编织预成型体和改性聚乙烯膜热压成形，介电常数小于2.6，损耗因子在0.005以下，拉伸强度大于100MPa，拉伸模量大于10GPa。上述天线罩的透波面厚度小于3mm，较为常见的天线罩透波面厚度小于2mm，甚至0.5mm厚度的天线罩透波面也可以承受户外应用的应力。采用本发明提供的天线罩材料制得天线罩的透波性能与2mm厚、介电常数为2.9的聚碳酸酯制得的天线罩的透波性能以及2mm厚、介电常数为2.2的聚四氟乙烯材料制得的天线罩的透波性能分别进行比较，比较参数为强度和模量，得到如图1所示的结果图，采用本发明提供的天线罩材料制得的天线罩与上述两种现有的天线罩材料相比，采用本发明提供的天线罩材料制得的天线罩仅用小于一半的厚度即可拥有现有天线罩同样的强度和刚度，且透波性远远高于现有天线罩的透波性。超高分子量聚乙烯纤维的融点高于143℃，聚乙烯膜的融点在115～125℃之间，超高分子量聚乙烯纤维编织预成型体的厚度与聚乙烯膜厚度比为1：0.5～1.5。最外层为改性聚碳酸脂的抗紫外保护膜，厚度0.03～0.08mm，在改性聚碳酸脂保护膜中添加增韧剂，进而降低软化点，软化点的温度在110～130℃之间。
天线罩材料及其制备方法，包括步骤：
S1.采用0.1～0.5mm厚平纹超高分子量聚乙烯纤维布，上述纤维布用高硬度有机硅树脂溶液处理，高硬度有机硅树脂溶液中有机硅树脂的重量百分比为2～20％，有机硅树脂干燥后的融点为110～120℃，有机硅树脂的结构内有多官能团笼型聚倍半硅氧烷(POSS)，溶剂为二甲苯、MIBK或二甲苯、MIBK的混合液中的任一种。处理方法为：将超高分子量聚乙烯纤维布浸渍在高硬度有机硅树脂溶液内2～5分钟，取出，干燥；本发明实施例提供另一种处理方法：采用卷对卷连续生产工艺，将超高分子量聚乙烯纤维布放卷连续通过高硬度有机硅树脂溶液浸渍槽后，经过烘箱干燥、收卷。
S2.将经有机硅树脂浸渍并定形后的超高分子量聚乙烯纤维布精确地裁出所需形状，将聚乙烯膜裁出与超高分子量聚乙烯纤维布同样的形状，按序排号重叠，具体排序如下：请参见图2，首先最下一层为聚碳酸脂保护膜，第一层聚乙烯膜，接着交替排列超高分子量聚乙烯纤维布和聚乙烯膜，最上一层也是聚乙烯膜，确保每层纤维布的两侧都有聚乙烯膜，在热压成形时有足够的聚乙烯可以渗透到超高分子量聚乙烯纤维布的内部。
S3.将膜具放入压机一起预热至所需温度，预热的温度范围为115～125℃，将已经排列好的超高分子量聚乙烯纤维布和聚乙烯膜放入膜具，合模，抽真空，加压，维持2～10分钟，压机通水降温至95～105℃范围内，开模，取出。其中，抽真空压力低于1kPa，加压时膜具内的压力在3～12MPa的范围内。
S4.由于超高分子量聚乙烯纤维布和聚乙烯膜的热压成型件为薄壁结构，对于形状复杂的热压成型件，可以预先在膜具内加入聚乙烯预注塑件，并随同模具一起热压成型，上述预注塑件根据所需热压成型件的形状制作。
S5.高硬度有机硅树脂在热压时熔融，与聚乙烯混合，在聚乙烯冷却过程中，高硬度有机硅树脂作为结晶的晶核快速结晶，提高聚乙烯的结晶度、力学强度和模量。
S6.高硬度有机硅树脂具有如下结构：(R1R2SiO1/2)a(R2SiO3/2)b(SiO4/2)c[(R2SiO3/2)6(SiO4/2)2]d，其中，1≤a≤100，1≤b≤500，1≤c≤50，1≤d≤50，且50≤a+b+c+d≤700；(R1+R2)/Si＝1.03～1.1，R1为甲基，R2为苯基；[(R2SiO3/2)6(SiO4/2)2]d为笼形倍半硅氧烷POSS官能团。
S7.高硬度有机硅树脂的合成方法为：在三口烧瓶中加入三甲氧基苯基硅烷、二甲氧基苯基甲基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基笼型倍半硅氧烷和溶剂甲基异丁酮(MIBK)，利用机械搅拌机在三口烧瓶中搅拌，滴加浓盐酸和去离子水的混合液，将上述混合液作为水解液，然后，在快速搅拌和加热回流的条件下进行水解缩合，水解2小时后，得到反应液，将反应液倒入分液漏斗静置分层，形成水层和油层，将水层分去，油层用水洗至中性，在反应液中加入1M的氢氧化钾甲醇溶液，上述1M的氢氧化钾甲醇溶液的质量为反应液质量的万分之一，然后，在快速搅拌和加热回流的条件下继续缩合，缩合5小时后，在反应液中加去离子水，并后倒入分液漏斗，静置分层，将水层分去，油层用水洗至中性，继续蒸馏，干燥蒸馏后的反应液除去水分后，得到高硬度有机硅树脂，之后利用二甲苯溶剂将高硬度有机硅树脂制成溶液，并将上述溶液的浓度调整为5％，经测试得到，高硬度有机硅树脂的软化点为115℃。将高硬度有机硅树脂高温固化后硬度大于3H，上述3H为铅笔划痕硬度。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例阐述具体的高硬度有机硅树脂的合成方法。
在三口烧瓶中加入5mol的三甲氧基苯基硅烷、0.25mol的二甲氧基苯基甲基硅烷、0.12mol的四乙氧基硅烷、和0.2mol的苯基笼型倍半硅氧烷，和2升的甲基异丁酮(MIBK)，开启机械搅拌机，滴加0.5mol的盐酸水溶液360g，控制温度在40℃以下，然后在快速搅拌和加热回流的条件下进行水解缩合，水解2个小时后升温至60℃，继续反应5个小时，将反应液倒入分液漏斗，静置分层，将水层分去，油层用水洗至中性，在反应液中加入1M的氢氧化钾甲醇溶液，上述1M的氢氧化钾甲醇溶液的质量为反应液质量的万分之一，然后快速搅拌并将三口烧杯加热至60℃回流条件下继续缩合，缩合5个小时后，再反应液中加去离子水，并倒入分液漏斗，静置分层，将水层分去，油层用水洗至中性，蒸馏、干燥除去水分，得到高硬度有机硅树脂，调整浓度。对部分干燥得粉末进行检测，测得高硬度有机硅树脂的软化点为115℃。添加1％的有机锡催化剂后，进行高温固化，固化温度为150℃，得到高温固化后的高硬度有机硅树脂，高温固化后的高硬度有机硅树脂的硬度大于3H，上述3H为铅笔划痕硬度。高硬度有机硅树脂的结构为(R1R2SiO1/2)10(R2SiO3/2)200(SiO4/2)4.8[(R2SiO3/2)6(SiO4/2)2]8。用二甲苯溶剂将高硬度有机硅树脂的重量百分比浓度调整到5％。
采用0.18mm厚平纹超高分子量聚乙烯纤维布，其面密度约90g/m2，该纤维布用上述重量百分比为5％高硬度有机硅树脂溶液处理，处理方法为：将纤维布浸渍在溶液内2～5分钟后取出，将上述浸渍后的超高分子量聚乙烯纤维布在温度为80℃的烘箱内干燥。高硬度有机硅树脂定形后的超高分子量聚乙烯纤维布可以精确地裁出所需形状，将所需0.1mm厚的聚乙烯膜裁出同样形状，按序排号重叠，请参见图2，从下往上的结构为：最下一层为0.03mm的聚碳酸脂保护膜，第一层聚乙烯膜，然后交替排列纤维布和聚乙烯膜，最上一层也是聚乙烯膜，共5层纤维布和6层聚乙烯膜。将膜具放入压机中，一起预热至120℃，将已经排列好的超高分子量聚乙烯纤维布和聚乙烯膜放入膜具，合模，抽真空，加压，维持7分钟，压机通水降温至100℃，开模、取出。抽真空压低于0.5kPa，加压时膜具内的压力为7MPa。得厚度1.1mm的天线罩材料，按国标要求切出各种测试样件，测得测试样件的拉伸强度为142MPa，拉伸模量为15.3GPa，在6GHz频率下，测试样件的介电常数为2.35，损耗因子0.004，该测试样件的插损少于0.05dB。
实施例3
采用0.25mm厚平纹超高分子量聚乙烯纤维布，其面密度约120g/m2，该超高分子量聚乙烯纤维布用实施例2中，同样的5％高硬度有机硅树脂溶液处理，处理方法为将纤维布浸渍在溶液内2～5分钟，取出，在温度为80℃的烘箱内干燥。高硬度有机硅树脂定形后的超高分子量聚乙烯纤维布可以精确地裁出所需形状，将所需0.12mm厚的聚乙烯膜裁出与超高分子量聚乙烯纤维布同样的形状，按序排号重叠，请参见图2，从下往上的结构为：最下一层为0.03mm的聚碳酸脂保护膜，第一层聚乙烯膜，然后交替排列纤维布和聚乙烯膜，最上一层也是聚乙烯膜，共2层纤维布和3层聚乙烯膜。将膜具放入压机一起预热至115℃，将已经排列好的超高分子量聚乙烯纤维布和聚乙烯膜放入膜具，合模，抽真空，加压，维持10分钟，压机通水降温至100℃，开模、取出。抽真空压低于0.5kPa，加压时膜具内的压力为10MPa。得到厚度0.6mm的天线罩材料，按国标要求切出各种测试样件，测得测试样件的拉伸强度为140MPa，拉伸模量为15GPa，在6GHz频率下，测试样件的介电常数为2.38，损耗因子0.005，该天线罩的插损少于0.02dB，在26GHz的插损少于0.2dB。
比较例
采用0.18mm厚的平纹超高分子量聚乙烯纤维布，其面密度约90g/m2，将超高分子量聚乙烯纤维布裁出所需形状，将0.1mm厚聚乙烯膜裁出与超高分子量聚乙烯纤维布同样形状，按序排号重叠，请参见图2，首先最外一层为0.03mm的聚碳酸脂保护膜，然后是第一层聚乙烯膜，然后交替排列纤维布和聚乙烯膜，最后一层也是聚乙烯膜，共5层超高分子量聚乙烯纤维布和6层聚乙烯膜。将膜具放入压机一起预热至120℃，将已经排列好的超高分子量聚乙烯纤维布和聚乙烯膜放入膜具，合模，抽真空，加压，维持7分钟，压机通水降温至90℃，开模、取出。抽真空压低于0.5kPa，加压时膜具内的压力为7MPa。得厚度1.1mm的天线罩材料，按国标要求切出各种测试样件，测得测试样件的拉伸强度为105MPa，拉伸模量为12.3GPa，在6GHz频率下，测试样件的介电常数为2.33，损耗因子0.004，该天线罩的插损少于0.05dB。
与比较例比较，实施例2、实施例3增加了强度和模量，具体请参见表3。
序列 性能 实施例2 实施例3 比较例
1 厚度，mm 1.1 0.6 1.1
2 拉伸强度，MPa 142 140 105
3 拉伸模量，GPa 15.3 15.0 12.3
4 介电常数@6GHz 2.35 2.38 2.33
5 损耗因子@6GH 0.004 0.005 0.004
6 插损，dB@6GHz 0.05 0.02 0.05
7 插损，dB@26GHz ～ 0.2 ～
表3
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线罩材料，其特征在于，所述天线罩材料为：表面改性超高分子量聚乙烯纤维和聚乙烯复合而成的材料；所述表面改性超高分子量聚乙烯纤维为：在超高分子量聚乙烯纤维表面涂覆高硬度有机硅树脂的复合材料。
2.根据权利要求1所述的天线罩材料，其特征在于，所述天线罩材料的介电常数不大于2.6；所述天线罩材料的损耗因子不大于0.01；所述天线罩材料的拉伸强度大于130MPa；所述天线罩材料的拉伸模量大于13GPa。
3.根据权利要求1所述的天线罩材料，其特征在于，将所述表面改性超高分子量聚乙烯纤维编织成为平纹织布，形成纤维布，所述天线罩材料为所述纤维布和所述聚乙烯复合而成的材料，所述纤维布的厚度为0.1～0.5mm；所述表面改性超高分子量聚乙烯纤维的融点高于143℃。
4.根据权利要求3所述的天线罩材料，其特征在于，所述的聚乙烯的融点为115～125℃；将所述聚乙烯制成聚乙烯膜；所述纤维布与所述聚乙烯膜的厚度比为1：0.5～1.5；所述天线罩材料为：所述纤维布和所述聚乙烯膜复合而成的材料。
5.根据权利要求1所述的天线罩材料，其特征在于，所述高硬度有机硅树脂的化学结构为：(R1R2SiO1/2)a(R2SiO3/2)b(SiO4/2)c[(R2SiO3/2)6(SiO4/2)2]d，其中，1≤a≤100，1≤b≤500，1≤c≤50，1≤d≤50，且50≤a+b+c+d≤700；(R1+R2)/Si＝1.03～1.1，R1为甲基，R2为苯基；[(R2SiO3/2)6(SiO4/2)2]d为笼形倍半硅氧烷POSS官能团，所述高硬度有机硅树脂的融点在110～120℃之间。
6.一种天线罩材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将高分子量聚乙烯纤维编织成为平纹织布，形成纤维布，采用有机硅树脂溶液浸渍包覆所述纤维布；取出被浸渍包覆后的纤维布并干燥；得到包覆有高硬度有机硅树脂的定形纤维布；
S2：将所述定形纤维布切割成预设形状，将聚乙烯膜切割成所述预设形状，将所述定形纤维布与所述聚乙烯膜间隔层叠设置，使得每层所述定形纤维布的两面均与所述聚乙烯膜相邻，在最外层的所述聚乙烯膜上设置聚碳酸酯保护膜，得到排布好的待处理膜层，其中，所述聚碳酸酯保护膜的厚度为0.03～0.08mm；
S3：将模具放入压机，并预热至115～125℃，将所述待处理膜层放入所述膜具，合模，抽真空，加压维持2～10分钟，所述压机通水降温至95～105℃，开模、取出加压后的所述待处理膜层，得到所述天线罩材料；其中，抽真空压低于1kPa，加压时膜具内的压力为3～12MPa。
7.根据权利要求6所述的天线罩材料的制备方法，其特征在于，所述有机硅树脂溶液的浓度为2～20％，溶剂为二甲苯、甲基异丁酮MIBK或二甲苯与甲基异丁酮MIBK的混合液中的任一种。
8.根据权利要求6所述的天线罩材料的制备方法，其特征在于，所述步骤采用有机硅树脂溶液浸渍包覆所述纤维布，取出被浸渍包覆后的纤维布并干燥包括：
将所述有机硅树脂溶液浸渍包覆所述纤维布，持续2～5分钟，取出被浸渍包覆后的纤维布并干燥；
或者，采用卷对卷连续生产工艺，将所述纤维布放卷连续通过所述有机硅溶液浸渍槽，经过烘箱干燥、收卷。
9.根据权利要求6所述的天线罩材料的制备方法，其特征在于，所述有机硅树脂溶液的制作方法为：
S101：在三口烧瓶中加入三甲氧基苯基硅烷、二甲氧基苯基甲基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基笼型倍半硅氧烷和溶剂甲基异丁酮MIBK，开启机械搅拌机，滴加成份为浓盐酸和去离子水的混合液，然后在快速搅拌和加热回流条件下水解缩合，将水解缩合后的液体降温至室温，得到反应液，其中，加热温度为40～75℃，水解时间3～10小时；
S102：将所述反应液倒入分液漏斗，静置分层，形成水层和油层，将水层去除，油层用水洗至中性，得到预处理反应液；
S103：将所述预处理反应液移至反应釜，在所述反应釜中加入氢氧化钾甲醇溶液；其中，所述氢氧化钾甲醇溶液与所述预处理反应液的组分比为1：10000，且所述氢氧化钾甲醇溶液的浓度为1mol/L；在快速搅拌以及加热回流的条件下，所述预处理反应液继续缩合，反应温度40～75℃，缩合3～10小时后降温至室温，得到处理后的反应液；
S104：在所述处理后的反应液中加去离子水并混合，得到混合溶液，将所述混合溶液倒入分液漏斗，静置分层，将水层去除，油层用水洗至中性，得到去除水层的反应液；
S105：对所述去除水层的反应液进行蒸馏、干燥，除去所述去除水层的反应液中的水分，得到有机硅树脂，在机硅树脂中加入二甲苯，并将所述有机硅树脂的重量百分比浓度调整到5％，得到有机硅树脂溶液；用红外光谱分析检测所述有机硅树脂的缩合度，得到检测光谱，检测指标为：所述检测光谱的3300cm-1和1100cm-1峰值比小于0.2，所述有机硅树脂的融点为115℃。
10.根据权利要求6所述的天线罩材料的制备方法，其特征在于，所述将模具放入压机包括：
将聚乙烯预注塑件植入膜具内；
将植入所述聚乙烯预注塑件的膜具放入压机。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111043450A (zh) * 2019-12-19 2020-04-21 航天特种材料及工艺技术研究所 一种透波型隔热阻气构件及其制备方法
CN113696510A (zh) * 2021-09-26 2021-11-26 北京海利天梦科技有限公司 一种隔热罩加工工艺
CN113773576A (zh) * 2020-12-29 2021-12-10 上海普利特复合材料股份有限公司 一种低密度低介电常数高耐候聚丙烯材料及其制备方法
CN113831648A (zh) * 2021-11-08 2021-12-24 重庆会通科技有限公司 一种超高分子量聚乙烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101364669A (zh) * 2008-09-25 2009-02-11 东华大学 超高分子量聚乙烯增强的雷达罩、其制备方法及应用
CN101935894A (zh) * 2010-09-02 2011-01-05 王庆昭 超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及设备
CN102694257A (zh) * 2012-04-27 2012-09-26 深圳光启创新技术有限公司 一种美化天线罩及其制备方法
CN103193908A (zh) * 2012-01-09 2013-07-10 宁波大学 一种制备超强uhmwpe纤维的方法及其相关催化剂
CN103429419A (zh) * 2011-03-04 2013-12-04 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 球形雷达罩
US20140078016A1 (en) * 2010-12-14 2014-03-20 Dsm Assets B.V. Material for radomes and process for making the same
CN103828124A (zh) * 2011-09-12 2014-05-28 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 复合天线罩壁
CN104513456A (zh) * 2013-09-27 2015-04-15 深圳光启创新技术有限公司 一种预浸料及其形成方法和透波材料
WO2018026464A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Veerag Mehta Ultra highmolecular weight polyethylene compositions

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101364669A (zh) * 2008-09-25 2009-02-11 东华大学 超高分子量聚乙烯增强的雷达罩、其制备方法及应用
CN101935894A (zh) * 2010-09-02 2011-01-05 王庆昭 超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及设备
US20140078016A1 (en) * 2010-12-14 2014-03-20 Dsm Assets B.V. Material for radomes and process for making the same
CN103429419A (zh) * 2011-03-04 2013-12-04 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 球形雷达罩
CN103828124A (zh) * 2011-09-12 2014-05-28 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 复合天线罩壁
CN103193908A (zh) * 2012-01-09 2013-07-10 宁波大学 一种制备超强uhmwpe纤维的方法及其相关催化剂
CN102694257A (zh) * 2012-04-27 2012-09-26 深圳光启创新技术有限公司 一种美化天线罩及其制备方法
CN104513456A (zh) * 2013-09-27 2015-04-15 深圳光启创新技术有限公司 一种预浸料及其形成方法和透波材料
WO2018026464A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Veerag Mehta Ultra highmolecular weight polyethylene compositions

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111043450A (zh) * 2019-12-19 2020-04-21 航天特种材料及工艺技术研究所 一种透波型隔热阻气构件及其制备方法
CN111043450B (zh) * 2019-12-19 2021-09-24 航天特种材料及工艺技术研究所 一种透波型隔热阻气构件及其制备方法
CN113773576A (zh) * 2020-12-29 2021-12-10 上海普利特复合材料股份有限公司 一种低密度低介电常数高耐候聚丙烯材料及其制备方法
CN113696510A (zh) * 2021-09-26 2021-11-26 北京海利天梦科技有限公司 一种隔热罩加工工艺
CN113696510B (zh) * 2021-09-26 2023-01-24 北京海利天梦科技有限公司 一种隔热罩加工工艺
CN113831648A (zh) * 2021-11-08 2021-12-24 重庆会通科技有限公司 一种超高分子量聚乙烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN113831648B (zh) * 2021-11-08 2023-08-04 重庆会通科技有限公司 一种超高分子量聚乙烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法

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