CN112680157A - 一种吸波胶粘剂及其制备方法和吸波材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸波胶粘剂及其制备方法和吸波材料，通过采用具有良好的雷达传输和介电透射性能的树脂材料作为主体树脂的方式，确保了所述吸波胶粘剂能够具备较高的粘结强度，良好的体系互溶性以及较高的尺寸稳定性；并通过采用雷达传输和介电性能良好的改性热塑性材料作为增韧剂的方式，提高了所述吸波胶粘剂的韧性和强度；和通过加入介电损耗型吸收剂或磁性损耗型吸收剂的方式，增强了所述吸波胶粘剂的吸波性能；使得最终得到的所述吸波胶粘剂既具备结构胶粘剂的力学性能又兼顾良好的雷达波吸收功能，能够满足结构型吸波材料的要求。

Description

一种吸波胶粘剂及其制备方法和吸波材料

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，特别是涉及一种吸波胶粘剂及其制备方法和吸波材料。

背景技术

隐身技术是指在一定遥感探测环境中降低目标的可探测性，使其在一定范围内难以被发现的技术。近几十年来，隐身技术已经在各种飞行器(飞机、导弹)、舰船及桥梁和坦克等地面军事设施中得到应用，极大地提高了突防能力和生存率。

雷达的最大探测距离和雷达反射截面积成正比，因此减少飞行器的雷达反射截面面积是隐身技术的核心，能够起到降低目标可探测性的效果。现有的减少飞行器雷达反射截面积的方式有两种，第一种方式是从飞行器的外形设计上尽量减少雷达反射截面积；第二种方式是飞行器采用吸收雷达波材料。第一种方式受飞行器的战术指标和环境条件限制，设计难度较大，因此目前主要着重于第二种方式的研究。雷达波吸收材料主要分为两类：一类是用于飞行器表面部件的吸波材料，另一类是结构型吸波材料。由于大面积使用吸波涂料存在很多弊端，例如增加飞机重量、粘附不牢而脱落等，而结构型吸波材料具有承力、重量轻、可设计性能强等特点，所以后者得到大力开发。胶粘剂是结构型吸波材料的支撑材料，对于具有吸收电磁波功能的胶粘剂的研究具有十分的重要意义。然而，现有的胶粘剂固化后胶层厚度较薄，吸收雷达波的性能较差，达不到预期的吸波效果，而且现有的胶粘剂的胶粘脆性大、剥离强度低，难以在确保具有良好的吸波性能的同时兼顾良好的胶粘性能，因此现有的胶粘剂无法满足结构型吸波材料的要求，导致结构型吸波材料结构稳定性低、吸波性能差。

发明内容

本发明的一目的是，提供一种吸波胶粘剂及其制备方法和吸波材料，所述吸波胶粘剂具有良好的韧性，剥离强度高，吸收性能好，能够在确保具有良好的吸波性能的同时兼顾良好的胶粘性能，满足结构型吸波材料的要求。

本发明在一方面提供了一种吸波胶粘剂的制备方法，包括步骤：

S1、将主体树脂材料、芳香胺类固化剂、弹性体、增韧剂、偶联剂以及助剂搅拌混合均匀得到混合胶液；和

S2、在所述混合胶液中加入吸收剂，搅拌混合均匀得到所述吸波胶粘剂。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1中，按重量分数计，将90～110份主体树脂材料、22～26份芳香胺类固化剂、12～16份弹性体、38～48份增韧剂、1～2份偶联剂以及3～7份助剂搅拌混合均匀得到所述混合胶液，在所述步骤S2中，将20～40份吸收剂加入所述混合胶液中搅拌均匀得到所述吸波胶粘剂。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1中，按重量分数计，将100份主体树脂材料、24份芳香胺类固化剂、14份弹性体、40份增韧剂、1份偶联剂以及5份助剂搅拌混合均匀得到所述混合胶液；在所述步骤S2中，将30份吸收剂加入所述混合胶液中搅拌混合均匀得到所述吸波胶粘剂。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1中，所述主体树脂材料为酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂中的任一种。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1中，所述芳香胺类固化剂为二胺基二苯砜、二胺基二苯甲烷、间苯二胺中的任一种。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1中，所述弹性体为异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶以及氯丁橡胶中的任一种。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1中，所述增韧剂为改性热塑性材料，所述改性热塑性材料包括改性聚乙烯材料、改性聚氯乙烯材料、改性聚丙烯材料、改性聚苯乙烯材料、改性丙烯腈－丁二烯－苯乙烯材料中的任一种。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯偶联剂中的任一种。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1中，所述助剂由质量比为3:1的聚二甲基硅氧烷和二氧化硅混合组成。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S2中，所述吸收剂为碳粉、石墨、炭黑、铁氧体、羟基铁粉、羰基铁粉、磁性超细粉末中的一种或多种。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1和所述步骤S2中，搅拌转速为2500～5000r/min，搅拌时间为10～20min。

本发明在另一方面还提供了一种吸波胶粘剂，所述吸波胶粘剂由所述吸波胶粘剂的制备方法制备得到。

本发明在另一方面还提供了一种吸波材料，所述吸波材料包括由所述吸波胶粘剂固化形成的吸波层。

本发明通过采用具有良好的雷达传输和介电透射性能的树脂材料作为主体树脂的方式，确保了所述吸波胶粘剂能够具备较高的粘结强度，良好的体系互溶性以及较高的尺寸稳定性；并通过采用雷达传输和介电性能良好的改性热塑性材料作为增韧剂的方式，提高了所述吸波胶粘剂的韧性和强度；和通过加入介电损耗型吸收剂或磁性损耗型吸收剂的方式，增强了所述吸波胶粘剂的吸波性能；使得最终得到的所述吸波胶粘剂既具备结构胶粘剂的力学性能又兼顾良好的雷达波吸收功能，能够满足结构型吸波材料的要求。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

附图说明

图1为本发明的所述吸波胶粘剂的制备方法的流程示意框图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、形变方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，根据本发明的一优选实施例的一种吸波胶粘剂的制备方法被具体阐明。如图1所示，所述吸波胶粘剂的制备方法包括以下步骤：

S1、将主体树脂材料、芳香胺类固化剂、弹性体、增韧剂、偶联剂以及助剂搅拌混合均匀得到混合胶液；和

S2、在所述混合胶液中加入吸收剂，搅拌混合均匀得到所述吸波胶粘剂。

值得一提的是，在所述步骤S1中，按重量分数计，将90～110份主体树脂材料、22～26份芳香胺类固化剂、12～16份弹性体、38～48份增韧剂、1～2份偶联剂以及3～7份助剂搅拌混合均匀得到所述混合胶液。

此外，还值得一提的是，在所述步骤S2中，将20～40份吸收剂加入所述混合胶液中搅拌均匀得到所述吸波胶粘剂。

优选地，在所述步骤S1中，按重量分数计，将100份主体树脂材料、24份芳香胺类固化剂、14份弹性体、40份增韧剂、1份偶联剂以及5份助剂搅拌混合均匀得到所述混合胶液；在所述步骤S2中，将30份吸收剂加入所述混合胶液中搅拌混合均匀得到所述吸波胶粘剂。

值得一提的是，本发明采用具有良好雷达传输性能和介电透射性能好的树脂材料作为所述主体树脂材料，可选地，采用酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂中的任一种作为所述主体树脂材料。优选地，由于环氧树脂(PA)具有粘结强度高、体系互溶性好以及尺寸稳定性好的力学性能，因此本发明采用环氧树脂(PA)作为主体树脂材料。

此外，还值得一提的是，在所述步骤S1中，所述芳香胺类固化剂为二胺基二苯砜(DDS)、二胺基二苯甲烷(DDM)、间苯二胺(m PDA)。优选地，由于二胺基二苯砜的分子中含有强吸电子的砜基，在作为环氧树脂的固化剂时，其反应活性较低，且适用期较长，具有良好的耐冲击性能，有利于提高所述吸波胶粘剂固化后的力学性能。

可选地，在所述步骤S1中，所述弹性体为异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶以及氯丁橡胶中的任一种。优选地，采用异戊橡胶，异戊橡胶具有弹性大，拉伸强度高、良好的抗撕裂性、耐磨性和耐旱性，易于与其他材料粘合，有利于增强所述吸波胶粘剂的力学性能。

特别地，本发明采用改性热塑性材料作为增韧剂加入所述吸波胶粘剂中，由于单纯的树脂材料构成胶粘剂脆性大、剥离强度低，而改性热塑性材料具有良好的雷达传输性能和介电性能，加入改性热塑性材料，有利于提高所述吸波胶粘剂的韧性和强度，以提高所述吸波胶粘剂的力学性能。

可选地，所述改性热塑性材料包括改性聚乙烯材料、改性聚氯乙烯材料、改性聚丙烯材料、改性聚苯乙烯材料、改性丙烯腈－丁二烯－苯乙烯材料中的任一种。优选地，采用改性聚苯乙烯材料，改性聚苯乙烯材料具有优良的柔性和抗冲击性能，因此有利于提高所述吸波胶粘剂的韧性，从而提高所述吸波胶粘剂的抗拉伸强度和剥离强度。

值得一提的是，在所述步骤S1中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯偶联剂中的任一种。所述偶联剂能够改善树脂材料的界面性能，使得所述吸波胶粘剂能够获得良好的表面质量和机械、热、电性能。优选地，采用硅烷偶联剂，硅烷偶联剂能够提高所述吸波胶粘剂的粘接强度、耐水、耐气候等性能，有利于增强所述吸波胶粘剂的力学性能。

可选地，在所述步骤S1中，所述助剂由聚二甲基硅氧烷(PDMS)和二氧化硅混合形成，其中聚二甲基硅氧烷(PDMS)和二氧化硅的质量比为3:1。

可选地，在所述步骤S2中，加入的所述吸收剂可以为介电损耗型吸收剂或磁性损耗型吸收剂，其中介电损耗型吸收剂包括碳粉、石墨、炭黑、导电金属颗粒等；磁性损耗型吸收剂包括铁氧体、羟基铁粉、羰基铁粉、磁性超细粉末等。也就是说，本发明采用的所述吸收剂为碳粉、石墨、炭黑、铁氧体、羟基铁粉、羰基铁粉、磁性超细粉末中的一种或多种。

优选地，在本发明的这一优选实施例中，采用羰基铁粉作为吸收剂。羰基铁粉可以通过在惰性气体中热解羰基铁制备得到。羰基铁粉纯度高，且具有较高的磁导率，在高于厘米波段的频带内使用仍能够具有良好的雷达波吸收性能。

优选地，在本发明的这一优选实施例中，采用碳粉和/或石墨作为吸收剂，碳粉和/或石墨加入胶粘剂中，可以通过入射波获得感应电流引起的电阻损耗而起到衰减电磁波的作用，使得所述吸波胶粘剂在雷达波的低频范围内具有良好的吸收效果。

值得一提的是，在所述步骤S1中，还加入溶剂，所述溶剂为乙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯中的一种或多种，所述溶剂和所述主体树脂材料的质量比为1:100。优选地，所述溶剂采用乙醇，在实际应用中，优选采用工业酒精进行所述吸波胶粘剂的制备。

此外，还值得一提的是，在所述步骤S1和所述步骤S2中，搅拌转速为2500～5000r/min，搅拌时间为10～20min。优选地，采用搅拌转速为2500r/min。

可以理解的是，本发明在另一方面还提供了一种吸波胶粘剂，所述吸波胶粘剂由所述吸波胶粘剂的制备方法制备得到。

还可以理解的是，本发明在另一方面还提供了一种吸波材料，所述吸波材料包括由所述吸波胶粘剂固化形成的吸波层。

总的来讲，本发明通过采用具有良好的雷达传输和介电透射性能的树脂材料作为主体树脂的方式，确保了所述吸波胶粘剂能够具备较高的粘结强度，良好的体系互溶性以及较高的尺寸稳定性；并通过采用雷达传输和介电性能良好的改性热塑性材料作为增韧剂的方式，提高了所述吸波胶粘剂的韧性和强度；和通过加入介电损耗型吸收剂或磁性损耗型吸收剂的方式，增强了所述吸波胶粘剂的吸波性能；使得最终得到的所述吸波胶粘剂既具备结构胶粘剂的力学性能又兼顾良好的雷达波吸收功能，能够满足结构型吸波材料的要求。

可以理解的是，由于本发明的所述吸波胶粘剂具有良好力学性能又兼顾良好的雷达波吸收功能，可以广泛应用在各种飞行器(飞机、导弹)、舰船及桥梁和坦克等地面军事设施中，本发明对所述吸波胶粘剂的应用不作限制。

下面结合具体的实施例和测试实验对本发明提供的技术方案做进一步的描述。

实施例1

本实施例提供了一种吸波胶粘剂，按如下步骤进行制备：

首先，按重量分数计，将100环氧树脂、24份二胺基二苯砜、14份异戊橡胶、40份改性聚苯乙烯材料、1份硅烷偶联剂、5份助剂以及1份乙醇以2500r/min，搅拌10min，得到混合胶液；其次，将30份羰基铁粉加入所述混合胶液中，以2500r/min，搅拌10min，得到所述吸波胶粘剂。

实施例2

本实施例提供了一种吸波胶粘剂，按如下步骤进行制备：

首先，按重量分数计，将90环氧树脂、22份二胺基二苯砜、12份异戊橡胶、38份改性聚苯乙烯材料、1份硅烷偶联剂、3份助剂以及0.9份乙醇以2500r/min，搅拌10min，得到混合胶液；其次，将20份羰基铁粉加入所述混合胶液中，以2500r/min，搅拌10min，得到所述吸波胶粘剂。

本发明通过将上述实施例1和实施例2制备得到的吸波胶粘剂制备得到吸波材料，并对该吸波材料进行了力学性能测试和吸波性能测试，其中本发明采用了GB7124-86胶粘剂拉伸强度试验方法对吸波材料进行拉伸强度测试，测试结果表明，实施例1和实施例2得到的吸波胶粘剂对应的吸波材料的拉伸强度范围在：8～12MPa。本发明还采用了GJB446、447-88胶粘剂90°剥离强度试验方法对吸波材料进行剥离强度测试，测试结果表明，实施例1和实施例2得到的吸波胶粘剂对应的吸波材料的拉伸强度范围在：10～14MPa。可见，本申请的所述吸波胶粘剂具备结构胶粘剂的良好力学性能。

另外，本发明还采用了GJB2038-94雷达吸波材料反射率测试方法对吸波材料进行测试，测试结果表明，实施例1和实施例2得到的吸波胶粘剂对应的吸波材料在2.6-18GHz的宽频段范围内的雷达吸波值稳定在2-5dB范围内，吸波状态良好、稳定。由试验可知，磁损耗型吸收剂作为吸波材料引入胶粘剂中可以达到雷达波宽频吸收的要求。可见，本申请的所述吸波胶粘剂既具备结构胶粘剂的力学性能又兼顾良好的雷达波吸收功能，能够满足结构型吸波材料的要求。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种吸波胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S1、按重量分数计，将90～110份主体树脂材料、22～26份芳香胺类固化剂、12～16份弹性体、38～48份增韧剂、1～2份偶联剂以及3～7份助剂搅拌混合均匀得到混合胶液；和

S2、将20～40份吸收剂加入所述混合胶液中搅拌均匀得到所述吸波胶粘剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述主体树脂材料为酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂中的任一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述芳香胺类固化剂为二胺基二苯砜、二胺基二苯甲烷、间苯二胺中的任一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述弹性体为异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶以及氯丁橡胶中的任一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述增韧剂为改性热塑性材料，所述改性热塑性材料包括改性聚乙烯材料、改性聚氯乙烯材料、改性聚丙烯材料、改性聚苯乙烯材料、改性丙烯腈－丁二烯－苯乙烯材料中的任一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯偶联剂中的任一种；所述助剂由质量比为3:1的聚二甲基硅氧烷和二氧化硅混合组成。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述吸收剂为碳粉、石墨、炭黑、铁氧体、羟基铁粉、羰基铁粉、磁性超细粉末中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1和所述步骤S2中，搅拌转速为2500～5000r/min，搅拌时间为10～20min。

9.一种吸波胶粘剂，其特征在于，所述吸波胶粘剂由权利要求1-8中任一项所述的吸波胶粘剂的制备方法制备得到。

10.一种吸波材料，其特征在于，所述吸波材料包括由权利要求9所述的吸波胶粘剂固化形成的吸波层。

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