CN112795189A - 一种玻璃纤维复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种玻璃纤维复合材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112795189A CN112795189A CN202011111604.5A CN202011111604A CN112795189A CN 112795189 A CN112795189 A CN 112795189A CN 202011111604 A CN202011111604 A CN 202011111604A CN 112795189 A CN112795189 A CN 112795189A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass fiber
- fiber composite
- composite material
- glass
- screw extruder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/14—Glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L69/00—Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/004—Additives being defined by their length
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种玻璃纤维复合材料及其制备方法和应用。该玻璃纤维复合材料由包括如下原料的组分制备得到：高聚物和玻璃纤维，其中，玻璃纤维占所述玻璃纤维复合材料的10wt％～70wt％；所述玻璃纤维的异形比为3～6，介电损耗tanδ为0.0001～0.01。本发明所提供的玻璃纤维复合材料，具有更好的微观形态，高聚物会较少的发生团簇现象。且所形成的玻璃纤维复合材料整体厚度均匀性好，翘曲情况很少。并且同时兼顾玻璃纤维复合材料的信号透过率和散热的性能，并且还具有良好的机械性能，减小加工的难度。
Description
技术领域
本发明涉及高聚物复合材料领域，尤其涉及一种玻璃纤维复合材料 及其制备方法和应用。
背景技术
随着高数据传输应用的成长，为了应付越来越多的数据吞吐量和无 线网络应用需求，第五代行动通讯(5G)应运而生。5G频谱主要分为 sub-6GHz和毫米波频段，其中毫米波频段最大的优点是具有比sub-6GHz 数倍的带宽，但需克服毫米波讯号所带来的问题也逐渐浮现，特别是电 磁波穿透材料上所产生辐射场、近场与远场三者效益，对于人体健康，产品安全与通讯质量有着息息相关的关联性。
而低介电损耗材料由于具有可让电磁波容易通过、不容易累积损耗 能等特征，因此被各国列为5G材料开发重点。但目前，对于低介电损 耗材料研发不足，不能满足工业的需求。
发明内容
本发明提供一种玻璃纤维复合材料及其制备方法和应用。
一种玻璃纤维复合材料，由包括如下原料的组分制备得到(或者仅 由包括如下原料的组分制备得到)：高聚物和玻璃纤维，其中，玻璃纤 维占所述玻璃纤维复合材料的10wt％～70wt％；
所述玻璃纤维的异形比为3～6，介电损耗tanδ为0.0001～0.01。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述的玻璃纤维占所述 玻璃纤维复合材料的30wt％～50wt％。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述玻璃纤维的异形比 为3.6～4.4。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述高聚物包括PPS、 PC、PA和PC/ABS中的至少一种；更优选为PPS。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述玻璃纤维的单丝短 边直径为6～8μm。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述玻璃纤维的长度为 3.0±1.0mm。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述玻璃纤维至少具有 如下性质中的一种：
(1)所述玻璃纤维的密度为2.0～2.5g/cm3；
(2)含水率≤0.1％；
(3)可燃物含量0.35±0.5％。
本发明所提供的玻璃纤维复合材料有较高的毫米微波穿透率，具有 良好的应用前景。
本发明同时提供上述任意一项技术方案所述的玻璃纤维复合材料 的制备方法，包括如下步骤：
将所述高聚物和玻璃纤维混合后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即 得。
优选地，通过双螺杆挤出机于200～350℃熔融混合后挤出造粒。
本发明所述的玻璃纤维复合材料的制备方法，优选地，所述双螺杆 挤出机的混合段温度为200～300℃，热熔段温度为240～350℃，压缩段 温度为240～330℃，模头温度为230～320℃。
本发明所述的玻璃纤维复合材料的制备方法，优选地，所述双螺杆 挤出机的螺杆直径在(20～35)mm，螺杆长径比为(20～60):1。
更优选地，螺杆长径比为40:1。
本发明所述的玻璃纤维复合材料的制备方法，优选地，所述双螺杆 挤出机的螺杆转速为300-600r/min。
更优选地，螺杆转速为400r/min。
本发明所述的玻璃纤维复合材料的制备方法，优选地，所述高聚物 为PPS，所述的双螺杆挤出机的混合段温度为200～300℃，热熔段温度 为300～330℃，压缩段温度为300～330℃，模头温度为300～320℃；
或，所述高聚物为PC，所述的双螺杆挤出机的混合段温度为 220～245℃，热熔段温度为245～260℃，压缩段温度为245～260℃，模 头温度为245～255℃；
或，所述高聚物为PA，所述的双螺杆挤出机的混合段温度为220～260 ℃，热熔段温度为245～280℃，压缩段温度为245～280℃，模头温度为 245～275℃；
或，所述高聚物为PC/ABS，所述的双螺杆挤出机的混合段温度为 220～245℃，热熔段温度为245～260℃，压缩段温度为245～260℃，模 头温度为245～255℃。
本发明同时提供上述任意一项技术方案所述的玻璃纤维复合材料 用于微波电路领域的应用。
优选地，以所述玻璃纤维复合材料作为微波模块的保护壳的制备原 料。
优选地，所述应用在20～40GHz频段条件下，最优选是28GHz。
本发明进一步提供一种微波模块的保护壳，以上述任意一项技术方 案所述的玻璃纤维复合材料作为制备原料。
优选地，所述微波模块的保护壳的厚度在0.5～2.5mm。本发明提供 上述微波模块的保护壳的制备方法，将所述玻璃纤维复合材料在 300～340℃下进行注塑成型；
优选地，注塑速度为50～80mm/s，保压压力为50～80MPa。
本发明所提供的玻璃纤维复合材料，具有更好的微观形态，高聚物 会较少的发生团簇现象。且所形成的玻璃纤维复合材料整体厚度均匀性 好，翘曲情况很少。并且同时兼顾玻璃纤维复合材料的信号透过率和散 热的性能，并且还具有良好的机械性能，减小加工的难度。
附图说明
图1为实施例1的玻璃纤维复合材料的SEM图；
图2为对比例1的玻璃纤维复合材料的SEM图；
图3为对比例2的玻璃纤维复合材料的SEM图；
图4为实验例1的测试装置示意图；
图5为实验例1的结果对比图；
图6为穿透率与厚度进行半对数分析的对比图。
附图标记：
101 密闭舱室
102 微波信号装置
103 发射端喇叭天线
104 接收端喇叭天线
105 测试架
106 金属板
107 吸波材料层
108 穿孔
109 矢量网络分析仪
110 微波信号发生器
111 升频器
112 降频器
201 计算机
202 S参数选择器
具体实施方式
为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全 部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种玻璃纤维复合材料，由包括如下原料的组分制备得到(或者仅 由包括如下原料的组分制备得到)：高聚物和玻璃纤维，其中，玻璃纤 维占所述玻璃纤维复合材料的10wt％～70wt％；
所述玻璃纤维的异形比为3～6，介电损耗tanδ为0.0001～0.01。
在本发明中，所述的玻璃纤维的异形比是指玻璃纤维剖面的长径和 短径的比例。
采用上述技术方案的玻璃纤维复合材料，具有更好的微观形态，高 聚物会较少的发生团簇现象。且所形成的玻璃纤维复合材料整体厚度均 匀性好，翘曲情况很少，经过大量的验证，介电损耗tanδ在0.0001～0.01 范围内的玻璃纤维更可以生成应用性能良好的玻璃纤维复合材料；上述 的应用性能体现在(包括且不限于)机械性能等。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述的玻璃纤维占所述 玻璃纤维复合材料的30wt％～50wt％。
经过验证，在上述的用量下，可以同时兼顾玻璃纤维复合材料的信 号透过率和散热的性能，并且还具有良好的机械性能，减小加工的难度。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述玻璃纤维的异形比 为3.6～4.4。
在本发明中，所述玻璃纤维的来源不受限制，仅需满足上述所限定 的条件即可。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述高聚物包括PPS、 PC、PA和PC/ABS中的至少一种。采用上述种类的高聚物，可以有效 提升玻璃纤维复合材料的机械性能。
更优选为PPS。PPS是一种以苯环和硫原子交替排列构成的线性或 略带支链的高聚物，分子链规整体性强；由于硫原子的极性被苯环共轭 及高结晶度的束缚，使PPS呈现非极性或弱极性的特点，与上述特定的 玻璃纤维复合后，披覆在玻璃纤维所键结的PPS分子链较多，可以使得 整个玻璃纤维复合材料流动变快。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述玻璃纤维的单丝短 边直径为6～8μm。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述玻璃纤维的长度为 3.0±1.0mm。
本发明所述的玻璃纤维复合材料，优选地，所述玻璃纤维至少具有 如下性质中的一种：
(1)所述玻璃纤维的密度为2.0～2.5g/cm3；
(2)含水率≤0.1％；
(3)可燃物含量0.35±0.5％。
本发明所提供的玻璃纤维复合材料有较高的毫米微波穿透率，具有 良好的应用前景。
本发明同时提供上述任意一项技术方案所述的玻璃纤维复合材料 的制备方法，包括如下步骤：
将所述高聚物和玻璃纤维混合后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即 得。
优选地，通过双螺杆挤出机于200～350℃熔融混合后挤出造粒。
本发明所述的玻璃纤维复合材料的制备方法，优选地，所述双螺杆 挤出机的混合段温度为200～280℃，热熔段温度为300～350℃，压缩段 温度为300～330℃，模头温度为300～320℃。
本发明所述的玻璃纤维复合材料的制备方法，优选地，所述双螺杆 挤出机的螺杆直径在(20～35)mm，螺杆长径比为(20～60):1。
更优选地，螺杆长径比为40:1。
采用上述特定的双螺杆挤出机具有降低生产成本、提高生产效率的 优势，且可以制备得到性能更为优良的玻璃纤维复合材料。
本发明所述的玻璃纤维复合材料的制备方法，优选地，所述双螺杆 挤出机的螺杆转速为300-600r/min。
更优选地，螺杆转速为400r/min。
本发明所述的玻璃纤维复合材料的制备方法，优选地，所述高聚物 为PPS，所述的双螺杆挤出机的混合段温度为200～300℃，热熔段温度 为300～330℃，压缩段温度为300～330℃，模头温度为300～320℃；
或，所述高聚物为PC，所述的双螺杆挤出机的混合段温度为 220～245℃，热熔段温度为245～260℃，压缩段温度为245～260℃，模 头温度为245～255℃；
或，所述高聚物为PA，所述的双螺杆挤出机的混合段温度为220～260 ℃，热熔段温度为245～280℃，压缩段温度为245～280℃，模头温度为 245～275℃；
或，所述高聚物为PC/ABS，所述的双螺杆挤出机的混合段温度为 220～245℃，热熔段温度为245～260℃，压缩段温度为245～260℃，模 头温度为245～255℃。
本发明同时提供上述任意一项技术方案所述的玻璃纤维复合材料 用于微波电路领域的应用。
优选地，以所述玻璃纤维复合材料作为微波模块的保护壳的制备原 料。
优选地，所述应用在20～40GHz频段条件下，最优选是28和 39GHz。
本发明进一步提供一种微波模块的保护壳，以上述任意一项技术方 案所述的玻璃纤维复合材料作为制备原料。
本发明所述的微波模块，可以是本领域所公认的任意微波模块，例 如可以包括天线、放大器、耦合器、混频器等中的一者或其组合。
优选地，所述微波模块的保护壳的厚度在0.5～2.5mm。在此范围内， 保护壳的微波穿透率更高。
本发明提供上述微波模块的保护壳的制备方法，将所述玻璃纤维复 合材料在300～340℃下进行注塑成型；
优选地，注塑速度为50～80mm/s，保压压力为50～80MPa。
以下实施例中所采用的原料如无特殊说明，均可以通过商业渠道或 采用本领域公知的方法进行制备得到。
在本发明的实施例中，所采用的原料和设备来源如下：
PPS：浙江新和成有限公司
PC：科思创
(Covestro Makron@)6485&科思创Apec@ 1695,1795,1797,1895,1897,2097
PA：DuPont Zytel FR7025VOF
PC/ABS：科思创(Covestro)FR3002,FR3008,FR3040
圆柱形玻璃纤维：ECS309A-3-K/HL
扁平玻璃纤维：重庆国际；扁平玻璃纤维的含水率≤0.1％，可燃物 含量0.35±0.5％。
中空玻璃微珠：3M Glass bubbles iM16K
同向双螺杆挤出机：HPL27/50-1500，四川中装科技有限公司
注塑机：SA900，海天国际
实施例1
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，由PPS与扁平玻璃纤维按照 重量比例60:40混合均匀后，通过同向双螺杆挤出机熔融挤出造粒即得。
挤出条件如下，机筒各段温度分别为220、280、290、300、300、 300、300、300、300、300、300、300℃，在螺杆直径27mm，螺杆长径 比50:1，转速400rpm。
所述扁平玻璃纤维的平均短边单丝直径为6μm，异形比为4；介电 损耗tanδ0.001，密度为2.3g/cm3。
本实施例的玻璃纤维复合材料淬断后放入使用MIRA-3TESCAN扫 描式电子显微镜，电压5KV，放大倍数1000倍，得到图1的SEM图。
实施例2
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，由PC与扁平玻璃纤维按照 重量比例60:40混合均匀后，通过同向双螺杆挤出机熔融挤出造粒即得。
挤出条件如下，机筒各段温度分别为220、245、245、250、250、 250、250、255、255、255、255、260℃，在螺杆直径27mm，螺杆长径 比50:1，转速400rpm。
所述扁平玻璃纤维的平均短边单丝直径为6μm，异形比为4；介电 损耗tanδ0.001，密度为2.3g/cm3。
实施例3
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，由PA与扁平玻璃纤维按照 重量比例60:40混合均匀后，通过同向双螺杆挤出机熔融挤出造粒即得。
挤出条件如下，机筒各段温度分别为220、245、245、250、250、 255、255、255、250、250、245、230℃，在螺杆直径27mm，螺杆长径 比50:1，转速400rpm。
所述扁平玻璃纤维的平均短边单丝直径为6μm，异形比为4；介电 损耗tanδ0.001，密度为2.3g/cm3。
实施例4
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，由PC/ABS与扁平玻璃纤维 按照重量比例60:40混合均匀后，通过同向双螺杆挤出机熔融挤出造粒 即得。
挤出条件如下，机筒各段温度分别为220、245、245、250、250、 250、250、255、255、255、255、260℃，在螺杆直径27mm，螺杆长径 比50:1，转速400rpm。
所述扁平玻璃纤维的平均短边单丝直径为6μm，异形比为4；介电 损耗tanδ0.001，密度为2.3g/cm3。
实施例5
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，与实施例1的区别仅在于， 将PPS与扁平玻璃纤维按照重量比例70:30混合。
实施例6
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，与实施例1的区别仅在于， 将PPS与扁平玻璃纤维按照重量比例80:20混合。
实施例7
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，与实施例1的区别仅在于， 将PPS与扁平玻璃纤维按照重量比例90:10混合。
实施例8
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，与实施例1的区别仅在于， 将PPS与扁平玻璃纤维按照重量比例50:50混合。
实施例9
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，与实施例1的区别仅在于， 将PPS与扁平玻璃纤维按照重量比例60:40混合。
实施例10
本实施例提供一种玻璃纤维复合材料，与实施例1的区别仅在于， 将PPS与扁平玻璃纤维按照重量比例70:30混合。
实施例11
本实施例提供一种微波模块的保护壳，将实施例1的玻璃纤维复合 材料作为制备原料。
具体的制备方法如下：
将实施例1所制备的玻璃纤维复合材料以注塑机注塑模具以制备厚 度为1mm的壳体。
其中，注塑料筒温度控制在320℃，注塑速度与保压压力分别为 70mm/s及60MPa，模具温度控制在60℃。
实施例12～实施例20
依据实施例11，将实施例11中的实施例1的玻璃纤维复合材料分 别替换为实施例2～实施例10的玻璃纤维复合材料可以依次得到实施例 12～实施例20的微波模块的保护壳。
对比例1
本对比例提供一种玻璃纤维复合材料，由PPS与圆柱形玻璃纤维按 照重量比例60:40混合均匀后，通过同向双螺杆挤出机熔融挤出造粒即 得。
挤出条件如下，机筒各段温度分别为220、280、290、300、300、 300、300、300、300、300、300、300℃，在螺杆直径27mm，螺杆长径 比50:1，转速400rpm。
所述圆柱形玻璃纤维的单丝纤维直径13±1μm，介电损耗tanδ0.007， 密度2.59～2.63g/cm3。
本对比例的玻璃纤维复合材料淬断后放入使用MIRA-3TESCAN扫 描式电子显微镜，电压5KV，放大倍数1000倍，得到图2的SEM图。
对比例2
本对比例提供一种玻璃纤维复合材料，由PPS与圆柱形玻纤及中空 玻璃微珠按照重量比例60:33:7混合均匀后，通过同向双螺杆挤出机熔 融挤出造粒即得。
挤出条件如下，机筒各段温度分别为220、280、290、300、300、 300、300、300、300、300、300、300℃，在螺杆直径27mm，螺杆长径 比50:1，转速400rpm。
所述圆柱形玻璃纤维的单丝纤维直径13±1μm，介电损耗tanδ0.007， 密度2.59～2.63g/cm3
所述中空玻璃微珠的直径约为12μm(10％)，20μm(50％)& 30μm(90％)，上述比例是指可过塞网大小(所占比例)，介电1.2to 1.7@ 100MH，密度0.46～0.49g/cm3。
本对比例的玻璃纤维复合材料淬断后放入使用MIRA-3TESCAN扫 描式电子显微镜，电压5KV，放大倍数1000倍，得到图3的SEM图。
对比图1～图3，可以看出，图1中，扁平玻璃纤维散布于PPS中的 情况没有呈现出明显的团簇的情形，而图2则是明显圆柱形玻璃纤维呈 现被PPS整个包围，形成类似团簇的现象。不限于任何理论，发明人认 为，依据不同玻璃纤维的相对应形状尺寸信息(在假设纤维无断裂情况 下)，可以计算出扁平玻璃纤维与圆柱形玻璃纤维数量比(Nf/Nc)约在 1:1.30左右，单根表面积比(Af/Ac)则约为4.12:1，所以披覆在扁平玻璃 纤维所键结的PPS分子链较多，使得整个热塑性复合材料流动变快，因 而经过射出过后，整体厚度均匀性较佳，减少翘曲发生。此外长纤维塑 料在混料螺杆中会断裂，重新熔融再组，因此在相同制程与断裂机率情 况下，圆柱形玻璃纤维数目会远较扁平玻纤数目为多，进而发生更多的 团簇现象。图3可以看出，原中空玻璃微珠经过挤出造粒过程，发生玻 璃球珠破裂变成大小不一致的形状并与圆柱形玻纤掺混在PPS中，虽然 看似混合均匀，但反而这些破碎的玻璃珠分布现象容易造成后续的机械 物性、介电特性以及其他材料物跳动异常。
实验例1
对实施例1～10、对比例1的玻璃纤维复合材料颗粒注塑为不同厚度 的测试样品(测试样品尺寸110x100mm)，注塑料筒温度控制在320℃， 注塑速度与保压压力分别为70mm/s及60MPa，模具温度控制在60℃。
实验采用自由空间法进行测量，可参考附图4，设备包含网络分析 仪(Rohde&Schwarz ZVA50)，Ka波段天线号角天线(Narda/Model 665-20)，测试波段为28GHz。测试环境为一闭密空间，其大小足够将测 试样品摆置在远场以外，并针对测量空间布置一全金属墙，并在金属墙 的两面披覆吸波材料，并镂空金属墙中间区域，预留一定空间(110x100 x厚度,mm)摆放支架，并把测试样品放于支架框内。
测试装置如下：
采用如附图4所示的装置进行测定。具体地，所述装置包括：
密闭舱室101，所述密闭舱室的内表面覆盖有吸波材料层；
微波信号装置102，包括发射端喇叭天线103和接收端喇叭天线 104，所述发射端喇叭天线和接收端喇叭天线在所述密闭舱室内相对设 置且共轴线，所述发射端喇叭天线用于发射设定频段的微波信号，所述 接收端喇叭天线用于接收所述微波信号；
承载部，位于所述密闭舱室内，用于承载容纳待测样品；
测试架105，位于所述密闭舱室内并位于所述发射端喇叭天线和接 收端喇叭天线之间，所述测试架包括铝金属板106和吸波材料层107， 所述吸波材料层铺设在所述金属板的正面与背面，所述铝金属板和吸波 材料层上均开设有通孔，三个所述通孔相连通以形成穿孔108，所述的 穿孔的横截面形状为矩形，所述穿孔和承载部位于设定位置，以使所述信号能够经过所述穿孔和所述待测样品；
矢量网络分析仪109，用于获取所述发射端喇叭天线发出的微波信 号强度以及所述接收端喇叭天线接收的微波信号强度，并根据所述发射 端喇叭天线所发出的微波信号强度以及所述接收端喇叭天线所接收的 微波信号强度计算微波信号损失量。本实施例的微波频率信号穿透率测 量系统于运作过程之中，可以将待测样品放置于承载部上；测试架包含 两部分，金属板和吸波材料层，金属板能够有效屏蔽信号，吸波材料能 够吸收照射在其上的微波；微波可以由穿孔通过；所述矢量网络分析仪 与所述微波信号发生器相连接，以获取所述发射端喇叭天线信号发出的 微波信号强度；
所述矢量网络分析仪还与所述接收端喇叭天线相连接，以获取所述 接收端喇叭天线接收的微波信号强度。由此利于提高获取微波信号强度 的准确性。
微波信号发生器110，所述微波信号发生器位于所述密闭舱室外并 与所述发射端喇叭天线信号连接，所述微波信号发生器用于产生设定频 段的所述微波信号并通过所述发射端喇叭天线发出所述微波信号；
升频器111，连接在所述微波信号发生器和发射端喇叭天线之间， 所述升频器用于将所述微波信号发生器产生的所述微波信号由第一频 率升高至第二频率；
降频器112，连接在所述接收端喇叭天线和矢量网络分析仪之间， 所述所述升频器用于将所述接收端喇叭天线接收的所述微波信号由所 述第二频率降低至第一频率。
还可以进一步包括计算机201，计算机与所述矢量网络分析仪器相 连接，用于接受和处理所述矢量网络分析仪所输出的数据。
其中，发射端喇叭天线、接收端喇叭天线与所述待测样品之间的距 离需满足至少不小于远场距离的需求，会根据所使用的喇叭天线的尺 寸、以及测定频率等各种因素而改变。接收端喇叭天线与待测样品的距 离、发射端喇叭天线与待测样品的距离根据第一算式计算，所述第一算 式为：＝2D2/λ或r＝10λ，其中，r为待测样品与接受端喇叭天线/发射端喇 叭天线的距离、D为发射端喇叭天线和接收端喇叭天线的尺寸、λ为所述 微波信号的波长。
用于测试待测材料的微波透过率时，开启微波信号装置，发射端喇 叭天线所发出的微波信号经过所述待测样品和穿孔后被接收端喇叭天 线接收；矢量网络分析仪获取发射端喇叭天线发出的微波信号强度以及 所述接收端喇叭天线接收的微波信号强度，矢量网络分析仪依据发射端 喇叭天线所发出的信号强度以及接收端喇叭天线所发出的信号强度可 以计算得到微波信号的损失量，从而得到该待测样品的微波信号透过 率。
矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备。它既能测量单端 口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位，矢量网络分析仪能 用史密斯圆图显示测试数据。
所述承载部可以设置在所述测试架的通孔处，也可以设置于其他位 置，例如再设置一支架，所述支架上设有所述承载部；所述承载部的位 置仅需满足使所述信号能够经过所述穿孔和所述待测样品的限定即可。 在本次测试中，采用一支架。
喇叭天线是面天线，波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波 天线。它的辐射场是由喇叭的口面尺寸与传播型所决定的。其中，喇叭 壁对辐射的影响可以利用几何绕射的原理来进行计算的。如果喇叭的长 度保持不变，口面尺寸与二次方相位差会随着喇叭张角的增大而增大， 但增益则不会随着口面尺寸变化。如果需要扩展喇叭的频带，则需要减 小喇叭颈部与口面处的反射；反射会随着口面尺寸加大反而减小。喇叭 天线的结构比较简单，方向图也比较简单而容易控制。采用喇叭天线能 够简单有效地发射、接受微波信号，且由于其方向图比较简单稳定，能 够更容易地得到微波频率信号穿透率。
所述穿孔的面积依据所述发射端喇叭天线和所述接收端喇叭天线 的性质进行设定。通常地，所述发射端喇叭天线和接收端喇叭天线具有 相同的尺寸。所述的喇叭天线具有交叉极化图，该交叉极化图具有D、 V、H三个参数，D是交叉极化图中信号中心所走的路径长，V是交叉 极化图垂直高度的1/2，H是交叉极化图水平宽度的1/2；所述通孔的面 积不大于2H×2V。具体至本测试中，发射端喇叭天线和接收端喇叭天 线，依据厂商所提供的的喇叭天线的双极图，按照最小远场作用场域， 把3dB频带宽涵盖中心路线当成水平线，并依照Beam Pattern图形，往 各个角度投射到金属墙，把投射区域部分进行镂空，作为摆放样品区域 (该区域面积尽量大于投射面积)；具体而言，采用TC-93470A，则r值 可计算得约7.5cm，微波信号3dB频带宽之行走路径延伸至20cm，则对 于水平及垂直方向投射于金属墙面积大小约为10.56×7.55cm大小， 为考虑待测样品的制作，将待测样品的大小制作成11×10×t大小(t 为厚度)。
矢量网络分析仪的内部设有S参数选择器202，S参数选择器具有 产生S11、S22的端口以及接受S12、S21的端口。
测试方法如下：
先将装有雷射水平仪的脚架置于腔体中，并架设在发射天线与接收 天线之间，进行高度尺寸对位，让两喇叭天线天线其中心位置在同一水 平线上。
在进行量测样品之前，先进行空白实验(即不摆任何样品，让发射端 喇叭天线所发射的信号可以在没有阻碍下，被接收端喇叭天线完全接 收，并藉由调整升频器变化频率，记录在此时发射端与接收端之每一频 率功率大小变化)。
将一定厚度t的待测样品摆放在镂空区域支架上，并紧贴于金属壁 上，此时调整升频器变化频率，记录在此时发射端喇叭天线与接收端喇 叭天线的每一频率功率大小变化。
将对应频率下，每一尺寸条件下的穿透率按照下面的算式进行计 算：
穿透率＝(有摆放样品的接收功率)/(无摆放样品的接收功率)x 100％
变换厚度条件或变化材料后，一并记录结果，结果如下表1所示：
测试结果如表1和附图5所示：
表1
由表1和图5可以看出，在不同的厚度条件下，不同的玻璃纤维复 合材料具有不同的穿透特性。随着厚度增加，微波对于扁平玻璃纤维复合物、 圆柱形玻璃纤维复合物的穿透率从厚度1.0mm到厚度1.5mm时，曲线有呈现 变缓的现象，穿透率差异值逐渐变小(分别为0.0532及0.0531)。另外依据比 尔-朗伯定律(Beer Lambert law)把穿透率与厚度进行半对数分析，如图6所示， 并外插厚度至0.3mm时，实施例1、对比例1的玻璃纤维复合材料的穿透率 差小(约在0.0289左右)。不限于任何理论的，发明人认为，这可能是随着厚 度增加，微波会在材料内部进行更多的绕射，从而增加了被吸收的机会。依 据比尔-朗伯定律(Beer Lambert law)把穿透率与厚度进行半对数分析，如图6 所示，但对于掺混圆柱形玻纤与中空玻璃球珠不同厚度的壳材之微波穿透性， 结果呈现不规则性跳动。
且通过发明人对本发明的玻璃纤维复合材料的机械性能和散热性能进 行验证可知，本发明的玻璃纤维复合材料具有良好的机械强度和散热能力。 结合上述实验例可知，本发明所提供的玻璃纤维复合材料还具有穿透率差 小的优势，具有广阔的应用前景。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示 例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述 的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示 例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多 个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不 同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或 暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有 “第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发 明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限 定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围 内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此， 本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种玻璃纤维复合材料，其特征在于，由包括如下原料的组分制备得到：高聚物和玻璃纤维，其中，玻璃纤维占所述玻璃纤维复合材料的10wt％～70wt％；
所述玻璃纤维的异形比为3～6，介电损耗tanδ为0.0001～0.01。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维占所述玻璃纤维复合材料的30wt％～50wt％。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维的异形比为3.6～4.4。
4.根据权利要求1-3任一项所述的玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述高聚物包括PPS、PC、PA和PC/ABS中的至少一种；优选为PPS。
5.根据权利要求1-4任一项所述的玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维的单丝短边直径为6～8μm；和/或，所述玻璃纤维的长度为3.0±1.0mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维至少具有如下性质中的一种：
(1)所述玻璃纤维的密度为2.0～2.5g/cm3；
(2)所述玻璃纤维含水率≤0.1％；
(3)所述玻璃纤维的可燃物含量0.35±0.5％。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的玻璃纤维复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述高聚物和玻璃纤维混合后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得；
优选地，通过双螺杆挤出机于200～350℃熔融混合后挤出造粒。
8.权利要求1-6任一项所述的玻璃纤维复合材料用于微波电路领域的应用；优选地，以所述玻璃纤维复合材料作为微波模块的保护壳的制备原料。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，应用在20～40GHz频段条件下，优选28GHz。
10.一种微波模块的保护壳，以权利要求1-6任一项所述的玻璃纤维复合材料作为制备原料；优选地，所述微波模块的保护壳的厚度在0.5～2.5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011111604.5A CN112795189A (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种玻璃纤维复合材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011111604.5A CN112795189A (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种玻璃纤维复合材料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112795189A true CN112795189A (zh) | 2021-05-14 |
Family
ID=75806155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011111604.5A Withdrawn CN112795189A (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种玻璃纤维复合材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112795189A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114395236A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-26 | 上海长伟锦磁工程塑料有限公司 | 一种低介电玻纤增强pc发泡材料及其制备方法 |
-
2020
- 2020-10-16 CN CN202011111604.5A patent/CN112795189A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114395236A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-26 | 上海长伟锦磁工程塑料有限公司 | 一种低介电玻纤增强pc发泡材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI724196B (zh) | 全芳香族液晶聚酯樹脂、成形品及電氣電子零件 | |
| JP4891230B2 (ja) | 誘電体成形用ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びそのポリプロピレン系樹脂発泡粒子により成形された誘電体レンズ部材 | |
| US9090479B2 (en) | Ceramic powder, dielectric composite material containing the ceramic powder, and dielectric antenna | |
| EP3391386B1 (en) | Cable comprising a foamed layer comprising a polyolefin polymer and a blowing agent | |
| JP7249478B2 (ja) | 電磁波遮蔽性成形体 | |
| CN112795189A (zh) | 一种玻璃纤维复合材料及其制备方法和应用 | |
| US20050222283A1 (en) | Microcellular foam dielectric for use in transmission lines | |
| WO2019088062A1 (ja) | 電磁波遮蔽性成形体 | |
| CN110951177A (zh) | 纳米注塑复合材料及其制备方法、壳体组件和电子设备 | |
| WO2022230778A1 (ja) | 電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物、及び成形体 | |
| JP3700617B2 (ja) | レンズアンテナ | |
| US20090220817A1 (en) | Hydrated water-absorption polymer containing resin composition, porous body and insulated wire using same, method of making the wire and coaxial cable | |
| WO2014196133A1 (ja) | 熱可塑性樹脂成形品及び熱可塑性樹脂成形品の製造方法 | |
| JP7306813B2 (ja) | 電磁波遮蔽性成形体 | |
| CN112080291A (zh) | 用于5g通信柔性覆铜板的液晶聚合物薄膜及其制备方法 | |
| RU2243980C1 (ru) | Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения | |
| JP7360579B2 (ja) | 電磁波遮蔽吸収性成形体 | |
| WO2019088063A1 (ja) | 電磁波遮蔽吸収性成形体 | |
| CN116178908A (zh) | 吸波聚合物发泡珠粒及其制备方法和应用 | |
| JP7249481B2 (ja) | 電磁波遮蔽吸収性成形体 | |
| Marrocco et al. | Chemical foaming of Carbon Fiber-Polylactic Acid (CF-PLA) porous structures and their feasibility as EMI shields in the X-band | |
| CN111925651A (zh) | 高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料、制备方法及其应用 | |
| CN116731321A (zh) | 一种聚苯硫醚吸波角锥及其制备方法和应用 | |
| Loh et al. | Non-invasive radiation pattern characterisation of an ultra-wideband antenna for antenna-on-vehicle collision avoidance applications | |
| CN114102900A (zh) | 一种用于5g天线罩的热塑性复合材料及制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210514 |