CN112888290A - 可薄片切割的电磁波吸波材料及制备方法及波导转换开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可薄片切割的电磁波吸波材料及制备方法及波导转换开关，其中该吸波材料包括吸波剂、环氧树脂、固化剂和稀释剂，所述环氧树脂与所述固化剂的重量比例为1:0.8～1，所述环氧树脂与所述稀释剂的重量比为1:0.1，所述吸波剂与所述环氧树脂、固化剂、稀释剂混合的总重量比为1:0.126～0.14；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述固化剂为异构化液体酸酐，所述稀释剂为多元醇缩水甘油醚。本发明提供的吸波材料既能满足波导转换开关吸波片的电磁波吸波需求的情况下，还具有优良的机械性能，良好的韧性，机械加工后的环形薄片表面光洁，没有明显的气孔、开裂和掉粉现象。

Description

可薄片切割的电磁波吸波材料及制备方法及波导转换开关

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，尤其涉及一种用于波导转换开关的高韧性可薄片切割的电磁波吸波材料及其制备方法及波导转换开关。

背景技术

吸波材料可以用于降低雷达波的反射、降低雷达信号对机载设备的干扰以及抑制高频信号对通讯设备的干扰，将电磁波转换成其他形式的能量(如机械能、电能和热能)，可以几乎完全地衰减、吸收所入射的电磁波能力。按材料的成型工艺和承载能力，吸波材料可以分为涂覆型、贴片型和结构型。吸波剂是决定吸波材料吸波性能的关键，其中，羰基铁粉是一种传统磁损耗型吸收剂之一，对雷达波具有优良的吸收，是应用较早的一类磁性金属粉吸收剂。由于其在微波频段具有磁导率较高、磁导率实部、虚部频散效应不显著，匹配厚度较小、温度稳定性好等特点，并且成本较低，在吸波材料领域有广泛的应用。选择合适的吸波剂和基料配制出实用的高性能吸波材料尤为重要。

目前现有方法制作用于波导转换开关的吸波片原材料种类多、制作过程繁琐，需要控制的因素多，时间长，会消耗较多的人力、物力；脱模后的棒料机械加工性差，在切割过程中发现吸波片表面有气孔，加工中易出现裂纹，加工成功率低；吸波片装在波导转换开关上使用过程中发现有黑色粉体掉落，影响产品的使用寿命。

因此，为了获得既能满足吸波性能要求，又符合机加工要求，且耐老化性能好，物理机械性能优良的吸波材料，需要一种更好的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种可薄片切割的电磁波吸波材料及其制备方法及波导转换开关，本发明提供的吸波材料既能满足产品电磁波吸波需求的情况下，还具有优良的机械性能，良好的韧性，机械加工后的环形薄片表面光洁，没有明显的气孔、开裂和掉粉现象。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种可薄片切割的电磁波吸波材料，包括吸波剂、环氧树脂、固化剂和稀释剂，所述环氧树脂与所述固化剂的重量比例为1:0.8～1，所述环氧树脂与所述稀释剂的重量比为1:0.1，所述吸波剂与所述环氧树脂、固化剂、稀释剂混合的总重量比为1:0.126～0.14；

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述固化剂为异构化液体酸酐，所述稀释剂为多元醇缩水甘油醚。

优选地，所述固化剂为504液体酸酐。

优选地，所述环氧树脂为E-51环氧树脂。

优选地，所述稀释剂为664环氧丙烷丁基醚。

优选地，所述吸波剂为羰基铁粉，所述羰基铁粉的平均粒度优选为3～4μm。

本发明还提供了一种可薄片切割的电磁波吸波材料的制备方法，包括：S1：在水浴温度为50℃～60℃条件下，将预热的环氧树脂与固化剂按照重量比1:0.8～1进行混合，然后再加入稀释剂搅拌，得到胶液，最后将预热后的吸波剂加入胶液中搅拌，搅拌完成后得到吸波材料，其中所述环氧树脂与所述稀释剂的重量比为1:0.1，所述吸波剂与所述胶液的重量比为1:0.126～0.14；

其中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述固化剂为异构化液体酸酐，所述稀释剂为多元醇缩水甘油醚。

优选地，其特征在于，还包括以下步骤：

S2：将混合后的吸波材料固化脱模，即可得到棒状的吸波材料；

S3：将棒状的吸波材料机械加工成环形薄片；

优选地，在步骤S1中预热环氧树脂和吸波剂的具体过程为：将吸波剂和环氧树脂放置在恒温烘箱中预热除潮，预热温度为105℃～115℃，保温2h。

优选地，所述步骤S2具体为：将步骤S1反应完成后的吸波材料置于模具中在110℃～120℃的条件下固化，保温2h，再升温至150℃，保温4.5h，脱模后即得到棒状的吸波材料。

优选地，所述环氧树脂为E-51环氧树脂，所述固化剂为504液体酸酐，所述稀释剂为664环氧丙烷丁基醚，所述吸波剂为羰基铁粉，所述羰基铁粉的平均粒度优选为3～4μm。

本发明还提供了一种波导转换开关，包括驱动电机和波导系统，所述波导系统包括吸波片，所述吸波片的材质为上述的可薄片切割的电磁波吸波材料。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明提供的可薄片切割电磁波吸波材料，具有优良的机械性能，韧性优，可根据需求车削切割成厚度为2mm的环形薄片，可镗孔，吸波片表面光洁，没有明显的气孔，没有开裂、掉粉现象。

同时本发明提供的吸波材料具有优良的电气性能，吸收频带宽，在频带范围为(8～12)GHz的传输损耗小于0.15dB，隔离损耗大于55dB，吸波片对电磁波具有显著的吸收能力，能够覆盖(8～12)GHz频段的吸波要求，有效地满足产品的电磁波吸波需求，且不影响产品使用寿命。

本发明提供的可薄片切割电磁波吸波材料的制备方法使用的原料成本底、易获取，制备工艺简单，耗时短，可操作性强，改善了吸波材料的脆性，加工成功率高，合格率可达100％，适合大批量生产。

附图说明

图1为本发明实施例的可薄片切割的电磁波吸波材料制备方法流程图；

图2为本发明实施例的吸波材料加工后的环形薄片的显微镜照片；

图3为本发明实施例的吸波片的传输损耗随频率变化曲线；

图4为本发明实施例的吸波片的隔离损耗随频率变化曲线。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种可薄片切割的电磁波吸波材料及其制备方法及波导转换开关作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

一种可薄片切割的电磁波吸波材料，包括吸波剂、环氧树脂、固化剂和稀释剂，环氧树脂与固化剂的重量比例为1:0.8～1，环氧树脂与稀释剂的重量比为1:0.1，环氧树脂、固化剂和稀释剂混合后的溶液为胶液，吸波剂与胶液的重量比为1:0.126～0.14；

其中，吸波剂为羰基铁粉，羰基铁粉的平均粒度为3～4μm，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，优选为E-51环氧树脂，固化剂为异构化液体酸酐，优选为504液体酸酐，稀释剂为多元醇缩水甘油醚，优选为664环氧丙烷丁基醚。

参看图1，本发明还提供了一种可薄片切割的电磁波吸波材料的制备方法，包括：S1：在水浴温度为50℃～60℃条件下，将预热的环氧树脂与固化剂按照重量比1:0.8～1进行混合，然后再加入稀释剂搅拌，得到胶液，最后将预热后的吸波剂加入胶液中搅拌，搅拌完成后得到吸波材料，其中环氧树脂与稀释剂的重量比为1:0.1，吸波剂与胶液的重量比为1:0.126～0.14；

S2：将步骤S1反应完成后的吸波材料置于模具中在110℃～120℃的条件下固化，保温2h，再升温至150℃，保温4.5h，脱模后即得到棒状的吸波材料；

S3：将棒状的吸波材料机械加工成环形薄片；

其中，在步骤S1中预热环氧树脂和吸波剂的具体过程为：将吸波剂和环氧树脂放置在恒温烘箱中预热除潮，预热温度为105℃～115℃，保温2h。

实施例1

将羰基铁粉750g、E-51环氧树脂50g放入烘箱，110℃，保温2h；水浴温度为50℃～60℃条件下，将预热的E-51环氧树脂与40g的504液体酸酐进行混合，然后再加入5g的664环氧丙烷丁基醚搅拌均匀，得到胶液，最后将预热后的羰基铁粉加入胶液中搅拌，搅拌完成后得到吸波材料；

将完成后的吸波材料置于模具中在110℃～120℃的条件下固化，保温2h，再升温至150℃，保温4.5h，脱模后即得到棒状的吸波材料；

将棒状的吸波材料机械加工成厚度2mm，外圆直径φ55mm，内圆直径φ28mm，可镗孔的环形薄片，也成为吸波片；

图2为得到的环形薄片的显微镜照片，从图上看到得到的环形薄片表面光洁，没有明显的气孔，没有开裂、掉粉现象。

本实施例中选择了504液体酸酐作为吸波材料制作的固化剂，它是一种改性的异构化液体酸酐，与环氧树脂中的环氧基、羟基发生加成反应开环聚合，生成具有高交联密度、三向网状结构的高分子聚合物，改善固化产物主链运动困难，降低刚性，不会脆而硬。它带有能与环氧树脂反应的基团，在固化产物中以化学键相结合能长久起到柔韧性的作用。

另外，稀释剂选择了664环氧丙烷丁基醚，它不仅可以调节胶液的粘度，提高混合的稀释效果，使吸波剂与环氧树脂胶混合更均匀。它的分子端基有二个或以上环氧基，参与固化反应。它参与的固化反应不会造成链终止，可以保持链增长，固化物分子量可以达到很高，保持其物理性能。活性稀释剂的分子结构中脂肪链越长，增柔性越强。固化后能结合到环氧树脂中，与环氧树脂相溶，提高固化产物的韧性、改善力学性能和加工性能。

并且504酸酐常温即可使用，不需要加热熔融，与664环氧丙烷丁基醚一起加入环氧树脂，改善混合产物的粘度，固化过程容易控制，降低脆性，增加韧性。

同时采用本实施例提供的成分制作吸波材料，不会因固化剂、稀释剂在加热过程中产生气体挥发，改变吸波材料的重量，影响材料的制作，过程可控，大大缩短了制作时间，提高生产效率。

图3为制得的吸波片传输损耗随频率的变化曲线，图4为制得的吸波片间隔损耗随频率的变化曲线，从图3和图4中可以看出，在频带范围为8～12GHz的传输损耗小于0.15dB，隔离损耗大于55dB，吸波片对电磁波具有显著的吸收能力，能够覆盖8～12GHz频段的吸波要求，有效地满足产品的电磁波吸波需求，且不影响产品使用寿命。

需要说明的是传输损耗定义为波导转换开关输出端P1与输入端P0所接受的功率之比，隔离损耗定义为波导转换开关隔离端P2与输入端P0在匹配的负载所接受的功率之比。

随着现代技术的发展特别是抗干扰性能的提高，要求的工作频带越来越宽，灵敏度越来越高，在更宽频带内实现低损耗传输和高损耗隔离，这对波导转换开关宽频带性能提出更高的要求。

波导转换开关由驱动电机和波导系统两部分组成，波导系統由波导定子和波导转子组成。波导定子为外方内圆的正方形。在正方形四条边的中央设有四个波导窗，波导转子为圆形，内部设有两个弯曲波导通道。当波导定子上任意两个波导窗与波导转子的弯曲波导通道相通即为传输通道，不相通的即为隔离通道。两者之间需要留有一定的间隙，使得波导转子在驱动电机的带动下，实现按需选择传输通道。但间隙的存在会形成泄露通道，泄露的电磁波会在不同通道间形成串扰，降低各通道间的宽频带隔离度。本实施例的吸收片装入波导定子中，实现在宽频带中传输通道的低传输损耗和其余通道的高隔离损耗。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明做出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种可薄片切割的电磁波吸波材料，其特征在于，包括吸波剂、环氧树脂、固化剂和稀释剂，所述环氧树脂与所述固化剂的重量比例为1:0.8～1，所述环氧树脂与所述稀释剂的重量比为1:0.1，所述吸波剂与所述环氧树脂、固化剂、稀释剂混合后的总重量比为1:0.126～0.14；

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述固化剂为异构化液体酸酐，所述稀释剂为多元醇缩水甘油醚。

2.根据权利要求1所述的可薄片切割的电磁波吸波材料，其特征在于，所述固化剂为504液体酸酐。

3.根据权利要求1所述的可薄片切割的电磁波吸波材料，其特征在于，所述环氧树脂为E-51环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的可薄片切割的电磁波吸波材料，其特征在于，所述稀释剂为664环氧丙烷丁基醚。

5.一种可薄片切割的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，包括：S1：在水浴温度为50℃～60℃条件下，将预热的环氧树脂与固化剂按照重量比1:0.8～1进行混合，然后再加入稀释剂搅拌，得到胶液，最后将预热后的吸波剂加入胶液中搅拌，搅拌完成后得到吸波材料，其中所述环氧树脂与所述稀释剂的重量比为1:0.1，所述吸波剂与所述胶液的重量比为1:0.126～0.14；

其中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述固化剂为异构化液体酸酐，所述稀释剂为多元醇缩水甘油醚。

6.根据权利要求5所述的可薄片切割的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S2：将混合后的吸波材料固化脱模，即可得到棒状的吸波材料；

S3：将棒状的吸波材料机械加工成环形薄片。

7.根据权利要求5所述的可薄片切割的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中预热环氧树脂和吸波剂的具体过程为：将吸波剂和环氧树脂放置在恒温烘箱中预热除潮，预热温度为105℃～115℃，保温2h。

8.根据权利要求6所述的可薄片切割的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：将步骤S1反应完成后的吸波材料置于模具中在110℃～120℃的条件下固化，保温2h，再升温至150℃，保温4.5h，脱模后即得到棒状的吸波材料。

9.根据权利要求5所述的可薄片切割的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为E-51环氧树脂，所述固化剂为504液体酸酐，所述稀释剂为664环氧丙烷丁基醚。

10.一种波导转换开关，其特征在于，包括驱动电机和波导系统，所述波导系统包括吸波片，所述吸波片的材质为权利要求1-4任意一项所述的可薄片切割的电磁波吸波材料。

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