CN113372638A - 一种热塑性吸波材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热塑性吸波材料及其制备方法，该热塑性吸波材料，包括：增强纤维布；热塑性吸波薄膜，其位于所述增强纤维布上下侧面。本发明的热塑性吸波材料，采用线性分子结构的热塑性树脂作为粘合剂基体材料，具有良好的韧性，可以大幅度提高热塑性吸波材料的抗冲击性能和抗损伤容限，热塑性吸波材料还可多次加工成型，也可回收利用，有利于保护环境，节约资源；本发明的热塑性吸波材料与现有的热固性吸波材料相比，热塑性吸波材料只需常温存储，并且存储期限没有限制。

Description

一种热塑性吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸波材料技术领域，尤其涉及一种热塑性吸波材料及其制备方法。
背景技术
吸波复合材料是一种具有一定独立的承载防护能力的结构型功能材料，用这种材料工艺制成的结构部件可取代或部分替换目标本体上对应的金属结构，从而降低目标被雷达探测的隐身性能。因此，可以同时兼顾吸波和承受载荷的结构型吸波材料一经出现，就显示了它作为雷达波段隐身材料在武器装备上使用的优越性，在满足隐身需求的同时，大幅度降低了武器装备的结构重量，受到了国内外的高度重视，并迅速发展而进入工程应用阶段。
吸波复合材料与普通复合材料的区别在于材料层中需要掺入一定比例的雷达吸波剂。只有当雷达吸波剂能够定量、均匀地分布于复合材料的各结构层中，才能得到所设计的复合材料吸波性能。因此，吸波复合材料作为树脂基复合材料的一个特殊领域，其预浸料制备工艺由于要保证材料吸波性能及其稳定性而使得其与现有的复合材料预浸料制备工艺有显著不同的工艺要求。
现有的热固性吸波材料存在一些无法避免的缺陷：热固性吸波材料通常需要低温存储，且存储时间非常有限；热固性树脂的网状交联结构使其韧性不足、损伤容限较低；热固性吸波复合材料只能一次加热定型，不能二次加工，其废物也不可回收再利用，不仅污染环境，而且会造成资源的大量浪费。因此，热固性吸波预浸料的使用受到极大的限制。
基于目前的热固性吸波材料存在的技术缺陷，有必要对此进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种热塑性吸波材料及其制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种热塑性吸波材料，包括：
增强纤维布；
热塑性吸波薄膜，其位于所述增强纤维布上下侧面。
优选的是，所述的热塑性吸波材料，所述增强纤维布包括石英纤维布、玻璃纤维布、玄武岩纤维布、芳纶纤维布、超高分子量聚乙烯纤维布的一种。
优选的是，所述的热塑性吸波材料，所述热塑性吸波薄膜由雷达吸波剂和热塑性树脂制备而成。
优选的是，所述的热塑性吸波材料，所述雷达吸波剂在所述热塑性吸波薄膜中的质量比为0.5％～30％。
优选的是，所述的热塑性吸波材料，所述雷达吸波剂包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、纤维炭黑中的一种或几种。
优选的是，所述的热塑性吸波材料，所述热塑性树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚醚醚酮中的一种或几种。
优选的是，所述的热塑性吸波材料，所述增强纤维布的厚度为0.05mm～0.3mm。
优选的是，所述的热塑性吸波材料，所述热塑性吸波薄膜的厚度为0.1mm～0.3mm。
第二方面，本发明还提供了一种热塑性吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
将雷达吸波剂和热树脂树脂置于搅拌机中混合均匀；
将混合均匀后的物料置于流延机中，制备得到热塑性吸波薄膜；
将热塑性吸波薄膜分别置于增强纤维布上下侧面，采用热压熔融浸渍工艺即制备得到热塑性吸波材料。
优选的是，所述的热塑性吸波材料的制备方法，热压熔融浸渍工艺中，热压温度为110℃～380℃，热压压力为0.3KPa～0.8KPa。
本发明的一种热塑性吸波材料及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的热塑性吸波材料，采用线性分子结构的热塑性树脂作为粘合剂基体材料，具有良好的韧性，可以大幅度提高热塑性吸波材料的抗冲击性能和抗损伤容限，热塑性吸波材料还可多次加工成型，也可回收利用，有利于保护环境，节约资源；本发明的热塑性吸波材料与现有的热固性吸波材料相比，热塑性吸波材料只需常温存储，并且存储期限没有限制；
(2)本发明的热塑性吸波材料的制备方法，通过将热塑性吸波薄膜分别置于增强纤维布上下侧面，采用热压熔融浸渍工艺即制备得到热塑性吸波材料，热压熔融浸渍的工艺方法艺可实现连续化生产，生产效率高、周期短，且生产过程绿色无污染；本发明的热塑性吸波材料经过热压成型后制备得到的吸波板具有良好的吸波性能。
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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明其中一个实施例中热塑性吸波材料的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种热塑性吸波材料，如图1所示，包括：
增强纤维布1；
热塑性吸波薄膜2，其位于增强纤维布1上下侧面。
在一些实施例中，增强纤维布2包括石英纤维布、玻璃纤维布、玄武岩纤维布、芳纶纤维布、超高分子量聚乙烯纤维布的一种。
本申请的热塑性吸波材料，采用线性分子结构的热塑性树脂作为粘合剂基体材料，具有良好的韧性，可以大幅度提高热塑性吸波材料的抗冲击性能和抗损伤容限，热塑性吸波材料还可多次加工成型，也可回收利用，有利于保护环境，节约资源。
在一些实施例中，热塑性吸波薄膜2由雷达吸波剂和热塑性树脂制备而成。
在一些实施例中，雷达吸波剂在热塑性吸波薄膜中的质量比为0.5％～30％。
在一些实施例中，雷达吸波剂包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、纤维炭黑中的一种或几种。
在一些实施例中，热塑性树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚醚醚酮中的一种或几种。
在一些实施例中，增强纤维布1的厚度为0.05mm～0.3mm。
在一些实施例中，热塑性吸波薄膜2的厚度为0.1mm～0.3mm。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了上述热塑性吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将雷达吸波剂和热树脂树脂置于搅拌机中混合均匀；
S2、将混合均匀后的物料置于流延机中，制备得到热塑性吸波薄膜；
S3、将热塑性吸波薄膜分别置于增强纤维布上下侧面，采用热压熔融浸渍工艺即制备得到热塑性吸波材料。
在一些实施例中，热压熔融浸渍工艺中，热压温度为110℃～380℃，热压压力为0.3KPa～0.8KPa。
本申请的热塑性吸波材料的制备方法，通过将热塑性吸波薄膜分别置于增强纤维布上下侧面，采用热压熔融浸渍工艺即制备得到热塑性吸波材料，热压熔融浸渍的工艺方法艺可实现连续化生产，生产效率高、周期短，且生产过程绿色无污染，复合国家的环保政策。本申请制备得到的热塑性吸波材料与现有的热固性吸波材料相比，热塑性吸波材料只需常温存储，并且存储期限没有限制。
以下进一步以具体实施例说明本申请的热塑性吸波材料的制备方法。
实施例1
本申请实施例提供了一种热塑性吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将0.5重量份的碳纳米管和99.5重量份的聚乙烯颗粒投入到混合机中混合均匀，备用；
S2、将S1中混合均匀的物料加入至到流延机中，挤出流延制备得到热塑性吸波薄膜；其中流延机螺杆各段温度设定为：T1＝120℃，T2＝140℃，T3＝140℃，涂布头温度设定为T4＝150℃，涂布头间隙设定为0.12mm，挤出机转速为R＝350r·min-1；将挤出流延的薄膜经冷却辊冷却定型后，得到厚度为0.1mm的热塑性吸波薄膜；需要指出的是本申请实施例中流延机的螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段，T1对应加料段、T2对应压缩段、T3对应均化段；
S3、将S2中制备得到的0.1mm的热塑性吸波薄膜分别设置在厚度为0.05mm的石英纤维布上下表面，采用热压熔融浸渍的工艺方法制备得到热塑性吸波材料，其中热压温度为160℃，热压压力为0.3KPa。
实施例2
本申请实施例提供了一种热塑性吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将30重量份的导电炭黑和70重量份的聚氯乙烯颗粒投入到混合机中混合均匀，备用；
S2、将S1中混合均匀的物料加入至到流延机中，挤出流延制备得到热塑性吸波薄膜；其中流延机螺杆各段温度设定为：T1＝80℃，T2＝100℃，T3＝120℃，涂布头温度设定为T4＝120℃，涂布头间隙设定为0.33mm，挤出机转速为R＝300r·min-1；将挤出流延的薄膜经冷却辊冷却定型后，得到厚度为0.3mm的热塑性吸波薄膜；需要指出的是本申请实施例中流延机的螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段，T1对应加料段、T2对应压缩段、T3对应均化段；
S3、将S2中制备得到的0.3mm的热塑性吸波薄膜分别设置在厚度为0.1mm的玻璃纤维布上下表面，采用热压熔融浸渍的工艺方法制备得到热塑性吸波材料，其中热压温度为110℃，热压压力为0.5KPa。
实施例3
本申请实施例提供了一种热塑性吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将5重量份的石墨烯和95重量份的聚丙烯颗粒投入到混合机中混合均匀，备用；
S2、将S1中混合均匀的物料加入至到流延机中，挤出流延制备得到热塑性吸波薄膜；其中流延机螺杆各段温度设定为：T1＝140℃，T2＝160℃，T3＝160℃，涂布头温度设定为T4＝160℃，涂布头间隙设定为0.25mm，挤出机转速为R＝380r·min-1；将挤出流延的薄膜经冷却辊冷却定型后，得到厚度为0.23mm的热塑性吸波薄膜；需要指出的是本申请实施例中流延机的螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段，T1对应加料段、T2对应压缩段、T3对应均化段；
S3、将S2中制备得到的0.23mm的热塑性吸波薄膜分别设置在厚度为0.3mm的玄武岩纤维布上下表面，采用热压熔融浸渍的工艺方法制备得到热塑性吸波材料，其中热压温度为160℃，热压压力为0.8KPa。
实施例4
本申请实施例提供了一种热塑性吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将10重量份的石墨烯和90重量份的聚酰胺颗粒投入到混合机中混合均匀，备用；
S2、将S1中混合均匀的物料加入至到流延机中，挤出流延制备得到热塑性吸波薄膜；其中流延机螺杆各段温度设定为：T1＝200℃，T2＝220℃，T3＝240℃，涂布头温度设定为T4＝240℃，涂布头间隙设定为0.2mm，挤出机转速为R＝400r·min-1；将挤出流延的薄膜经冷却辊冷却定型后，得到厚度为0.18mm的热塑性吸波薄膜；需要指出的是本申请实施例中流延机的螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段，T1对应加料段、T2对应压缩段、T3对应均化段；
S3、将S2中制备得到的0.18mm的热塑性吸波薄膜分别设置在厚度为0.25mm的芳纶纤维布上下表面，采用热压熔融浸渍的工艺方法制备得到热塑性吸波材料，其中热压温度为240℃，热压压力为0.8KPa。
实施例5
本申请实施例提供了一种热塑性吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将18重量份的纤维炭黑(具体型号为N220)和82重量份的聚苯乙烯颗粒投入到混合机中混合均匀，备用；
S2、将S1中混合均匀的物料加入至到流延机中，挤出流延制备得到热塑性吸波薄膜；其中流延机螺杆各段温度设定为：T1＝220℃，T2＝240℃，T3＝250℃，涂布头温度设定为T4＝240℃，涂布头间隙设定为0.25mm，挤出机转速为R＝320r·min-1；将挤出流延的薄膜经冷却辊冷却定型后，得到厚度为0.23mm的热塑性吸波薄膜；需要指出的是本申请实施例中流延机的螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段，T1对应加料段、T2对应压缩段、T3对应均化段；
S3、将S2中制备得到的0.23mm的热塑性吸波薄膜分别设置在厚度为0.18mm的石英纤维布上下表面，采用热压熔融浸渍的工艺方法制备得到热塑性吸波材料，其中热压温度为240℃，热压压力为0.6KPa。
实施例6
本申请实施例提供了一种热塑性吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将15重量份的导电炭黑和85重量份的聚醚醚酮颗粒投入到混合机中混合均匀，备用；
S2、将S1中混合均匀的物料加入至到流延机中，挤出流延制备得到热塑性吸波薄膜；其中流延机螺杆各段温度设定为：T1＝350℃，T2＝360℃，T3＝380℃，涂布头温度设定为T4＝380℃，涂布头间隙设定为0.23mm，挤出机转速为R＝400r·min-1；将挤出流延的薄膜经冷却辊冷却定型后，得到厚度为0.2mm的热塑性吸波薄膜；需要指出的是本申请实施例中流延机的螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段，T1对应加料段、T2对应压缩段、T3对应均化段；
S3、将S2中制备得到的0.2mm的热塑性吸波薄膜分别设置在厚度为0.2mm的玻璃纤维布上下表面，采用热压熔融浸渍的工艺方法制备得到热塑性吸波材料，其中热压温度为280℃，热压压力为0.8KPa。
将实施例1中制备得到的热塑性吸波材料，两层叠加在一起，经过热压成型制备得到吸波板，其中，热压压力为15MPa、温度为140℃、热压时间为20min。经测试该吸波板在8GHz～18GHz波段范围内反射率≤-5dB。
将实施例2中制备得到的热塑性吸波材料，五层叠加在一起，经过热压成型制备得到吸波板，其中，热压压力为15MPa、温度为120℃、热压时间为15min。经测试该吸波板在8GHz～12GHz波段范围内反射率≤-18dB。
将实施例3中制备得到的热塑性吸波材料，两层叠加在一起，经过热压成型制备得到吸波板，其中，热压压力为15MPa、温度为160℃、热压时间为20min。经测试该吸波板在12GHz～18GHz波段范围内反射率≤-25dB。
将实施例4中制备得到的热塑性吸波材料，五层叠加在一起，经过热压制备得到吸波板，其中，热压压力为15MPa、温度为240℃、热压时间为25min。经测试该吸波板在4GHz～18GHz波段范围内反射率≤-12dB。
将实施例5中制备得到的热塑性吸波材料，四层叠加在一起，经过热压成型制备得到吸波板，其中，热压压力为15MPa、温度为240℃、热压时间为15min。经测试该吸波板在4GHz～8GHz波段范围内反射率≤-10dB，在8GHz～12GHz波段范围内反射率≤-15dB。
将实施例6中制备得到的热塑性吸波材料，十层叠加在一起，经过热压成型制备得到吸波板，其中，热压压力为15MPa、温度为380℃、热压时间为20min。经测试该吸波板在2GHz～8GHz波段范围内反射率≤-12dB，在8GHz～18GHz波段范围内反射率≤-23dB。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热塑性吸波材料，其特征在于，包括：
增强纤维布；
热塑性吸波薄膜，其位于所述增强纤维布上下侧面。
2.如权利要求1所述的热塑性吸波材料，其特征在于，所述增强纤维布包括石英纤维布、玻璃纤维布、玄武岩纤维布、芳纶纤维布、超高分子量聚乙烯纤维布的一种。
3.如权利要求1所述的热塑性吸波材料，其特征在于，所述热塑性吸波薄膜由雷达吸波剂和热塑性树脂制备而成。
4.如权利要求3所述的热塑性吸波材料，其特征在于，所述雷达吸波剂在所述热塑性吸波薄膜中的质量比为0.5％～30％。
5.如权利要求3所述的热塑性吸波材料，其特征在于，所述雷达吸波剂包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、纤维炭黑中的一种或几种。
6.如权利要求3所述的热塑性吸波材料，其特征在于，所述热塑性树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚醚醚酮中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的热塑性吸波材料，其特征在于，所述增强纤维布的厚度为0.05mm～0.3mm。
8.如权利要求1所述的热塑性吸波材料，其特征在于，所述热塑性吸波薄膜的厚度为0.1mm～0.3mm。
9.一种热塑性吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将雷达吸波剂和热树脂树脂置于搅拌机中混合均匀；
将混合均匀后的物料置于流延机中，制备得到热塑性吸波薄膜；
将热塑性吸波薄膜分别置于增强纤维布上下侧面，采用热压熔融浸渍工艺即制备得到热塑性吸波材料。
10.如权利要求9所述的热塑性吸波材料的制备方法，其特征在于，热压熔融浸渍工艺中，热压温度为110℃～380℃，热压压力为0.3KPa～0.8KPa。
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