CN113665186A - 一种宽频贴附式弹性吸波薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于吸波材料制备技术领域，公开了一种宽频贴附式弹性吸波薄膜及其制备方法，所述弹性吸波薄膜包含透波层、吸波材料层、反射材料层；所述弹性吸波薄膜各层中，基体均为柔性树脂，其中透波层中增强体选自玻璃纤维毡，吸波材料层中的增强体选自改性纤维毡，反射材料层中的增强体选自碳纤维预制体，所述弹性吸波薄膜的厚度≤2mm。所述吸波薄膜为宽频带(4～18、26.5～40GHz)吸波、贴附式弹性体复合材料。其制备方法为：将反射层、吸波材料层和基体透波材料层铺层后，用手糊、OoA或真空灌注柔性树脂而成，于80℃～120℃，100min～200min下固化。所述宽频带贴附式弹性吸波薄膜，厚度薄、重量轻、易施工，并具有优异的吸波性能，制备方法简单，成本低。

Description

一种宽频贴附式弹性吸波薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于吸波材料技术领域，具体涉及一种宽频贴附式弹性吸波薄膜及其制备方法。
背景技术
当今世界军事科技技术的迅猛发展，侦察和打击能力也得到了迅猛发展，为了提高武器装备的战场生存能力，对隐身材料需求越来越多样化。现有吸波薄膜基本为热固性硬质材料，吸波薄膜存在制作成本高、工艺复杂等缺点，后期施工使用不方便，难以满足现今武器装备对隐身材料厚度薄、重量轻、易施工、易维修的要求。而且现有的技术所制备的吸波薄膜一般在8～12GHz、8～18GHz波段范围内反射率均小于-8dB，存在吸波频带窄的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种厚度薄、重量轻、吸波频带宽、柔性化的贴附式弹性吸波薄膜及其制备方法。本发明所提供的宽频贴附式弹性吸波薄膜厚度≤2mm，采用多层改性纤维毡作为吸波层，通过柔性树脂及玻璃纤维毡的协同可实现4～18、26.5～40GHz宽频带吸波、成品具有弹性、柔韧性，方便后期施工，尤其是边边角角等棱角，可实现直接贴附，施工效率大大提高。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，
本发明一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，所述弹性吸波薄膜包含透波层、吸波材料层、反射材料层；所述弹性吸波薄膜各层中，基体均为柔性树脂，其中透波层中增强体选自玻璃纤维毡，吸波材料层中的增强体选自改性纤维毡，反射材料层中的增强体选自碳纤维预制体，所述弹性吸波薄膜的厚度≤2mm。
本发明中，柔性树脂购买于徐州鸿丰高分子材料有限公司，型号为6094E，外观为半透明液体，固含量为100％，其具有良好耐温性以及柔韧性能。发明人尝试了大量的树脂，发现采用该型号的柔性树脂，最终所得宽频贴附式弹性吸波薄膜性能最优。
优选的方案，所述柔性树脂的粘度为40000～80000mPa·s/25℃。
优选的方案，所述弹性吸波薄膜中，最底层为反射层，其余部份为由透波层与吸波材料层交替层叠而得，且弹性吸波薄膜中的最顶层与次底层均为透波层。
进一步的优选，所述反射层中由1～2层碳纤维预制体与柔性树脂固化而得，反射层的厚度为0.05mm～0.2mm。
进一步的优选，所述任意一层透波层由1～5层玻璃纤维毡与柔性树脂固化而得，任意一层透波层的厚度为0.05mm～0.5mm，总厚度为1mm～1.5mm。
进一步的优选，所述任意一层吸波材料层由1～3层改性纤维毡与柔性树脂固化而得，任意一层吸波材料层的厚度为0.01mm～0.3mm，总厚度为0.8～0.4mm。
优选的方案，所述吸波材料层的方阻值在200～1200Ω/□。
优选的方案，所述改性纤维毡的制备过程为，将增稠剂、表面活性剂、偶联剂混合获得混合物，调节浆料pH为2～5，然后加入水，获得浆料，再于浆料中加入短切碳纤维纤维、玻璃纤维混合获得预用浆料，将预用浆料分散，然后通过喷枪将预用浆料喷射至网板上，喷淋或浸泡获得脱水后的纤维毡，再加上树脂即得改性纤维毡。
所述增稠剂选自羟乙基纤维素，在预用浆料中的质量分数为0.3％～0.5％
所述表面活性剂选自PEG-600，在预用浆料中的质量分数为0.8％～1.3％
所述偶联剂选自KH-560环氧基硅烷偶联剂，在预用浆料中的质量分数为0.1％～0.4％
所述短切碳纤维纤维与玻璃纤维的长度均为1～10mm
短切碳纤维纤维与玻璃纤维两者的比例为0.1～10：100，优选为0.4～5:100。
所述短切碳纤维纤维和玻璃纤维在预用浆料中的质量分数为0.4～5％，优选为0.6～3％。
通过上述方法制备的改性纤维毡可以控制碳纤维变量定制不同介电常数的改性纤维毡，为产品电性能设计提供更宽范围的选择。
优选的方案，所述弹性吸波薄膜的面密度≤4Kg/m2。
本发明一种宽频贴附式弹性吸波薄膜的制备方法，包括如下步骤：将透波层、吸波材料层、反射层的增强体按设计方案铺层并加入柔性树脂后，于80℃～120℃，固化100min～200min即得。
在实际操作过程中，可采用手糊、OoA、真空灌注等工艺完成制备过程，其中当采用手粘工艺时，在平整干净的平台上铺一层离型膜，按每层增强体按设计方案铺层后定量手涂柔性树脂，用环氧板刮平，压机压实，再固化。当采用OoA工艺时，将反射层、吸波材料层和基体透波材料层均先采用柔性树脂先制成预浸料，再铺层，然后固化。当采用真空灌注工艺时，先将透波层、吸波材料层、反射层的增强体按设计方案铺层，再柔性树脂真空灌注而成，固化而得。
本发明提供了一种宽频带吸波、贴附式弹性体复合材料，本发明以柔性树脂为基体，具备对多个主频段吸波，且柔性好，非常容易适用于设备外形复杂的贴敷应用环境，具有制备工艺简单、成本低的特点，极具应用前景。
在本发明的优选方案中，弹性吸波薄膜在频率2～4GHz雷达反射率均值小于-2dB，4～8GHz小于-6dB，在频率8～12GHz、12～18GHz和26.5～40GHz雷达反射率均值皆小于-10dB，具有优异的吸波效果。
附图说明
图1：本发明所提供的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜的结构示意图，其中图中1:透波层，2:吸波材料层，3:反射层。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明的保护范围。
在以下实施例中：柔性树脂购买于徐州鸿丰高分子材料有限公司，型号为6094E，外观为半透明液体，固含量为100％，粘度为80000mPa·s/25℃。
实施例1：
所述改性纤维毡的制备过程为：将增稠剂羟乙基纤维素0.4％、表面活性剂PEG-600 1.2％、KH-560环氧基硅烷偶联剂0.2％混合获得混合物，调节浆料pH为3，然后加入水，获得浆料，再于浆料中加入长度为5mm的短切碳纤维纤维以及玻璃纤维，其中短切碳纤维纤维与玻璃纤维的质量比为1:100，混合获得预用浆料，预用浆料中，羟乙基纤维素的质量分数为0.4％，PEG-600的质量分数为1.2％，环氧基硅烷偶联剂的质量分数为0.2％，短切碳纤维纤维和玻璃纤维的质量分数为0.6％，将预用浆料分散，然后通过喷枪将预用浆料喷射至网板上，喷淋或浸泡获得脱水后的纤维毡，再喷洒3％的PVA粘合剂即得改性纤维毡。
一种上述本实施例的弹性吸波薄膜的手糊制备方法，包括以下步骤：
步骤1：裁剪玻璃纤维毡、改性纤维毡、碳纤维毡，备好料。在平整干净的平台上铺一层离型膜，将上述玻璃纤维毡、改性纤维毡、碳纤维毡铺层，6层玻璃纤维毡、4层改性纤维毡交替铺层，改性纤维毡方阻值为800Ω/□。
步骤2：每层手涂柔性树脂480g/m2，然后盖一层离型膜，用环氧板刮平，赶走薄膜内所有气泡，压实，然后放置于压机，2mm垫块。
步骤3：80℃～120℃，100min～200min下固化，固化后按要求尺寸切成合适大小，测试反射率。
本实施方案制备的弹性吸波薄膜的面密度为3.8Kg/m2,2～4GHz雷达反射率均值小于-2dB，4～8GHz小于-5dB、在频率8～12GHz、12～18GHz和26.5～40GHz雷达反射率均值皆小于-10dB，具有优异的吸波效果。
实施例2：
所述改性纤维毡的制备过程为：将增稠剂羟乙基纤维素0.4％、表面活性剂PEG-600 1.2％、KH-560环氧基硅烷偶联剂0.2％混合获得混合物，调节浆料pH为3，然后加入水，获得浆料，再于浆料中加入长度为5mm的短切碳纤维纤维以及玻璃纤维，其中短切碳纤维纤维与玻璃纤维的质量比为4:100，混合获得预用浆料，预用浆料中，羟乙基纤维素的质量分数为0.4％，PEG-600的质量分数为1.2％，环氧基硅烷偶联剂的质量分数为0.2％，短切碳纤维纤维和玻璃纤维的质量分数为0.6％，将预用浆料分散，然后通过喷枪将预用浆料喷射至网板上，喷淋或浸泡获得脱水后的纤维毡，再喷洒3％的PVA粘合剂即得改性纤维毡。
一种上述本实施例的弹性吸波薄膜的OoA制备方法，包括以下步骤：
步骤1：裁剪玻璃纤维毡预浸料、改性纤维毡预浸料、碳纤维毡预浸料，备好料。在平整干净的平台上铺一层离型膜，周围用密封胶粘接在平台上，将上述玻璃纤维毡预浸料、改性纤维毡预浸料、碳纤维毡预浸料铺层。8层玻璃纤维毡、3层改性纤维毡交替铺层，改性纤维毡方阻值为1200Ω/□。
步骤2：在最上方上面铺一层脱模布，放入抽气管，用双层密封袋密封。
步骤3：真空袋压，80℃～120℃，100min～200min下固化，固化后按要求尺寸切成合适大小，测试反射率。
本实施方案制备的弹性吸波薄膜的面密度为3.4Kg/m2,2～4GHz雷达反射率均值小于-2dB，4～8GHz小于-6dB、在频率8～12GHz、12～18GHz和26.5～40GHz雷达反射率均值皆小于-10dB，具有优异的吸波效果。
实施例3：
所述改性纤维毡的制备过程为：将增稠剂羟乙基纤维素0.4％、表面活性剂PEG-600 1.2％、KH-560环氧基硅烷偶联剂0.2％混合获得混合物，调节浆料pH为3，然后加入水，获得浆料，再于浆料中加入长度为7mm的短切碳纤维纤维以及玻璃纤维，其中短切碳纤维纤维与玻璃纤维的质量比为0.4:100，混合获得预用浆料，预用浆料中，羟乙基纤维素的质量分数为0.4％，PEG-600的质量分数为1.2％，环氧基硅烷偶联剂的质量分数为0.2％，短切碳纤维纤维和玻璃纤维的质量分数为0.6％，将预用浆料分散，然后通过喷枪将预用浆料喷射至网板上，喷淋或浸泡获得脱水后的纤维毡，再喷洒3％的PVA粘合剂即得改性纤维毡。
一种上述本实施例的弹性吸波薄膜的真空灌注制备方法，包括以下步骤：
步骤1：裁剪玻璃纤维毡、改性纤维毡、碳纤维毡，备好料。在平整干净的平台上铺一层离型膜，周围用密封胶粘接在平台上，将上述玻璃纤维毡、改性纤维毡、碳纤维毡铺层。2层玻璃纤维毡、1层改性纤维毡交替铺层，共8层玻璃纤维毡、3层改性纤维毡，纤维毡方阻值为600Ω/□。
步骤2：在最上方上面铺一层脱模布，在脱模布上面铺一层导流网，放入抽气管、导胶管，用双层密封袋密封。
步骤3：配制柔性树脂，80℃～120℃，100min～200min下固化，固化后按要求尺寸切成合适大小，测试反射率。
本实施方案制备的弹性吸波薄膜的面密度为3.6Kg/m2,2～4GHz雷达反射率均值小于-1dB，4～8GHz小于-5dB、在频率8～12GHz、12～18GHz和26.5～40GHz雷达反射率均值皆小于-10dB，具有优异的吸波效果。
对比例1
其他条件均与实施例3相同，仅是固化方式不同，对比例所述固化方式为120℃、60min下固化，冷却后发现吸波薄膜未完全固化。
对比例2
其他条件均与实施例3相同，仅是将玻璃纤维毡换为玻纤布，固化成型后，发现吸波薄膜弹性较差，柔性树脂性能被束缚。
对比例3
其他条件均与实施例3相同，仅是将柔性树脂换为惠柏环氧树脂807A，固化成型后，发现吸波薄膜为硬质薄膜，完全无弹性。
对比例4
其他条件均与实施例3相同，仅是将改性纤维毡换为市售普通纤维毡，固化成型后，本对比方案制备的弹性吸波薄膜的面密度为3.7Kg/m2,2～8GHz雷达反射率为-1dB，在频率8～12GHz、12～18GHz和26.5～40GHz雷达反射率均值-5dB，性能较实施例3差别较大。
最后需要说明，上述案例描述仅为本发明的较佳实施案例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明原理及权利要求的前提下，可以做出多种类似的变换，这些变换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，其特征在于：所述弹性吸波薄膜包含透波层、吸波材料层、反射材料层；所述弹性吸波薄膜各层中，基体均为柔性树脂，其中透波层中增强体选自玻璃纤维毡，吸波材料层中的增强体选自改性纤维毡，反射材料层中的增强体选自碳纤维预制体，所述弹性吸波薄膜的厚度≤2mm。
2.根据权利要求1所述的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，其特征在于：所述柔性树脂的粘度为40000～80000mPa·s/25℃。
3.根据权利要求1所述的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，其特征在于：所述弹性吸波薄膜中，最底层为反射层，其余部份为由透波层与吸波材料层交替层叠而得，且弹性吸波薄膜中的最顶层与次底层均为透波层。
4.根据权利要求3所述的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，其特征在于：所述反射层中由1～2层碳纤维预制体与柔性数脂固化而得，反射层的厚度为0.05mm～0.2mm；所述任意一层透波层由1～5层玻璃纤维毡与柔性数脂固化而得，任意一层透波层的厚度为0.05mm～0.5mm，总厚度为1mm～1.5mm；所述任意一层吸波材料层由1～3层改性纤维毡与柔性数脂固化而得，任意一层吸波材料层的厚度为0.01mm～0.3mm，总厚度为0.8～0.4mm。
5.根据权利要求1所述的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，其特征在于：所述吸波材料层的方阻值在200～1200Ω/□。
6.根据权利要求1所述的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，其特征在于：所述的制备过程为，将增稠剂、表面活性剂、偶联剂混合获得混合物，调节浆料pH为2～5，然后加入水，获得浆料，再于浆料中加入短切碳纤维纤维、玻璃纤维混合获得预用浆料，将预用浆料分散，然后通过喷枪将预用浆料喷射至网板上，喷淋或浸泡获得脱水后的纤维毡，再加上树脂即得改性纤维毡。
7.根据权利要求6所述的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，其特征在于：所述增稠剂选自羟乙基纤维素，在预用浆料中的质量分数为0.3％～0.5％，所述表面活性剂选自PEG-600，在预用浆料中的质量分数为0.8％～1.3％，所述偶联剂选自KH-560环氧基硅烷偶联剂，在预用浆料中的质量分数为0.1％～0.4％。
8.根据权利要求6所述的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，其特征在于：所述短切碳纤维纤维与玻璃纤维的长度均为1～10mm；短切碳纤维纤维与玻璃纤维两者的比例为0.1～10：100，所述短切碳纤维纤维和玻璃纤维在预用浆料中的质量分数为0.4～5％。
9.根据权利要求1所述的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜，其特征在于：所述弹性吸波薄膜的面密度≤4Kg/m2。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种宽频贴附式弹性吸波薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将透波层、吸波材料层、反射层的增强体按设计方案铺层并加入柔性树脂后，于80℃～120℃，固化100min～200min即得。
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