CN114085041A - 吸波玻璃微珠及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种吸波玻璃微珠及其制备方法和应用。该制备方法包括：将吸波材料填充在胶囊里，得到胶囊吸波材料；将胶囊吸波材料、树脂和固化剂混合形成涂料；将涂料涂覆在空心玻璃微珠上后固化得到吸波玻璃微珠。通过将轻质吸波材料置于胶囊中，然后与树脂和固化剂混合形成涂料，并将涂料涂覆在空心玻璃微珠表面，从而形成吸波玻璃微珠，将其应用于吸波材料的缝隙填充时，具有强吸波性能，且玻璃微珠的均匀性能够保证缝隙处的材料均匀，避免孔隙不均匀产生杂峰，内空心保证轻质。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器吸波填料领域，具体而言，涉及一种吸波玻璃微珠及其制备方法和应用。
背景技术
目前制作吸波结构件时，在吸波拼接板处有间隙和接缝，这样的接缝会影响吸波性能，目前主要采用发泡胶进行填充，但是发泡胶一方面没有吸波功能，另一方面发泡不均匀，会产生不需要的杂峰，影响整体吸波效果。
因此，仍需要提供一种轻质的吸波材料，以适用于填充间隙或接缝处。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种吸波玻璃微珠及其制备方法和应用，以解决现有技术中接缝处的发泡胶影响吸波效果的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种吸波玻璃微珠的制备方法，该制备方法包括：将吸波材料填充在胶囊里，得到胶囊吸波材料；将胶囊吸波材料、树脂和固化剂混合形成涂料；将涂料涂覆在空心玻璃微珠上后固化得到吸波玻璃微珠。
进一步地，将吸波材料、树脂、分散剂和固化剂混合形成涂料；优选地，以重量份计，吸波材料为40～60份、分散剂为3～5份、固化剂为1～2份及树脂为33～56份；优选地，吸波材料选自碳纳米管、超导炭黑和石墨烯中任意一种或多种；优选地，树脂为改性环氧树脂。
进一步地，空心玻璃微珠的直径为5～10μm，优选地，采用喷涂的方式将涂料涂覆在空心玻璃微珠上后固化得到吸波玻璃微珠；优选地，喷涂的厚度为20～50μm；优选地，固化为热固化，更优选在120～150℃下进行固化，进一步优选固化的时间为1～5小时。
为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，提供了一种吸波玻璃微珠，该吸波玻璃微珠采用上述任一种制备方法制备而成。
根据本发明的第三个方面，提供了一种吸波填料，该吸波填料包括：60～90份上述任一种吸波玻璃微珠、3～4份分散剂、1～2份固化剂及6～36份树脂。
进一步地，树脂为改性环氧树脂。
根据本发明的第四个方面，提供了一种吸波拼接材料的填缝方法，该填缝方法包括：将上述任一种吸波填料装入双管胶枪的内胶枪管；将结构胶装入双管胶枪的外胶枪管的胶枪管；对双管胶枪进行同时挤出进行填缝。
进一步地，内胶枪管的喷枪口直径为100～500μm。
根据本发明的第五个方面，提供了一种吸波拼接材料，该吸波拼接板的缝隙处采用上述任一种填缝方法进行缝隙填充。
进一步地，吸波拼接板在8～12GHz的频段的最低平板反射率为-15.5dB～-16.5dB。
应用本发明的技术方案，通过将轻质吸波材料置于胶囊中，然后与树脂和固化剂混合形成涂料，并将涂料涂覆在空心玻璃微珠表面，从而形成吸波玻璃微珠，将其应用于吸波材料的缝隙填充时，具有强吸波性能，且玻璃微珠的均匀性能够保证缝隙处的材料均匀，避免孔隙不均匀产生杂峰，内空心保证轻质。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例中的填料方法的示意图；以及
图2示出了本申请的吸波填料的性能的测试材料及方法示意图；
图3示出了本申请的实施例1的吸波填料填充图2所示的缝隙后的吸波性能。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
为改善现有发泡胶对吸波性能的影响，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种吸波玻璃微珠的制备方法，该制备方法包括：将吸波材料填充在胶囊里，得到胶囊吸波材料；将胶囊吸波材料、树脂和固化剂混合形成涂料；将涂料涂覆在空心玻璃微珠上后固化得到吸波玻璃微珠。
通过将轻质吸波材料置于胶囊中，然后与树脂和固化剂混合形成涂料，并将涂料涂覆在玻璃微珠表面，从而形成吸波玻璃微珠，将其应用于吸波材料的缝隙填充时，具有强吸波性能，且玻璃微珠的均匀性能够保证缝隙处的材料均匀，避免孔隙不均匀产生杂峰，内空心保证轻质。
为了进一步提高吸波材料在树脂中的分散性和流动性，在一种优选的实施例中，上述制备方法包括：将吸波材料、树脂、分散剂和固化剂混合形成涂料。添加分散剂有助于提到物料在体系中的分散均匀性。各组分的配比优选地，以重量份计，吸波材料为40～60份、分散剂为3～5份、固化剂为1～2份及树脂为33～56份；该配比下形成的涂料流动性好，能够在玻璃微珠上形成均匀涂覆的吸波材料层。
上述吸波材料，从强吸波性能及轻质角度考虑，优选碳纳米管、超导炭黑和石墨烯中任意一种或多种，这三种材料具有轻质强吸波的作用，能够保证吸波性能。优选地，树脂为改性环氧树脂。
上述玻璃微珠的大小并无特殊限定，只要能够起到填充均匀，且具有吸波性能即可。在一种优选的实施例中，上述空心玻璃微珠的直径为5～10μm。采用该直径大小的玻璃微珠，具有吸收材料涂覆均匀、填充均匀且质轻的优势。
上述在玻璃微珠上涂覆吸波材料的方式不限，可以采用涂布的方式，也可以采用喷涂的方式。在本申请中，优选采用喷涂的方式将涂料涂覆在玻璃微珠上后固化得到吸波玻璃微珠。喷涂的厚度可以根据需要进行合理选择，优选地，喷涂的厚度为0.1～1mm。根据具体采用的树脂材料的不同，固化的方式也可以有所不同。在本申请一种优选的实施例中，固化为热固化，更优选在120～150℃下进行固化，进一步优选固化的时间为1～5小时。该固化条件下能够使大多数树脂在喷涂不同厚度下的固化。
在本申请第二种典型的实施方式中，提供了一种吸波玻璃微珠，该吸波玻璃微珠采用上述任一种制备方法制备而成。采用上述方法制备得到的玻璃微珠因表面具有吸波材料涂层，因而具有很强的吸波性能，因而在用作填缝材料时，使得缝隙处不仅具有吸波性能，而且因玻璃微珠的大小均匀性，缝隙处的吸波性能也比较均匀。
在第三种典型的实施方式中，提供了一种吸波填料，该吸波填料包括：60～90份上述改进的吸波玻璃微珠、3～4份分散剂、1～2份固化剂及6～36份树脂。该吸波填料通过采用上述重量份的具有吸波材料涂层的玻璃微珠作为主要的填料，通过上述重量份的分散剂提高该吸波填料用作填充缝隙时的涂料的流动性和分散均匀性，在上述重量份配比的树脂和固化剂的作用下填充到缝隙处后固化即可完成缝隙的填充，这样的吸波材料作为接缝处的填充材料，不仅起到填充作用，而且具有轻质和强吸波性能。上述树脂为改性环氧树脂。
在第四种典型的实施方式中，提供了一种吸波拼接材料的填缝方法，该填缝方法包括：将上述吸波填料装入双管胶枪的内环胶枪管；将结构胶装入双管胶枪的外环胶枪管；对双管胶枪进行同时挤出进行填缝。
上述填缝方法，通过将具有轻质吸波性能的玻璃微珠装入双管胶枪的内胶枪管，并将结构胶装入双管胶枪的外胶枪管，使用时同时挤出，内环的胶枪管挤出的是含吸波玻璃微珠的填料，可以尽量的高，举例说明：若采用吸波玻璃微珠与粘接胶粘接混合使用，胶量比例增大，而本发明相当于把空心玻璃微珠包裹里头，空心玻璃微珠之间是没有粘接剂的，用最外头的胶与缝隙周边粘接。不用考虑粘接性，粘接靠外围胶枪的结构胶来保证，外围的胶枪管挤出的是结构胶，保证与缝隙边缘紧密结合，具有强的粘接力。
在一种优选的填缝方法中，内环胶枪管的喷枪口直径为100～500μm。该口径大小的喷枪口有助于控制玻璃微珠的挤出量，进而有利于使玻璃微珠排列更有序，更有利于填充。
在第五种典型的实施方式中，提供了一种吸波拼接材料，该吸波拼接板的缝隙处采用上述任一种填缝方法进行缝隙填充。采用上述双管胶枪，外管结构胶保证结合力，内管胶枪可以挤出高填充的吸波材料，将碳纳米管(CNTs)、超导炭黑、石墨烯的轻质强吸波的作用的吸波材料涂覆在玻璃微珠外表面形成吸波玻璃微珠，玻璃微珠的均匀性能够保证吸波填料的均匀性，避免空隙不均匀，内空心保证轻质。解决了吸波发泡材料发泡不均匀有杂峰影响吸波效果问题。
上述吸波拼接材料由于在接缝处采用了具有轻质吸波性能的填料，因而该吸波拼接板在8～12GHz的频段的平板反射率为-8.5～-16dB。
下面将结合具体的实施例来进一步说明本申请的有益效果。需要说明的是，以下实施例采用图1所示步骤来进行。
实施例1
1.以碳纳米管(CNTs)、超导炭黑或石墨烯为原料，将其与分散剂、固化剂、树脂混合制备成涂料，均匀喷涂在空心玻璃微珠的表面，其中各成分的重量比例为吸波材料40份、分散剂3份、固化剂1份、树脂(改性环氧树脂)56份。空心玻璃微珠的直径为5微米，喷涂的厚度为20微米，喷涂后的空心玻璃微珠放入烘箱固化，固化温度为120℃，固化时间为5小时，得到吸波空心玻璃微珠。
2.将60份的吸波空心玻璃微珠、3份分散剂、1份固化剂、36份树脂混合均匀后装入双管胶枪的内环胶枪管。其中树脂为改性环氧树脂，内环胶枪管的喷枪口直径为100微米。
3.将结构胶装入外环胶枪管。
4.填充缝隙时，内外环胶枪管同时挤出，内环的胶枪管挤出的是含吸波空心玻璃微珠的填料，填充料可以尽量的高，不用考虑粘接。粘接靠外环胶枪的结构胶来保证，外环的胶枪管挤出的是结构胶，保证与缝隙边缘紧密结合，具有强的粘接力。
实施例2
1.以碳纳米管(CNTs)、超导炭黑或石墨烯为原料，将其与分散剂、固化剂、树脂混合制备成涂料，均匀喷涂在空心玻璃微珠的表面，其中各成分的重量比例为吸波材料60份、分散剂5份、固化剂2份、树脂(改性环氧树脂)33份。空心玻璃微珠的直径为10微米，喷涂的厚度为50微米，喷涂后的空心玻璃微珠放入烘箱固化，固化温度为150℃，固化时间为1小时，得到吸波空心玻璃微珠。
2.将90份的吸波空心玻璃微珠、4份分散剂、2份固化剂、6份树脂混合均匀后装入双管胶枪的内环胶枪管。其中树脂为改性环氧树脂，内环胶枪管的喷枪口直径为500微米。
3.将结构胶装入外环胶枪管。
4.填充缝隙时，内外环胶枪管同时挤出，内环的胶枪管挤出的是含吸波空心玻璃微珠的填料，填充料可以尽量的高，不用考虑粘接。粘接靠外环胶枪的结构胶来保证，外环的胶枪管挤出的是结构胶，保证与缝隙边缘紧密结合，具有强的粘接力。
实施例3
1.以碳纳米管(CNTs)、超导炭黑或石墨烯为原料，将其与分散剂、固化剂、树脂混合制备成涂料，均匀喷涂在空心玻璃微珠的表面，其中各成分的重量比例为吸波材料50份、分散剂4份、固化剂2份、树脂(改性环氧树脂)44份。空心玻璃微珠的直径为8微米，喷涂的厚度为22微米，喷涂后的空心玻璃微珠放入烘箱固化，固化温度为135℃，固化时间为3小时，得到吸波空心玻璃微珠。
2.将80份的吸波空心玻璃微珠、3份分散剂、1份固化剂、16份树脂混合均匀后装入双管胶枪的内环胶枪管。其中树脂为改性环氧树脂，内环胶枪管的喷枪口直径为310微米。
3.将结构胶装入外环胶枪管。
4.填充缝隙时，内外环胶枪管同时挤出，内环的胶枪管挤出的是含吸波空心玻璃微珠的填料，填充料可以尽量的高，不用考虑粘接。粘接靠外环胶枪的结构胶来保证，外环的胶枪管挤出的是结构胶，保证与缝隙边缘紧密结合，具有强的粘接力。
实施例4
1.以碳纳米管(CNTs)、超导炭黑或石墨烯为原料，将其与分散剂、固化剂、树脂混合制备成涂料，均匀喷涂在空心玻璃微珠的表面，其中各成分的重量比例为吸波材料50份、分散剂4份、固化剂2份、树脂(改性环氧树脂)44份。空心玻璃微珠的直径为10微米，喷涂的厚度为40微米，喷涂后的空心玻璃微珠放入烘箱固化，固化温度为135℃，固化时间为3小时，得到吸波空心玻璃微珠。
2.将95份的吸波空心玻璃微珠、1份分散剂、1份固化剂、3份树脂混合均匀后装入双管胶枪的内环胶枪管。其中树脂为改性环氧树脂，内环胶枪管的喷枪口直径为500微米。
3.将结构胶装入外环胶枪管。
4.填充缝隙时，内外环胶枪管同时挤出，内环的胶枪管挤出的是含吸波空心玻璃微珠的填料，填充料可以尽量的高，不用考虑粘接。粘接靠外环胶枪的结构胶来保证，外环的胶枪管挤出的是结构胶，保证与缝隙边缘紧密结合，具有强的粘接力。
对比例1
1.将95份的空心玻璃微珠(直径为5μm)、1份分散剂、1份固化剂、3份树脂混合均匀后装入双管胶枪的内环胶枪管。其中树脂为改性环氧树脂，内环胶枪管的喷枪口直径为30微米。
2.将结构胶装入外环胶枪管。
3.填充缝隙时，内外环胶枪管同时挤出，内环的胶枪管挤出的是含吸波空心玻璃微珠的填料，填充料可以尽量的高，不用考虑粘接。粘接靠外环胶枪的结构胶来保证，外环的胶枪管挤出的是结构胶，保证与缝隙边缘紧密结合，具有强的粘接力。
测试：
在180*180mm*1mm的吸波贴片上，按图2所示，将中间切掉1mm宽的间隙，再往间分别隙填充发泡胶和本发明实施例1的吸波填料，测试结果对比图如图3所示。从图3中可以看出，与没有切缝的吸波贴片相比，缝隙填充发泡胶的吸波贴片，从8～12GHz的频段范围内，吸波贴片的平板反射率峰值由近-17dB升高到了近-14.5dB，吸波效果减少2.5dB。而采用本申请的吸波填料，吸波贴片的平板反射率峰值由近-17dB升高到近-16.5dB，吸波效果减少不到1dB。
实施例1至实施例4及对比例1的测试结果见表1：
| 实施例 | 最低平板反射率 |
| 未切缝吸波贴片 | -17dB |
| 填充发泡胶 | -14.5dB |
| 实施例1 | -16.0dB |
| 实施例2 | -16.3dB |
| 实施例3 | -16.5dB |
| 实施例4 | -15.5dB |
| 对比例1 | -15.1dB |
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过采用轻质强吸波材料碳纳米管(CNTs)、超导炭黑或石墨烯为原料，与分散剂、固化剂和树脂混合制备成吸波涂料，将该吸波涂料喷涂于均匀的空心玻璃微珠表面，从而形成吸波玻璃微珠。利用本申请的吸波空心玻璃微珠作为填缝材料的原料，将其与分散剂、固化剂和树脂混合制备成吸波填料。将该吸波填料具有轻质和均匀的特性，将其与结构胶分别装入双管胶枪管的内外环胶枪管中，在填充缝隙时同时挤出，既可以实现连接缝隙的作用，而且固化后的缝隙连接处同样具有轻质和均匀的强吸波的性能，避免了现有发泡胶产生的孔隙不均匀导致产生杂峰的现象。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种吸波玻璃微珠的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将吸波材料填充在胶囊里，得到胶囊吸波材料；
将所述胶囊吸波材料、树脂和固化剂混合形成涂料；
将所述涂料涂覆在空心玻璃微珠上后固化得到所述吸波玻璃微珠。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述吸波材料、所述树脂、分散剂和所述固化剂混合形成所述涂料；
优选地，以重量份计，所述吸波材料为40～60份、所述分散剂为3～5份、所述固化剂为1～2份及所述树脂为33～56份；
优选地，所述吸波材料选自碳纳米管、超导炭黑和石墨烯中任意一种或多种；
优选地，所述树脂为改性环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述空心玻璃微珠的直径为5～10μm，
优选地，采用喷涂的方式将所述涂料涂覆在所述空心玻璃微珠上后固化得到所述吸波玻璃微珠；
优选地，喷涂的厚度为20-50μm；
优选地，所述固化为热固化，更优选在120～150℃下进行固化，进一步优选所述固化的时间为1～5小时。
4.一种吸波玻璃微珠，其特征在于，所述吸波玻璃微珠采用权利要求1至3中任一项所述的制备方法制备而成。
5.一种吸波填料，其特征在于，所述吸波填料包括：60～90份权利要求4所述的吸波玻璃微珠、3～4份分散剂、1～2份固化剂及6～36份树脂。
6.根据权利要求5所述的吸波填料，其特征在于，所述树脂为改性环氧树脂。
7.一种吸波拼接材料的填缝方法，其特征在于，所述填缝方法包括：
将权利要求5或6所述的吸波填料装入双管胶枪的内胶枪管；
将结构胶装入所述双管胶枪的外胶枪管的胶枪管；
对所述双管胶枪进行同时挤出进行填缝。
8.根据权利要求7所述的填缝方法，其特征在于，所述内胶枪管的喷枪口直径为100～500μm。
9.一种吸波拼接材料，其特征在于，所述吸波拼接板的缝隙处采用权利要求7或8所述的填缝方法进行缝隙填充。
10.根据权利要求9所述的吸波拼接材料，其特征在于，所述吸波拼接板在8～12GHz的频段的最低平板反射率为-15.5dB～-16.5dB。
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