CN114411411A - 一种喷涂电磁吸波防护织物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，该喷涂电磁吸波防护织物的吸波剂选用碳纤维和碳化硅，基体为聚氨酯树脂，涂层基布为棉织物。喷涂电磁吸波防护织物的制备方法包括以下几个步骤：材料的选择、吸波剂喷涂浆料的制备、吸波涂层布的制备以及材料测试。利用涂层黏合剂在棉织物一面或正、反两面涂敷单层或多层碳纤维或碳化硅吸波材料，并经过多区域、不同温度烘干得到电磁吸波防护织物。所制备的材料厚度小、轻薄，但材料吸波性能优异。此外，聚氨酯基体的应用可以有效提高喷涂电磁吸波防护织物的使用寿命，使材料应用广泛。

Description

一种喷涂电磁吸波防护织物的制备方法
技术领域
本发明涉及电磁吸波防护材料领域，具体涉及一种以棉布为基材，以碳纤维或碳化硅为吸波功能粒子，具有良好吸波性能的喷涂电磁吸波防护织物及其制备方法。
背景技术
随着信息技术的发展，全球范围内的电磁干扰和污染问题日益严重，因此，电磁吸波材料广泛的应用于民用和军事领域。尤其在个体安全防护方面，要求吸波材料除了具有吸波性能好、吸波频带宽等性能，还应具有一定的服用舒适性能，即轻质、柔软性好等特点。所以，“薄、宽、轻、强、柔性好”的电磁吸波材料的设计和开发具有重要意义。
目前，通过研究发现，大量的微波吸收材料，包括导电高分子、磁性金属、介电材料、铁氧体等，它们可以通过介电损耗、磁损耗等把电磁波能量转化为热能等其他形式的能量来衰减电磁波。其中，碳纤维和碳化硅材料是吸波材料中重要的吸波剂。碳纤维不仅具有轻质、高强度、抗震性好、耐高温、抗腐蚀、易于整体成形等特点，而且还能通过电损耗和散射效应衰减电磁波，具有广阔的应用前景。碳化硅作为吸波材料具有密度低、热膨胀系数小、强度高、耐化学腐蚀、抗氧化等优点。然而，现有吸波材料的研究主要是粉末状复合材料的制备及硬质吸波片的开发，柔性吸波材料的研究较少，而且传统反射型电磁屏蔽纺织材料会对周围环境造成二次危害，已不能满足行业需求。
涂层工艺是一种有效的制备柔性电磁吸收材料的方法。利用涂层黏合剂在纺织材料一面或正、反两面涂敷单层或多层吸波功能粒子制备吸波材料，该类材料既有织物的柔软性又兼具较好的吸波性能。基于纤维材料及其集合体的柔性复合吸波材料，由于其具有轻薄、柔性、易于加工等特点，已在多个领域体现出重要的价值和广阔的应用前景。
发明内容
本发明针对现有吸波材料的不足，本发明提供了一种喷涂电磁吸波防护织物及其制备方法。本发明采用喷涂工艺将碳纤维和碳化硅整理到纺织品上，采用价格较低、柔韧性较好的棉织物，解决了传统吸波复合材料因硬度大而导致的使用受限制的问题。
为实现以上目标，本发明将通过以下技术方案来实现：一种喷涂电磁吸波防护织物及其制备方法，该喷涂电磁吸波防护织物的制备方法包括以下步骤：
(1)将吸波剂、水共混搅拌均匀后加入聚氨酯树脂，再次搅拌混匀后加入适量有机硅消泡剂AFE-1410，得到分散均匀的喷涂浆料；
(2)将喷涂浆料置于可滑动喷枪，在织物上喷涂，烘干后得到喷涂电磁吸波防护织物。将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
所述的聚氨酯树脂为水性聚氨酯PU-2540，密度为1.04g/cm3。
所述的吸波剂包括碳纤维、碳化硅中的一种或两种进行复配，其中碳纤维wd-300，粒度300-500目，长度0.05-0.08mm，碳化硅粒度1000-1200目。复配材料中，碳纤维、碳化硅的质量比为任意比。
吸波剂、水、聚氨酯树脂的质量比为1：1.25-2.0：1.2-1.8。所述吸波剂、水、聚氨酯树脂1：1.25：1.2，消泡剂的添加量只需要将喷涂浆料中的泡沫消除即可。
所述的织物上喷涂是以0.2-2m/min的速度进布喷涂，所述的织物为棉织物。
所述的喷涂方式为单面喷涂或双面喷涂。
所述的碳纤维吸波涂层布烘干区域分为6个区域，分别为：1区：70-90℃；2区：80-95℃；3区：95-110℃；4区：100-130℃；5区：100-135℃；6区：100-140℃。
所述的碳化硅吸波涂层烘干区域分为6个区域，分别为：1区：70-85℃；2区：80-90℃；3区：95-110℃；4区：95-110℃；5区：110-125℃；6区：110-130℃。
所述的喷涂电磁吸波防护织物制备为2-4层。
本发明提供了一种喷涂电磁吸波防护织物及其制备方法。具有以下有益效果：
该喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，通过喷涂工艺将吸波剂与纺织材料结合，最终获得电磁吸波材料。该工艺简单易操作，可使吸波剂均匀分布。本发明材料厚度小、十分轻薄，但材料吸波性能优异，2～18GHz频段电磁波最大反射损耗达-17dB。且聚氨酯基体的应用可以有效提高喷涂电磁吸波防护织物的使用寿命。此外，该材料由于轻质、柔韧性好，可应用于多个防护领域。
附图说明
图1为喷涂电磁吸波防护织物的工艺流程图。以碳纤维或碳化硅为吸波剂，利用涂层黏合剂(聚氨酯树脂)在纺织材料一面或正、反两面涂敷单层或多层吸波剂制备喷涂电磁吸波防护织物。
具体实施方式
下面通过具体的实施案例对本发明进行清楚地描述。除非特别说明，实施案例中未具体描述的技术手段均可以用本领域技术人员所公知的方式实现。此外，基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围，并且本发明所限定的具体参数应有可允许的误差范围。
本发明实施例中所用的原料如下：
聚氨酯树脂为水性聚氨酯-PU-2540，密度为1.04g/cm3。
碳纤维：碳纤维wd-300，粒度300-500目，长度0.05-0.08mm。
碳化硅：粒度1000-1200目。
可滑动喷枪的来自市售喷枪，作为本领域常用技术方案，本发明实施例中喷枪所用条件为喷嘴直径4mm，喷涂压力为0.2-0.25MPa。
实施例1：
一种喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，碳纤维喷涂电磁吸波防护织物的制备方法包括以下步骤：
(1)材料的选择，准备一定量的碳纤维、聚氨酯树脂、有机硅消泡剂AFE-1410、去离子水以及棉布；
(2)碳纤维喷涂浆料的制备，先将1kg碳纤维、1.25kg去离子水共混，搅拌4-10min，再加入1.2kg聚氨酯树脂，搅拌5-10min，加入适量有机硅消泡剂AFE-1410，得到分散均匀的无泡喷涂浆料，持续搅拌下待用；
(3)碳纤维涂层布的制备，根据碳纤维含量要求，用可滑动喷枪在棉布上进行单面喷涂或双面喷涂，以0.8m/min速度进布。然后进入烘干区域(1区：80-90℃；2区：85-95℃；3区：100-110℃；4区：120-130℃；5区：125-135℃；6区：120-130℃)烘干，得到满足要求的碳纤维涂层布；
(4)材料测试，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试，2～18GHz频段电磁波最大反射损耗达-6dB，涂层织物表面平整。
实施例2：
方法、步骤同实施例1，仅进布速度为0.1m/min，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例3：
方法、步骤同实施例1，仅进布速度为0.3m/min，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例4：
方法、步骤同实施例1，仅进布速度为0.6m/min，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例5：
方法、步骤同实施例1，仅进布速度为1.0m/min，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例6：
方法、步骤同实施例1，仅进布速度为1.5m/min，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例7：
方法、步骤同实施例1，仅进布速度为2.0m/min，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例8：
方法、步骤同实施例1，仅进布速度为2.5m/min，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
Figure BDA0003432889890000041
实施例9：
一种喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，碳化硅喷涂电磁吸波防护织物的制备方法包括以下步骤：
(1)材料的选择，准备一定量的碳化硅、聚氨酯树脂、有机硅消泡剂AFE-1410、去离子水以及棉布。
(2)碳化硅喷涂浆料的制备，先将1kg碳化硅、1.25kg去离子水共混，搅拌4-10min，再加入1.2kg聚氨酯树脂，搅拌5-10min，加入适量有机硅消泡剂AFE-1410，得到分散均匀的喷涂浆料，持续搅拌下待用。
(3)碳化硅涂层布的制备，根据碳化硅含量要求，用可滑动喷枪在棉布上进行单面喷涂或双面喷涂，以0.8m/min速度进布。然后进入烘干区域(1区：70-80℃；2区：80-90℃；3区：95-105℃；4区：95-105℃；5区：110-120℃；6区：115-125℃)烘干，得到满足要求的碳化硅涂层布。
(4)材料测试，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试，2～18GHz频段电磁波最大反射损耗达-8dB，涂层织物表面平整。
实施例10：
方法、步骤同实施例9，仅烘干区域温度调节为(1区：50-60℃；2区：60-70℃；3区：70-80℃；4区：80-90℃；5区：90-100℃；6区：100-110℃)得到碳化硅涂层布。将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例11：
方法、步骤同实施例9，仅烘干区域温度调节为(1区：50-60℃；2区：60-70℃；3区：70-80℃；4区：90-100℃；5区：100-115℃；6区：100-110℃)得到碳化硅涂层布。将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例12：
方法、步骤同实施例9，仅烘干区域温度调节为(1区：50-60℃；2区：60-70℃；3区：100-110℃；4区：95-105℃；5区：90-100℃；6区：90-100℃)得到碳化硅涂层布。将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例13：
方法、步骤同实施例9，仅烘干区域温度调节为(1区：70-80℃；2区：95-105℃；3区：110-120℃；4区：110-120℃；5区：125-135℃；6区：115-125℃)得到碳化硅涂层布。将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例14：
方法、步骤同实施例9，仅烘干区域温度调节为(1区：70-80℃；2区：90-95℃；3区：95-105℃；4区：120-130℃；5区：130-140℃；6区：130-140℃)得到碳化硅涂层布。将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例15：
方法、步骤同实施例9，仅烘干区域温度调节为(1区：90-95℃；2区：100-105℃；3区：110-120℃；4区：130-140℃；5区：125-135℃；6区：110-120℃)得到碳化硅涂层布。
将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
Figure BDA0003432889890000051
实施例16：
一种喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，碳纤维/碳化硅复合喷涂电磁吸波防护织物的制备方法包括以下步骤：
(1)材料的选择，准备一定量的碳化硅、碳纤维、聚氨酯树脂、有机硅消泡剂AFE-1410、去离子水以及棉布。
(2)碳纤维喷涂浆料的制备，先将1kg碳纤维、1.25kg去离子水共混，搅拌4-10min，再加入1.2kg聚氨酯树脂，搅拌5-10min，加入适量有机硅消泡剂AFE-1410，得到分散均匀的喷涂浆料，持续搅拌下待用；碳化硅喷涂浆料的制备，先将1kg碳化硅、1.25kg去离子水共混，搅拌4-10min，再加入1.2kg聚氨酯树脂，搅拌5-10min，加入适量有机硅消泡剂AFE-1410，得到分散均匀的喷涂浆料，持续搅拌下待用。
(3)碳纤维/碳化硅复合涂层布的制备，根据碳纤维含量要求，用可滑动喷枪在棉布正面上进行单面喷涂，以0.6-1m/min速度进布。然后进入烘干区域(1区：80-90℃；2区：85-95℃；3区：100-110℃；4区：120-130℃；5区：125-135℃；6区：120-130℃)烘干，重复喷涂1次，得到满足要求的碳纤维涂层布；根据碳化硅含量要求，用可滑动喷枪在棉布反面(碳纤维涂层布背面)进行单面喷涂，以0.6-1m/min速度进布。然后进入烘干区域(1区：70-80℃；2区：80-90℃；3区：95-105℃；4区：95-105℃；5区：110-120℃；6区：115-125℃烘干，重复喷涂1次，得到满足要求的碳纤维/碳化硅复合涂层布。
(4)材料测试，将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试，2～18GHz频段电磁波最大反射损耗达-17dB，涂层织物表面平整。
实施例17：
方法、步骤同实施例16，仅先喷涂碳纤维涂层1层，再喷涂碳化硅涂层1层，重复喷涂碳纤维、喷涂碳化硅操作1次，即得到织物从里到外依次为碳纤维涂层、碳化硅涂层、碳纤维涂层、碳化硅涂层，得到满足要求的碳纤维/碳化硅复合涂层布。将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
实施例18：
方法、步骤同实施例16，仅先喷涂碳化硅涂层1层，再喷涂碳纤维涂层1层，重复喷涂碳化硅、喷涂碳纤维操作1次，即得到织物从里到外依次为碳化硅涂层、碳纤维涂层、碳化硅涂层、碳纤维涂层，得到满足要求的碳纤维/碳化硅复合涂层布。将获得的喷涂电磁吸波防护织物进行吸波性能测试。
Figure BDA0003432889890000071
上述实施例仅为本发明的部分实施例，不能以此来限定本发明保护的范围，对于本领域的技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将吸波剂、水共混搅拌均匀后加入聚氨酯树脂，再次搅拌混匀后加入适量有机硅消泡剂AFE-1410，得到分散均匀的喷涂浆料；
（2）将喷涂浆料置于可滑动喷枪，在织物上喷涂，烘干后得到喷涂电磁吸波防护织物。
2.根据权利要求1所述的喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，其特征在于，所述的聚氨酯树脂为水性聚氨酯-PU-2540，密度为1.04 g/cm3。
3.根据权利要求1所述的喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，其特征在于，所述的吸波剂包括碳纤维、碳化硅中的一种或两种进行复配，复配材料中，碳纤维、碳化硅的质量比为任意比；
其中碳纤维wd-300，粒度300-500目，长度0.05-0.08 mm；
碳化硅粒度1000-1200目。
4.根据权利要求3所述的喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，其特征在于，吸波剂、水、聚氨酯树脂的质量比为1：1.25-2.0：1.2-1.8。
5.根据权利要求1所述的喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，其特征在于，所述的织物上喷涂是以0.2-2 m/min的速度进布喷涂，所述的织物为棉织物。
6.根据权利要求1所述的喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，其特征在于，所述的喷涂方式为单面喷涂或双面喷涂。
7.根据权利要求1所述的喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，其特征在于，所述的碳纤维吸波涂层布烘干区域分为6个区域，分别为：1区：70-90 ℃；2区：80-95 ℃；3区：95-110℃；4区：100-130 ℃；5区：100-135 ℃；6区：100-140 ℃。
8.根据权利要求1所述的喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，其特征在于，所述的碳化硅吸波涂层烘干区域分为6个区域，分别为：1区：70-85 ℃；2区：80-90 ℃；3区：95-110 ℃；4区：95-110 ℃；5区：110-125 ℃；6区：110-130 ℃。
9.根据权利要求1所述的喷涂电磁吸波防护织物的制备方法，其特征在于，所述的喷涂电磁吸波防护织物制备为2-4层。
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