CN116200120A - 一种复合型吸波胶料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及低频吸波材料技术领域，更具体地说，涉及一种复合型吸波胶料及其制备方法。该复合型吸波胶料包括以下重量份的原料制备得到：甲基乙烯基硅油100‑200份、含氢硅油1‑5份、铂金催化剂0.1‑4份、抑制剂0.05‑2份、吸波混合剂200‑1100份、流平剂0‑20份、增粘剂0‑20份、防沉降剂0‑20份和有机溶剂10‑100份。通过采用上述原料制备得到复合型吸波胶料对低频电磁具有良好的吸收效果，且吸收频段宽，且该复合型吸波胶料制备成涂层时，涂层厚度薄，且低频吸收性能好，吸收宽带广。

Description

一种复合型吸波胶料及其制备方法

技术领域

本申请涉及低频吸波材料技术领域，更具体地说，涉及一种复合型吸波胶料及其制备方法。

背景技术

随着电子信息化的快速发展，电磁波作为信息传播的重要载体，已经覆盖人们生活的个方面，如电视广播的发射系统、智能电子产品、微波治疗设备以及可移动设备等，上述设备的应用形成各种电磁辐射，电磁辐射对人们的身体健康是有影响的，对此需要对电磁辐射进行防治。目前最有效防治电磁辐射的途径是采用吸波材料吸收电磁波。

吸波材料吸收电磁波的原理为：利用介电材料在电磁场的作用下产生传导电流或者位移电流，受优先导电率的作用，使进入吸波材料中的电磁能转换成热能损耗掉，或者借助磁性偶极子再电磁场作用下运动，受有限磁导率作用而把电磁能转换成热能损耗掉。

传统地会将吸波材料制备成单层涂层结构，即在金属反射板表面涂覆一层均质损耗层，但是单层涂层所用的损耗介质的阻抗与空间波阻抗相差较大，因而涂层表面具有较大反射，对低频电磁吸收效果差，且其吸收频段一般很窄，只能再某固定频率使用，而在其他频段则吸收效果比较差。

发明内容

为了改善吸波材料低频吸收效果差且吸收频段窄的问题，本申请提供一种复合型吸波胶料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种复合型吸波胶料，采用如下的技术方案：

一种复合型吸波胶料，该复合型吸波胶料包括以下重量份的原料制备得到：

甲基乙烯基硅油100-200份

含氢硅油1-5份

铂金催化剂0.1-4份

抑制剂0.05-2份

吸波混合剂200-1100份

流平剂0-20份

增粘剂0-20份

防沉降剂0-20份

有机溶剂10-100份。

通过采用上述技术方案，制备得到的复合型吸波胶料具有良好的吸收低频电磁性能，吸收频段宽，且该复合型吸波胶料制备成涂层时，涂层厚度薄，且低频吸收性能好，吸收宽带广。

其中，甲基乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂、铂金催化剂和吸波混合剂形成复合型吸波胶料的主体，使得复合型吸波胶料能够形成厚度薄的涂层，该涂层厚度薄，低频吸收性能好，吸收宽带广。

甲基乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂和铂金催化剂参与反应，提高复合型吸波材料形成涂层时的韧性和粘接性能，有利于吸收低频电磁。

流平剂提高复合型吸波胶料体系的流动性能，有利于复合型吸波胶料的喷涂、刮涂以及丝印等。

增粘剂用于提高复合型吸波胶料的附着力，有利于复合型吸波胶料的使用。

防沉降剂有利于防止复合型吸波胶料体系分层，吸波剂的密度会比甲基乙烯基硅油的密度大，复合型吸波胶料放置一段时间后会出现吸波混合剂沉降的情况，防沉降剂能有效地防止吸波混合剂出现沉降，能稳定存在于复合型吸波胶料体系中，延长复合型吸波胶料的保存时间。

优选的，流平剂为氟碳改性丙烯酸类流平剂、FKA-3777流平剂或EFKA-3777流平剂中的一种。

优选的，抑制剂为乙炔基环己醇、苯并三唑、1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3、5二甲基-1-乙炔-3-醇和1-乙炔基-1-环己醇中的至少一种。

优选的，每份所述吸波混合剂是由碳纳米管、球形羰基铁粉和硅烷偶联剂按照重量份比为(10-50)：(90-200)：(2-5)制备得到。

申请中采用碳纳米管和球形羰基铁粉复合使用，提高吸波混合剂的抗阻匹配特性和损耗电磁性能，从而提高复合型吸波胶料吸收低频电磁的能力，且吸收频段宽，可达到8GHz以上的有效带宽吸收。

优选的，巯基硅烷偶联剂为(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷或巯基丙基三乙氧基硅烷中的一种。

优选的，所述球形羰基铁粉为改性球形羰基铁粉，由以下制备方法制备得到：

A：在45-55℃条件下，将无水乙醇、碱性缓冲液和球形羰基铁粉混合，得到羰基铁粉分散液；

B：在40-50℃条件下，将纳米二氧化硅置于质量分数为10-25％的强酸溶液中，超声，淋洗，过滤，干燥，再将干燥后的纳米二氧化硅与巯基硅烷偶联混合，升温至70-80℃，反应得到改性二氧化硅；

C：将改性纳米二氧化硅加入羰基铁粉分散液中，超声，超声的同时加入过氧化氢，过滤，淋洗，干燥，得到改性球形羰基铁粉。

球形羰基铁粉吸波性能好，羰基铁粉的活性很大，静置一段时间后会发生自动团聚现象，团聚导致铁粉颗粒度增加，颗粒粘黏，出现沉降现象，容易导致吸波胶料涂覆不均匀，且固化时间延长，固化效果不好，导致吸波效果变差且吸收频段窄。因此，对球形羰基铁粉质量要求高，购买成本高，不易于企业节约成本。本申请通过对球形羰基铁粉进行改性，有效减少球形羰基铁粉团聚现象，且能长时间保存。

本申请中通过化学方法将球形羰基铁粉依附于纳米二氧化硅的表面，提高球形羰基铁粉的分散性，能有效防止球形羰基铁粉团聚，从而促进改性球形羰基铁粉与碳纳米管形成良好的级配，提高吸波混合剂的抗阻匹配特性和损耗电磁性能，同时也能减少复合型吸波胶料出现沉降的可能。

优选的，所述改性球形羰基铁粉所各种物料的重量份如下所示：

球形羰基铁粉20-30份

无水乙醇5-10份

碱性缓冲液50-70份

纳米二氧化硅10-15份

巯基硅烷偶联3-5份

质量分数为10-25％的强酸溶液10-15份

过氧化氢5-10份。

通过采用上述技术方案，优化在制备改性球形羰基铁粉各物料的用量，进一步提高球形羰基铁粉附着于纳米二氧化硅表面的附着力，使得球形羰基铁粉团聚的可能性减小，进一步提高吸波混合剂的抗阻匹配特性，同时具有提高吸波混合剂的损耗，从而提高复合型吸波胶料吸收低频电磁的能力和宽带吸收性能。

优选的，所述碳纳米管的外径为10-20nm，所述碳纳米管的长度为20-30um。

通过采用上述特定碳纳米管，进一步优化碳纳米管与球形羰基的级配，优化吸波混合剂的抗阻匹配特性和损耗电磁性能。

优选的，所述增粘剂为乙烯基硅氧烷、羟基硅氧烷、甲氧基硅氧烷、乙氧基硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。通过采用上述增粘剂，能进一步提高复合型吸波胶料的粘结性能，使之稳定粘接于被粘物的表面优选的，所述防沉降剂为疏水型气相二氧化硅、膨润土、硅藻土、有机蒙脱土或聚酰胺蜡中的一种。

通过采用上述防沉降剂，进一步提高复合型吸波胶料的分散性，防止吸波混合剂出现沉降现象，延长复合型吸波胶料的保存时间。

优选的，在25℃条件下，所述甲基乙烯基硅油的粘度为1000-50000mPa.s，含氢硅油的粘度为100-2000mPa.s。

通过优化甲基乙烯基硅油和含氢硅油的粘度，调节体系的粘度，有利于复合型吸波胶料的反应，进一步提高复合型吸波胶料成型固化后的韧性和粘接性，有助于复合型吸波胶料的使用。

优选的，所述有机溶剂为甲苯、丁酮、正丁醇、异丁醇和异丙醇中的至少一种。

通过采用上述有机溶剂，使得复合型吸波胶料能充分混合，形成体系稳定的胶料。

第二方面，本申请提供一种复合型吸波胶料的制备方法，采用如下技术方案：

一种复合型吸波胶料的制备方法，包括以下制备步骤：

S1、按照重量份计，将甲基乙烯基硅油和吸波混合剂混合搅拌，得到混合物A；

S2：按照重量份计，再将有机溶剂、流平剂、防沉降剂、含氢硅油、抑制剂、增粘剂和铂金催化剂进行搅拌混合，得到复合型吸波胶料，冷藏，备用。

通过采用上述技术方案，制备复合型吸波胶料的工艺简单，有利于企业快速生产。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请通过采用甲基乙烯硅油、含氢硅油、铂金催化剂、抑制剂、吸波混合剂、流平剂、增粘剂和有机溶剂制备复合型吸波胶料，能提高复合型吸波胶料的损耗电磁性能，吸收低频率电磁，且吸收宽带广。

2、本申请通过将球形羰基铁粉、无水乙醇、碱性缓冲液、纳米二氧化硅、巯基硅烷偶联剂、质量分数为10-25％的强酸溶液和过氧化氢制备改性球形羰铁粉，使得球形羰基铁粉依附于纳米二氧化硅的表面，提高球形羰基铁粉的分散性，能有效防止球形羰基铁粉团聚，从而促进改性球形羰基铁粉与碳纳米管形成良好的级配，提高吸波混合剂的抗阻匹配特性和损耗电磁性能。

具体实施方式

制备例1-3

制备例1

一种改性球形羰基铁粉，由以下制备方法制备得到：

A：在45℃条件下，将无水乙醇0.05Kg、碱性缓冲液0.5Kg和球形羰基铁粉0.2Kg混合，得到羰基铁粉分散液，缓冲溶液为碳酸氢钠-碳酸钠溶液，pH＝10.5；

B：在40℃条件下，将纳米二氧化硅0.1Kg置于质量分数为10％的盐酸溶液中，超声，淋洗，过滤，干燥，再将干燥后的纳米二氧化硅与巯基硅烷偶联剂0.03Kg(巯基丙基三乙氧基硅烷)混合，升温至70℃，反应得到改性二氧化硅；

C：将改性纳米二氧化硅加入羰基铁粉分散液中，超声，超声的同时加入过氧化氢0.05Kg，过滤，淋洗，干燥，得到改性球形羰基铁粉。

制备例2-3与制备例1的不同之处在于，部分原料的种类、用量以及实验参数不同，其余的试验步骤均与制备例1一致。

制备例1-3中用到的物料和用量，如表1所示：

表1制备例1-3中用到的物料和用量

制备例1a-4a

制备例1a

一种吸波混合剂，由以下方法制备得到：

吸波混合剂是由碳纳米管、市售球形羰基铁粉和硅烷偶联剂按照重量比为10：90：2制备得到，其中碳纳米管为0.05Kg，球形羰基铁粉为0.45Kg，硅烷偶联剂为0.01Kg。

硅烷偶联剂为KH-190。

碳纳米管的外径为10nm，碳纳米管的长度为20um。

制备例2a

一种吸波混合剂，本制备例与制备例1a的不同之处在于，使用来自于制备例1中的改性球形羰基铁粉替代等量的球形羰基铁粉，其余原料的用量和种类均与制备例1a一致。

制备例3a

一种吸波混合剂，由以下方法制备得到：

吸波混合剂是由碳纳米管、来自于制备例2的改性球形羰基铁粉和硅烷偶联剂按照重量比为25：100：3制备得到，其中碳纳米管为0.125Kg，改性球形羰基铁粉为0.5Kg，硅烷偶联剂为0.015Kg。

硅烷偶联剂为KH-570。

碳纳米管的外径为15nm，碳纳米管的长度为25um。

制备例4a

一种吸波混合剂，由以下方法制备得到：

吸波混合剂是由碳纳米管、来自于制备例3的改性球形羰基铁粉和硅烷偶联剂按照重量比为50：200：5制备得到，其中碳纳米管为0.25Kg，改性球形羰基铁粉为1Kg，硅烷偶联剂为0.025Kg。

硅烷偶联剂为KH-170。

碳纳米管的外径为20nm，碳纳米管的长度为30um。

制备例5a

一种吸波混合剂，由以下方法制备得到：

吸波混合剂是由碳纳米管、铁氧体和硅烷偶联剂按照重量比为10：90：2制备得到，其中碳纳米管为0.05Kg，球形羰基铁粉为0.45Kg，硅烷偶联剂为0.01Kg。

硅烷偶联剂为KH-190。

碳纳米管的外径为10nm，碳纳米管的长度为20um

制备例1a-4a中用到的物料和用量，如表2所示：

表2制备例1a-4a中用到的物料和用量

实施例

实施例1

一种复合型吸波胶料，由以下制备方法制备得到：

S1、将甲基乙烯基硅油1Kg和市售吸波混合剂2Kg混合搅拌，得到混合物A；

S2：再将有机溶剂0.1Kg(甲苯)、防沉降剂0.1Kg(疏水型气相二氧化硅)、含氢硅油0.01Kg、抑制剂0.01Kg(乙炔基环己醇)、增粘剂0.01Kg(乙烯基硅氧烷)、流平剂0.01Kg(FKA-3777流平剂)和铂金催化剂0.001Kg进行搅拌混合，得到复合型吸波胶料，冷藏，备用。

市售吸波混合剂由括片状铁磁材料和铁氧体按照重量比为1:9混合得到。

含氢硅油的粘度为100MPa.s。

甲基乙烯基硅油的粘度为1000MPa.s。

实施例2

一种复合型吸波胶料，本实施例与实施例1不同之处在于：吸波混合剂是由来自于制备例1a,其余原料种类、用量以及试验步骤参数均与实施例1一致。

实施例3

一种复合型吸波胶料，本实施例与实施例1不同之处在于：吸波混合剂是来自于制备例2a，其余原料种类、用量以及试验步骤参数均与实施例1一致。

实施例4

一种复合型吸波胶料，本实施例与实施例1不同之处在于：吸波混合剂是来自于制备例3a，其余原料种类、用量以及试验步骤参数均与实施例1一致。

实施例5

一种复合型吸波胶料，本实施例与实施例1不同之处在于：吸波混合剂是来自于制备例4a，其余原料种类、用量以及试验步骤参数均与实施例1一致。

实施例1-5的具体差异，如表3所示：

表3实施例1-5中原料种类、用量

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实施例6

一种复合型吸波胶料，本实施例与实施例1不同之处在于：一种复合型吸波胶料，本实施例与实施例1不同之处在于：吸波混合剂是来自于制备例5a，其余原料种类、用量以及试验步骤参数均与实施例1一致。

对比例

对比例1

一种复合型吸波胶料，本实施例与实施例1不同之处在于：将甲基乙烯基硅油替换成甲基苯基乙烯基硅油，其余的原料种类、用量以及实验参数均与实施例1一致。

在25℃条件下，甲基苯基乙烯基硅油的粘度为1000MPa.s。

性能检测试验

对实施例1-6和对比例1制备的到复合型吸波胶进行吸波性能测试和离心试验。

检测方法/试验方法

吸波性能测试：将实施例1-6和对比例1制备得到的复合型吸波胶料，在铝板上进行刮涂0.2mm，0.5mm，2mm的不同厚度样品，然后方向烘箱125℃，2H进行固化，得到的试样进行测试，参照GJB 5239-2004射频吸波材料吸波性能测试方法。

试验数据如表4所示：

表4吸波性能测试实验数据

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由实施例1-6和对比例1并结合表4，可知通过本申请制备复合型吸波胶料具有良好的低频电磁吸收性能，且吸收宽带广，且厚度越薄效果越好。

实施例1和实施例2相比较，在厚度0.2mm、0.5mm和2mm条件下，实施例1中最大反射吸收均没有实施例2中强，且吸收宽带广实施例1没有实施例2广，说明通过本申请配方制备的复合型吸波胶料具有良好的低频电磁吸收性能，且吸收宽带广。

实施例2与实施例3相比较，在厚度0.2mm、0.5mm和2mm条件下，实施例2中最大反射吸收均没有实施例3中强，且吸收宽带广实施例2没有实施例3广，说明提改性高球形羰基铁粉的分散性好，能有效防止球形羰基铁粉团聚，从而促进改性球形羰基铁粉与碳纳米管形成良好的级配，提高吸波混合剂的抗阻匹配特性和损耗电磁性能，使得复合型吸波胶料具有良好的低频电磁吸收性能，且吸收宽带广。

实施例2和实施例6相比较，在厚度0.2mm、0.5mm和2mm条件下，实施例6中最大反射吸收均没有实施例2中强，且吸收宽带广实施例6没有实施例2广，说明通过本申请配方制备的吸波混合剂，用于制备的复合型吸波胶料具有良好的低频电磁吸收性能，且吸收宽带广。

离心测试：将实施例1-6和对比例1制备得到的复合型吸波胶料，置于离心机中，调节转速为2500r/min，时间为10min，观察复合型吸波胶料是否分层。

试验数据如表5所示：

表5离心测试实验数据

由实施例1-6和对比例1并结合表5，可知实施例1-2、6和对比例1离心测试，均显示是有分层现象的，而实施例3-5是没有出现分层现象的，说明通过本申请的方法对球形羰基铁粉进行改性，可以有效阻止复合型胶料出现沉降现象。其原因在于通过本申请的改性作用，使得球形羰基铁粉依附于纳米二氧化硅的表面，提高球形羰基铁粉的分散性，能有效防止球形羰基铁粉团聚，从而促进改性球形羰基铁粉与碳纳米管形成良好的级配，进而使吸波混合剂均匀分布复合型吸波胶料中，减少复合型吸波胶料出现沉降的可能。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种复合型吸波胶料，其特征在于，该复合型吸波胶料包括以下重量份的原料制备得到：

甲基乙烯基硅油100-200份

含氢硅油1-5份

铂金催化剂0.1-4份

抑制剂0.05-2份

吸波混合剂200-1100份

流平剂0-20份

增粘剂0-20份

防沉降剂0-20份

有机溶剂10-100份。

2.根据权利要求1所述的一种复合型吸波胶料，其特征在于：每份所述吸波混合剂是由碳纳米管、球形羰基铁粉和硅烷偶联剂按照重量份比为（10-50）：（90-200）：（2-5）制备得到。

3.根据权利要求2所述的一种复合型吸波胶料，其特征在于，所述球形羰基铁粉为改性球形羰基铁粉，由以下制备方法制备得到：

A：在45-55℃条件下，将无水乙醇、碱性缓冲液和球形羰基铁粉混合，得到羰基铁粉分散液，所述缓冲溶液为；

B：在40-50℃条件下，将纳米二氧化硅置于质量分数为10-25%的强酸溶液中，超声，淋洗，过滤，干燥，再将干燥后的纳米二氧化硅与巯基硅烷偶联剂混合，升温至70-80℃，反应得到改性二氧化硅；

C：将改性纳米二氧化硅加入羰基铁粉分散液中，超声，超声的同时加入过氧化氢，过滤，淋洗，干燥，得到改性球形羰基铁粉。

4.根据权利要求3所述的一种复合型吸波胶料，其特征在于，所述改性球形羰基铁粉所各种物料的重量份如下所示：

球形羰基铁粉20-30份

无水乙醇5-10份

碱性缓冲液50-70份

纳米二氧化硅10-15份

巯基硅烷偶联3-5份

质量分数为10-25%的强酸溶液10-15份

过氧化氢5-10份。

5.根据权利要求4所述的一种复合型吸波胶料，其特征在于：所述碳纳米管的外径为10-20nm，所述碳纳米管的长度为20-30um。

6.根据权利要求1所述的一种复合型吸波胶料，其特征在于：所述增粘剂为乙烯基硅氧烷、羟基硅氧烷、甲氧基硅氧烷、乙氧基硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种复合型吸波胶料，其特征在于：所述防沉降剂为疏水型气相二氧化硅、膨润土、硅藻土、有机蒙脱土或聚酰胺蜡中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种复合型吸波胶料，其特征在于：在25℃条件下，所述甲基乙烯基硅油的粘度为1000-50000MPa.s，含氢硅油的粘度为100-2000MPa.s。

9.根据权利要求1所述的一种复合型吸波胶料，其特征在于：所述有机溶剂为甲苯、丁酮、正丁醇、异丁醇和异丙醇中的至少一种。

10.一种如权利要求1-9任一项所述复合型吸波胶料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1、按照重量份计，将甲基乙烯基硅油和吸波混合剂混合搅拌，得到混合物A；

S2：按照重量份计，再将有机溶剂、流平剂、防沉降剂、含氢硅油、抑制剂、增粘剂和铂金催化剂进行搅拌混合，得到复合型吸波胶料，冷藏，备用。