CN117774440A - 一种吸波蜂窝材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸波蜂窝材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将助剂与溶剂混合在一起得到第一混合溶液；S2：将吸收剂加入第一混合溶液中得到第二混合溶液；S3：将树脂加入第二混合溶液中，得到混合物；S4：将混合物进行研磨，得到吸波浆料；S5：使用遮蔽材料对蜂窝结构材料不需要浸料的区域进行遮蔽处理；S6：将遮蔽处理后蜂窝结构材料放置在吸波浆料中进行浸泡；S7：使蜂窝结构材料达到理论增重；S8：干燥片切，得到吸波蜂窝材料，本申请对分散好的混合物再次进行砂磨，并使用遮蔽工艺提高蜂窝梯度线的精准度，从而得到一种均匀性好、梯度线精准、吸波性能优异的吸波蜂窝材料。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种吸波蜂窝材料的制备方法。
背景技术
随着科技的不断发展，越来越多的领域应用到电磁波，小到微波炉、通讯手机等家用电器，大到手机通讯基站、军事探测雷达等大型电子电气装备，这些设备的应用极大的提高了社会生产效率。但是随之而来的电磁辐射等问题已经越来越多的影响人们的生产和生活。
电磁波吸收不仅可以消除电磁波，同时还能提高电磁防护效果。电磁波的吸收已经广泛应用在各个领域，比如在军事领域中，军事装备利用电磁波吸收涂层躲避雷达的探测；在民用领域中，利用吸波建筑物来起到良好的防电磁波辐射的效果。因此，研制出高性能的电磁吸波材料对人们的生产生活等具有重大的意义。
结构吸波材料由于具有高抗压强度、高刚度等特点，可以显著的提高结构的刚度，并且减轻结构的重量，因此广泛的应用于航空、航天领域。结构型吸波材料是将吸收剂和粘结剂均匀混合后，通过工艺成型或者涂覆在结构外表面，起到承载和吸波的双重功能，实现厚度薄、重量轻、频段宽、性能强的“薄、轻、宽、强”要求。
但是由于现有的吸波浆料中各物质的粒径及其沉降速度不同导致制得的吸波蜂窝表面不同位置处的吸波浆料厚度不同，这严重影响吸波蜂窝材料的均匀性，导致现有梯度蜂窝的制备工艺不稳定。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种吸波蜂窝材料的制备方法，以解决现有技术中蜂窝材料的均匀性差，制备工艺不稳定的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种吸波蜂窝材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将助剂与溶剂混合在一起并进行搅拌，得到第一混合溶液；
S2：将吸收剂加入第一混合溶液中并进行搅拌，得到第二混合溶液；
S3：将树脂加入第二混合溶液中并进行搅拌，得到混合物，在混合物中，树脂与溶剂的质量之比为1:1-1:3，树脂与吸收剂的质量之比为2:1-6:1，助剂的质量分数为4%-13%；
S4：将混合物进行研磨，得到吸波浆料；
S5：使用遮蔽材料对蜂窝结构材料不需要浸料的区域进行遮蔽处理，得到处理后蜂窝结构材料；
S6：将处理后蜂窝结构材料放置在吸波浆料中进行浸泡；
S7：将浸泡后的蜂窝结构材料取出，若蜂窝结构材料增加湿重高于理论增重，则吹去蜂窝结构材料孔格表面多余的吸波浆料，若蜂窝结构材料增加湿重低于理论增重，则对蜂窝结构材料进行多次浸渍，蜂窝结构材料达到理论增重后进入下一步骤；
S8：将达到理论增重后的蜂窝结构材料进行干燥处理，然后进行片切，得到吸波蜂窝材料。
优选地，树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的至少一种。
优选地，溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、工业水中的至少一种。
优选地，吸收剂为石墨烯、碳纤维、氮化硅、铁氧体中的至少一种。
优选地，助剂包括分散剂、防沉剂的至少一种。
优选地，遮蔽材料为胶膜，胶膜为环氧结构胶膜、双马结构胶膜、氰酸酯结构胶膜的至少一种。
优选地，蜂窝结构材料为芳纶纸蜂窝。
优选地，S5中，遮蔽处理的具体操作步骤为：
S5.1：使用下料机进行胶膜裁剪，制备出所需形状和尺寸的胶膜；
S5.2：使用胶膜对蜂窝不需要浸料的区域进行遮蔽处理，将胶膜边缘平整的铺贴在蜂窝浸料的梯度线处，两面铺贴区域对称。
S4中的研磨环境温度为20-40℃，研磨转速为1500-2000rad/min，研磨时间为30-60min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本申请提出一种吸波蜂窝材料的制备方法，通过对分散好的混合物再次进行砂磨，从而达到减小吸波浆料中各物质的尺寸和分散聚集体的目的，从而得到更加均匀稳定的吸波浆料，通过遮蔽材料的遮蔽工艺来提高蜂窝梯度线的精准度，从而得到一种均匀性好、梯度线精准、吸波性能优异的吸波蜂窝材料，其可广泛地应用于航空航天等领域。
附图说明
图1为本申请制备吸波浆料的流程示意图；
图2为本申请制备吸波蜂窝材料的流程示意图；
图3为蜂窝结构材料的遮蔽区域的边缘形状示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，以下结合附图和具体的实例对本发明作进一步地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1、图2所示，一种吸波蜂窝材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将助剂与溶剂混合在一起，使用搅拌装置进行搅拌，得到第一混合溶液；
S2：将吸收剂加入第一混合溶液中，使用搅拌装置进行搅拌，得到第二混合溶液；
S3：将树脂加入第二混合溶液中，使用搅拌装置进行搅拌，得到混合物，在混合物中，树脂与溶剂的质量之比为1:1-1:3，树脂与吸收剂的质量之比为2:1-6:1，助剂的质量分数为4%-13%；
S4：使用研磨装置将混合物进行研磨，研磨环境温度为20-40℃，研磨转速为1500-2000rad/min，研磨时间为30-60min，得到吸波浆料；
S5：使用遮蔽材料对蜂窝结构材料不需要浸料的区域进行遮蔽处理，得到处理后蜂窝结构材料，遮蔽区域的边缘形状如图3所示；
S6：将处理后蜂窝结构材料放置在吸波浆料中进行浸泡。
S7：将浸泡后的蜂窝结构材料取出，若蜂窝结构材料增加湿重高于理论增重，则吹去蜂窝结构材料孔格表面多余的浆料，若蜂窝结构材料增加湿重低于理论增重，则对蜂窝结构材料进行多次浸渍，蜂窝结构材料达到理论增重后进入下一步骤；
S8：将达到理论增重后的蜂窝结构材料进行干燥处理，然后进行片切，得到吸波蜂窝材料。
在本实施例中，本申请提出一种吸波蜂窝材料的制备方法，通过对分散好的混合物再次进行砂磨，从而达到减小吸波浆料中各物质的尺寸和分散聚集体的目的，从而得到更加均匀稳定的吸波浆料，通过遮蔽材料的遮蔽工艺来提高蜂窝梯度线的精准度，从而得到一种均匀性好、梯度线精准、吸波性能优异的吸波蜂窝材料，其可广泛地应用于航空航天等领域。
实验数据：
实验一：
吸波浆料的制备：称取1000g酚醛树脂、500g复合型吸收剂、1000g乙醇、200g分散剂、5g防沉剂。将分散剂、防沉剂与乙醇混合在一起，使用分散机进行搅拌。将复合型吸收剂加入所得的混合溶液中，使用分散机进行均匀混合。然后将酚醛树脂加入其中，用分散机进行搅拌混合，得到所述的混合均匀的混合物。将制得的混合物进行砂磨，砂磨过程中温度保持为20~40℃，砂磨转速为1800rad/min，砂磨时间为60min。
吸波蜂窝材料的制备：在同一蜂窝结构上，不同的区域的浓度不同。所制备吸波蜂窝的浓度区分为2个区域（低浓度区和高浓度区），区域间边界线形状为直线。使用胶带对蜂窝不需要浸料的区域进行遮蔽处理，将胶带边缘平整的铺贴在蜂窝浸料的梯度线处，两面铺贴区域对称，避免吸波浆料浸染到遮蔽区。先将蜂窝整体浸渍在上述所得的吸波浆料中，取出蜂窝，吹去蜂窝孔格表面多余的浆料。然后进行干燥处理。若蜂窝增加湿重高于理论增重，则吹去蜂窝孔格表面多余的浆料；若增加湿重低于理论增重，则可多次浸渍。干燥完成后取出，并去掉表面的胶带，制备得到吸波蜂窝材料。
实验二：
吸波浆料的制备：称取1000g酚醛树脂、500g复合型吸收剂、1000g乙醇、200g分散剂、5g防沉剂。将分散剂、防沉剂与乙醇混合在一起，使用分散机进行搅拌。将复合型吸收剂加入所得的混合溶液中，使用分散机进行均匀混合。然后将酚醛树脂加入其中，用分散机进行搅拌混合，得到所述的混合均匀的混合物。将制得的混合物进行砂磨，砂磨过程中温度保持为20~40℃，砂磨转速为2000rad/min，砂磨时间为60min。
吸波蜂窝材料的制备：蜂窝的浓度区为2个区域，区域间边界线形状为直线。采用下料机的下料程序对环氧结构胶膜进行裁剪，使用裁剪好的环氧结构胶膜对蜂窝不需要浸料的区域进行遮蔽处理，将胶膜边缘平整的铺贴在蜂窝浸料的梯度线处，两面铺贴区域对称，避免吸波浆料浸染到遮蔽区。先将蜂窝整体浸渍在上述所得的吸波浆料中，取出蜂窝，吹去蜂窝孔格表面多余的浆料。然后进行干燥处理。若蜂窝增加湿重高于理论增重，则吹去蜂窝孔格表面多余的浆料；若增加湿重低于理论增重，则可多次浸渍。干燥完成后取出，最后片切制备得到吸波蜂窝材料。
实验三：
吸波浆料的制备：称取1000g酚醛树脂、500g复合型吸收剂、1000g乙醇、200g分散剂、5g防沉剂。将分散剂、防沉剂与乙醇混合在一起，使用分散机进行搅拌。将复合型吸收剂加入所得的混合溶液中，使用分散机进行均匀混合，。然后将酚醛树脂加入其中，用分散机进行搅拌混合，得到所述的混合均匀的混合物。将制得的混合物进行砂磨，砂磨过程中温度保持为20~40℃，砂磨转速为1500rad/min，砂磨时间为30min。
吸波蜂窝材料的制备：蜂窝的浓度区为2个区域，区域间边界线形状为曲线。采用下料机的下料程序对环氧结构胶膜进行裁剪，使用裁剪好的环氧结构胶膜对蜂窝不需要浸料的区域进行遮蔽处理，将胶膜边缘平整的铺贴在蜂窝浸料的梯度线处，两面铺贴区域对称，避免吸波浆料浸染到遮蔽区。先将蜂窝整体浸渍在上述所得的吸波浆料中，取出蜂窝，吹去蜂窝孔格表面多余的浆料。然后进行干燥处理。若蜂窝增加湿重高于理论增重，则吹去蜂窝孔格表面多余的浆料；若增加湿重低于理论增重，则可多次浸渍。干燥完成后取出，最后片切制备得到吸波蜂窝材料。
对实验一至实验三中制备得到的吸波浆料通过沉降法测量其稳定性，测试结果如表1所示：
表1沉降法测试结果
对实验一至实验三中制备得到的吸波浆料进行取样，测试其不同位置的电导率和黏度，再计算出不同位置的电导率和黏度的变化值。计算结果如表2所示：
表2 吸波浆料不同位置的电导率测试数据变化值
结果表明：上述实施的技术方案可以使吸波浆料的稳定性和均匀性得到提高，使吸波浆料在蜂窝浸渍过程中保持均匀和稳定，实现蜂窝在浸料过程中的均匀性。
对实验一至实验三中制备得到的吸波蜂窝材料实际遮蔽尺寸宽度和未遮蔽尺寸宽度进行测量，每个区域随机选择5个间隔相同的尺寸宽度进行测量，再分别计算实际测量尺寸宽度与该部分理论尺寸宽度差值的平均值。结果如表3所示：
表3 不同尺寸宽度与理论尺寸宽度的比值结果
结果表明：上述实施的技术方案可以使得对吸波蜂窝的梯度线控制得更加精准。
对实验一至实验三中制备得到的吸波蜂窝材料不同浓度区的吸波性能进行测试，测试结果如表4所示：
表4 吸波性能测试结果
结果表明：上述实施的技术方案所制备得到的吸波蜂窝材料具有优异的吸波性能。
可见，本发明提供了一种高均匀高精度吸波蜂窝材料的制备方法。本发明以树脂、溶剂、吸收剂、助剂为原材料，通过增加砂磨工艺制备得到吸波浆料。对蜂窝进行遮蔽处理后，再使用吸波浆料浸渍蜂窝，然后干燥、片切，制备得到吸波蜂窝。本发明通过对分散好的吸波浆料再次进行砂磨，从而达到减小吸波浆料中各物质的尺寸和分散聚集体的目的，从而得到更加均匀稳定的吸波浆料；通过胶膜遮蔽来提高蜂窝梯度线的精准度，从而得到一种均匀性好、梯度线精准、吸波性能优异的吸波蜂窝材料，其可广泛地应用于航空航天等领域。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将助剂与溶剂混合在一起并进行搅拌，得到第一混合溶液；
S2：将吸收剂加入第一混合溶液中并进行搅拌，得到第二混合溶液；
S3：将树脂加入第二混合溶液中并进行搅拌，得到混合物，在混合物中，树脂与溶剂的质量之比为1:1-1:3，树脂与吸收剂的质量之比为2:1-6:1，助剂的质量分数为4%-13%；
S4：将混合物进行研磨，得到吸波浆料；
S5：使用遮蔽材料对蜂窝结构材料不需要浸料的区域进行遮蔽处理，得到处理后蜂窝结构材料；
S6：将处理后蜂窝结构材料放置在吸波浆料中进行浸泡；
S7：将浸泡后的蜂窝结构材料取出，若蜂窝结构材料增加湿重高于理论增重，则吹去蜂窝结构材料孔格表面多余的吸波浆料，若蜂窝结构材料增加湿重低于理论增重，则对蜂窝结构材料进行多次浸渍，蜂窝结构材料达到理论增重后进入下一步骤；
S8：将达到理论增重后的蜂窝结构材料进行干燥处理，然后进行片切，得到吸波蜂窝材料。
2.根据权利要求1所述的一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、工业水中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，吸收剂为石墨烯、碳纤维、氮化硅、铁氧体中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，助剂包括分散剂、防沉剂的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，遮蔽材料为胶膜，胶膜为环氧结构胶膜、双马结构胶膜、氰酸酯结构胶膜的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，蜂窝结构材料为芳纶纸蜂窝。
8.根据权利要求6所述的一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，S5中，遮蔽处理的具体操作步骤为：
S5.1：使用下料机进行胶膜裁剪，制备出所需形状和尺寸的胶膜；
S5.2：使用胶膜对蜂窝不需要浸料的区域进行遮蔽处理，将胶膜边缘平整的铺贴在蜂窝浸料的梯度线处，两面铺贴区域对称。
9.根据权利要求1所述的一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，S4中的研磨环境温度为20-40℃，研磨转速为1500-2000rad/min，研磨时间为30-60min。
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