CN1381162A - 电波吸收体组成物 - Google Patents

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Abstract

本发明为在反射板上叠层,从而构成电波吸收体的组成物。该组成物是将导电性氧化钛配合于基体材料中而成的。作为基体材料,使用热塑性树脂、热固性树脂、橡胶或弹性体。

Description

电波吸收体组成物
技术领域
本发明涉及广泛用于船舶和飞机等的电波吸收体，更详细地讲，是涉及涂布或设置于金属等反射板上的单层型电波吸收体组成物的发明。
背景技术
近年来，关于微波段和毫米波段的电波利用的研究在各个方面被活跃地进行，与此相伴，用于防止电磁波障碍的电波吸收体引人注目。
其中，特别是毫米波段的电波，其波长非常短，为1～10mm左右，所以对于利用设置于反射板表面的吸收体来吸收电波的所谓匹配型吸收而言，提出的课题是能与这些电波匹配的电波吸收体的厚度必须在1mm以下。
另外，迄今为止的电波吸收体组成物存在的困境是：若要得到对宽频带电波的电波吸收性能，则需要某种程度的电波吸收体厚度，相反，若要减薄电波吸收体的厚度，则不能谋求电波吸收性能的宽带化。
发明的公开
本发明的目的在于：提供尽管是厚度薄的电波吸收体，但是也能效率好地吸收宽频带的电波的电波吸收体组成物。
本发明的电波吸收体组成物为达到上述目的，其主旨是将导电性氧化钛配合于基体材料中。
上述导电性氧化钛的配合比例最好是相对于100重量份的基体材料为5～40重量份，还希望相对于100重量份的基体材料配合超过0重量份～4重量份以下的导电性炭黑。
本发明的电波吸收体组成物如上述那样构成，通过将其涂布或设置于由金属等构成的反射板上，可基于其厚度的变化而得到对应于微波段和毫米波段区的任意频率的电波吸收体，同时，尽管是厚度薄的电波吸收体，但是也可以效率好地吸收宽频带的电波。
附图的简单说明
图1是表示测定与本发明有关的环氧树脂板试样的复数电容率的结果的曲线图。
图2是表示测定与本发明有关的环氧树脂板试样的复数电容率的结果的另一曲线图。
图3是表示根据本发明的一个实施例得到的涂料的电波吸收性能评价结果的曲线图。
图4是表示根据本发明的另一实施例得到的涂料的电波吸收性能评价结果的曲线图。
实施发明的最佳方案
以下一边引用附图一边详细说明本发明的实施方案。
本发明的电波吸收体组成物是向基体材料中配合导电性氧化钛和根据要求还配合导电性炭黑而得到的。
作为上述基体材料，例如可使用从热塑性树脂、热固性树脂、各种橡胶、弹性体等中选出的材料。特别是热固性树脂，即使是电波吸收体的反射板具有突起物时也能通过在该反射板上涂布、固化从而简单地构成所希望厚度的电波吸收体。
作为上述热塑性树脂，例如可使用聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂、尼龙6、尼龙66等聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯树脂或它们的混合物。
又，作为热固性树脂，例如可从环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、酚醛树脂等中适当选出。另外，由于固化剂是使用通常使用的固化剂，所以其种类和含量不特别限定。
上述导电性氧化钛是在由金红石型球状晶体或金红石型针状晶体构成的氧化钛的表面被覆SnO2/Sb层等导电层而形成的。该导电性氧化钛分散于基体材料中，增大该基体材料的电容率。另外，上述导电性氧化钛其物理及化学稳定性优良，而且，向基体材料中配合时的分散性优良。
作为上述导电性炭黑，可列举乙炔炭黑、炉法炭黑、凯奇恩(ケッチェン)炭黑等。其中凯奇恩炭黑特别理想。该导电性炭黑分散于基体材料中，增大该基体材料的电容率。
为了得到最理想的电波吸收性能，导电性氧化钛和导电性炭黑的配合量是由电波的频率和与它对应的吸收体的复数电容率决定的。
基于实验说明上述情况。作为基体材料使用环氧树脂和固化剂，将作为填充材料的相对于100重量份基体材料的表1所示的重量比例的导电性氧化钛和导电性炭黑添加到基体材料中，进行搅拌后流入容器，制成150mm×150mm×厚2mm的树脂板试样(试样1～6)，将它们放入VHS公司制造的自由空间复数电容率测定装置测定在50～110GHz(入射角：0°)时的复数电容率。本装置是通过用矢量网络分析计算机进行阻抗测定从试样透过的电波，进而算出复数电容率的。其结果示于图1。
在图1中，用点线表示的曲线是表示在无反射材料上求出的复数电容率的无反射曲线，如果使用复数电容率存在于无反射曲线上的材料，则表示可得到最理想的电波吸收体。
另外，可将波长λ(mm)和试样厚度d(mm)之比d/λ绘制在无反射曲线上，d/λ的值由试样的复数电容率决定。所以，可根据作为对象的电波的波长决定电波吸收体的厚度。
                        表1
    试样     导电性氧化钛     导电性炭黑
    123456     202020303210     012110
由图1的结果判明如下：
(1)比较试样1、2、3，随着导电性炭黑的添加量增加，复数电容率的实部、虚部都变大，但其比例实部的方面大。因此，通过少量添加导电性炭黑，向无反射曲线上的(d/λ)变小的方向靠近，能得到更薄的吸收体。当进一步增加导电性炭黑的添加量时，则可知虚部增大的比例变大。
(2)试样5和6其复数电容率在无反射曲线上，是具有理想的吸收性能的配合。特别是试样5，其吸收体的厚度和吸收的电波的波长之比(d/λ)约为0.09，可制成薄的吸收体。
(3)各试样的复数电容率都和频率一起，大体上与无反射曲线平行地变化，所以通过不改变配合而只改变厚度，能得到对应于50～110GHz的任意频率的吸收体。
从上述结果看，对于最适合本发明目的的试样5而言，将频率区扩展到微波区，与上述一样地测定在5～50GHz时的复数电容率，与上述结果合并，其结果示于图2。
据此，试样5的复数电容率即使在5～50GHz的频率区也大致上接近于无反射曲线，并证实了试样5的组成物效率好地吸收微波和毫米波段的电波。
由以上情况可知，对于电波吸收体的组成而言，考虑到由基体材料种类和导电性氧化钛以及导电性炭黑种类所致的变动要素，导电性氧化钛的配合量相对于100重量份基体材料为5～40重量份，理想的情况为10～35重量份，导电性炭黑的配合量相对于100重量份的基体材料定为超过0重量份～4重量份以下为好。另外，电波吸收体的厚度根据复数电容率和要吸收的电波的波长的关系来决定。
在此，导电性氧化钛对吸收性能的宽带化具有效果，但当其配合量相对于100重量份基体材料不足5重量份时，则材料的复数电容率其实部、虚部都过于变低，不能与微波区段和毫米波段区的电波匹配，若超过40重量份，则复数电容率的实部、虚部反倒都过于变高，也不能与这些电波匹配。
另外，导电性炭黑提高复数电容率的实部和虚部，在不对电波吸收性能造成影响的情况下，可减薄电波吸收体的厚度，所以这种情况的配合量是理想的，但当该配合量相对于100重量份基体材料超过4重量份时，则材料的粘度变高，施工性变差。而且，由于复数电容率的虚部变大的比例增大，所以复数电容率为脱离了无反射曲线的值，变得不能与电波匹配。
将由上述得到的涂料涂布于船舶等金属部分上并使之固化，或将由上述组成构成的薄膜设置于船舶等金属部分上，据此能效率好地吸收微波段区和毫米波段区的电波。
另一方面，电波吸收体根据被粘着体的不同其重量成为障碍的情形也多，有时对电波吸收体要求轻量化。在这种情况下，使电波吸收体的组成中含有气泡体。
当含有气泡体时，在电波吸收体的内部空气区增加，电容率降低，所以为了增大电容率，事先需要考虑增多导电性氧化钛的添加量。
作为气泡体，最好使用微气珠。微气珠的含量相对于100重量份的基体材料为超过0重量份～30重量份以下，最好为20重量份以下。当超过30重量份时，材料的电容率降低，不能得到所希望的电波吸收性能。
实施例
实施例1
将环氧树脂和固化剂的混合物作为基体材料，以表2所示的比例向其中添加导电性氧化钛和导电性炭黑，并将溶剂加入其中，在磨机中进行搅拌混合。再者，溶剂的量相对于80重量份的上述组成物为20重量份。
在铝板上将上述搅拌混合物喷雾涂布，直至固化后的厚度分别为3.60mm(试样7)、0.75mm(试样8)、0.40mm(试样9)、0.35mm(试样10)、0.31mm(试样11)，得到5片平板(试样7～11)。涂料固化后，对于这些平板上的涂布面，以4°的入射角入射微波段区以及毫米波段区的电波(频率：1～110GHz)，评价吸收性能。其结果示于图3。
                       表2
    重量份
基体材料(环氧树脂和固化剂)     100
导电性氧化钛(*1)     32
导电性炭黑(*2)     1
(*1)针状导电性氧化钛FT2000(石原产业制造，商品名)
(*2)凯奇恩(ケッチェン)炭黑(日本依西(日本ィ一シ一)制造，商品名)
由图3判明，各试样的吸收性能的最大值在25dB以上，特别是有关试样9、10以及11方面，可证实显示出成为优良吸收性能目标的20dB以上吸收性能的频率范围在宽范围的频率区，它们是良好的电波吸收体。
实施例2
将环氧树脂和固化剂的混合物作为基体材料，以表3所示的比例向其中添加导电性氧化钛、导电性炭黑和微气珠，并将溶剂加入其中，在磨机中进行搅拌混合。再者，溶剂的量相对于80重量份的上述组成物为20重量份。
在铝板上将上述搅拌混合物喷雾涂布，直至固化后的硬度为2.4mm。涂料固化后，对于涂布面以4°的入射角入射微波段区的电波(频率：8～12GHz)，评价吸收性能，其结果示于图4。
                     表3
    重量份
基体材料(环氧树脂和固化剂)     100
导电性氧化钛(*1)     40
导电性炭黑(*2)     1
微气珠(*3)     14.3
(*1)针状导电性氧化钛FT2000(石原产业制造，商品名)
(*2)凯奇恩炭黑(日本依西制造，商品名)
(*3)微气珠80GCA(松本树脂制造，商品名)
由图4证实，吸收性能的最大值在25dB以上，显示出成为优良吸收性能的目标的20dB以上的吸收性能的频率范围在某种程度的范围内。
产业上的利用可能性
本发明如上述那样，将向树脂等基体材料中配合导电性氧化钛的组成物作为电波吸收材料而使用，据此可基于其厚度的变化而得到对应于微波段区和毫米波段区的任意频率的电波吸收体，虽然是厚度薄的电波吸收体，但却具有能效率好地吸收宽频带电波的效果。
进一步地，通过向上述基体材料配合微气珠，从而谋求电波吸收体的轻量化。

Claims (6)

1.一种电波吸收体组成物，其特征在于：它是向基体材料配合导电性氧化钛而成。
2.按照权利要求1记载的电波吸收体组成物，其特征在于：上述导电性氧化钛的配合比例相对于100重量份的基体材料为5～40重量份。
3.按照权利要求1记载的电波吸收体组成物，其特征在于：它是相对于100重量份的基体材料，配合超过0重量份～4重量份以下的导电性炭黑而成。
4.按照权利要求2记载的电波吸收体组成物，其特征在于：它是相对于100重量份的基体材料，配合超过0重量份～4重量份以下的导电性炭黑而成。
5.按照权利要求1～4的任何一项记载的电波吸收体组成物，其特征在于：上述基体材料为选自由热塑性树脂、热固性树脂、橡胶、弹性体构成的群中的至少一种。
6.按照权利要求1～4的任何一项记载的电波吸收体组成物，其特征在于：上述基体材料为热固性树脂。
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