專利名稱：一種寬帶多層泡沫吸波材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及寬帶電磁波吸波材料及制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著軍用和民用電磁波吸波材料需求的增長(zhǎng)，各種電磁波吸波材料應(yīng)運(yùn)而生，尤以鐵氧體、金屬粉、多晶/非晶纖維和泡沫吸波材料等為主。
對(duì)泡沫類吸波材料，傳統(tǒng)尖劈大量應(yīng)用于吸波暗室之中，其吸波性能根據(jù)高度的不同而不同，可達(dá)到-50dB以上。但是其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的高度太高，占用空間太大；吸收劑長(zhǎng)時(shí)間使用后易脫落；阻燃效果差等。
平板型泡沫吸波材料由于具有厚度薄的優(yōu)點(diǎn)如今已廣泛應(yīng)用于飛行器的雷達(dá)艙和民用電磁兼容等方面，但是如何提高材料的吸收性能和環(huán)境物理性能成為當(dāng)前的重心所在。
中國(guó)專利200510011177.2“一種含碳納米管復(fù)合涂層型吸波材料及其制備方法”公開(kāi)了使用不同粒徑和不同含量的碳納米管制備的吸波材料。但是該材料吸收頻段很窄，且一般只有一個(gè)吸收峰值。
因而如何改進(jìn)吸波涂料達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間的性能穩(wěn)定和阻燃等效果，成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種寬帶電磁波吸收材料以及制備方法，本發(fā)明的吸波材料能達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間的性能穩(wěn)定和阻燃等效果。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種寬帶多層泡沫吸波材料，其特征在于，由開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料和電磁波吸波材料構(gòu)成單層，多個(gè)單層重疊構(gòu)成多層泡沫吸收材料。
具體的說(shuō)，所述電磁波吸波材料的組分包含炭黑和導(dǎo)電纖維。
本發(fā)明還提供一種寬帶多層泡沫吸波材料的制備方法，包括以下步驟a、根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取相應(yīng)厚度的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料；b、配制復(fù)合吸波涂料，并加入涂料中炭黑含量的5％重量比的導(dǎo)電纖維，混合均勻；c、按涂料中炭黑和導(dǎo)電纖維的含量分別計(jì)算出其體積含量，將復(fù)合涂料按0.05％～5％的體積含量浸漬到開(kāi)孔聚氨酯泡沫基體中；d、將步驟c制備得到的單層材料用粘結(jié)劑逐層粘合，形成多層泡沫吸波材料。
所述步驟d中的粘接劑的組分包括重量比為1∶1∶1的氧化鋅、氧化鎂和三氧化二銻，以及苯丙乳液，氧化鋅、氧化鎂和三氧化二銻的總重量與苯丙乳液的重量比為2∶98。
在多層泡沫吸波材料的面層還有一層防火防水面膜。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的性能指標(biāo)可以根據(jù)厚度不同具有不同的電磁波吸收性能，總體上具有低頻性能好、吸收頻帶寬、面密度輕和環(huán)境性能優(yōu)越等特點(diǎn)。
以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的寬帶多層泡沫吸波材料由兩部分組成開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料和電磁波吸波涂料?；w材料開(kāi)孔聚氨酯泡沫由37#或39#泡沫之一組成，厚度根據(jù)應(yīng)用頻段不同而不同，范圍為2mm～30mm。電磁波吸波涂料由炭黑為吸收劑的涂料和導(dǎo)電纖維組成，導(dǎo)電纖維的含量為涂料中炭黑含量的5％，兩者共同組成新的復(fù)合涂料。
前述涂料的制備方法為步驟1先將炭黑(0.5％～2％)、TW水性分散劑(0.5％～2％)、三氧化二銻(0.3％～1.0％)、氧化鋅(0.3％～1.0％)、防老劑(0.1％～0.5％)、促進(jìn)劑(0.1％～0.5％)、胺類防霉劑(0.1％～0.5％)和上述配方中4倍炭黑重量的水(2％～8％)混合，將混合溶液用雙輥碾壓機(jī)研磨5～10分鐘。
步驟2再將步驟1中研磨好的混合溶液和上述配方中剩余重量的水(58％～88％)放入高速攪拌機(jī)中，高速攪拌15～30分鐘，攪拌速度為500r/m～600r/m。
步驟3將步驟2中高速攪拌后的溶液加入苯丙乳液(2％～32％)和乳液型消泡劑(0.1％～0.5％)，將混合溶液放入低速攪拌機(jī)中，低速攪拌10～15分鐘，攪拌速度為50r/m～100r/m。
步驟4用200目過(guò)濾篩過(guò)濾，獲得用于吸波材料制備的涂料。
本發(fā)明將復(fù)合涂料按體積比0.05％～5％的含量(此含量為復(fù)合涂料中炭黑和導(dǎo)電纖維的含量)浸漬到開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料中，經(jīng)烘干后，將多層泡沫材料按設(shè)計(jì)要求粘合形成多層材料。為了達(dá)到較好的防火防水環(huán)境使用性能，在面層材料上再粘貼防火防水層。
本發(fā)明提供了一種吸波材料的制備方法，該方法按如下步驟進(jìn)行步驟1 按設(shè)計(jì)要求選取相應(yīng)厚度的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料(37#或39#)，厚度在2mm～30mm之間。由于材料厚度對(duì)反射率性能會(huì)有較大影響，應(yīng)精確控制泡沫材料的厚度，要求誤差不超過(guò)0.5mm。
步驟2 配制復(fù)合吸波涂料。按“一種寬帶電磁波吸波涂料的制備方法”的要求配制完成，并加入涂料中炭黑含量的5％重量比的導(dǎo)電纖維，混合均勻。配制的涂料的重量根據(jù)制備材料的多少和含量確定。
步驟3 按涂料中炭黑和導(dǎo)電纖維的含量分別計(jì)算出其體積含量，將復(fù)合涂料按0.05％～5％的體積含量浸漬到開(kāi)孔聚氨酯泡沫基體中。不同體積含量的炭黑/導(dǎo)電纖維浸漬到不同厚度的泡沫中，其反射率吸收峰和吸收頻帶不同。
步驟4 配制粘結(jié)劑。將氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)和三氧化二銻(Sb2O3)按1∶1∶1重量比混合，放入研缽研磨分散，并以氧化鋅、氧化鎂和三氧化二銻的總重量按2∶98和苯丙乳液混合，用低速攪拌機(jī)攪拌8～10分鐘，攪拌速度為50r/m～80r/m。攪拌均勻后用200目的過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾即可獲得粘結(jié)劑。
步驟5 將步驟3制備的單層含炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的泡沫吸波材料按設(shè)計(jì)要求，用步驟4制備的粘結(jié)劑涂覆在泡沫材料表面，將多層泡沫吸波材料粘合在一起，形成多層泡沫吸波材料。
步驟6 在多層泡沫吸波材料的面層粘貼防火防水面膜。
本發(fā)明與現(xiàn)有吸波材料相比具有如下突出優(yōu)點(diǎn)1、炭黑吸收劑與開(kāi)孔聚氨酯泡沫基體附著緊密，經(jīng)振動(dòng)試驗(yàn)后不會(huì)脫落。
2、多層泡沫吸波材料抗菌性能穩(wěn)定，抗菌效率高。
3、苯丙乳液和阻燃劑的共同作用使該吸波材料具有良好的防火性能。將該涂料浸漬于泡沫基體材料中制成的多層吸波材料，經(jīng)測(cè)試，其阻燃性能達(dá)到FH-1級(jí)。
4、浸漬的涂料為水溶性涂料，無(wú)毒，制備過(guò)程和使用中無(wú)環(huán)境污染。
5、面層防火防水層使材料可以在雨天環(huán)境保證其吸收性能。
6、該吸波材料制備工藝簡(jiǎn)單，原料易得，成本較低，性價(jià)比高。
本發(fā)明制備的寬帶電磁波吸波材料，三層12mm厚(三層厚度分別為5mm、5mm和2mm)吸波性能在3.8GHz～18GHz頻率范圍內(nèi)小于-10dB。見(jiàn)實(shí)施例1。
本發(fā)明制備的寬帶電磁波吸波材料，三層36mm厚(三層厚度分別為15mm、15mm和6mm)吸波性能在2.6GHz～18GHz頻率范圍內(nèi)小于-15dB。見(jiàn)實(shí)施例2。
本發(fā)明制備的寬帶電磁波吸波材料，四層64mm厚(三層厚度分別為20mm、20mm、20mm和4mm)吸波性能在2GHz～2.6GHz頻率范圍內(nèi)小于-15dB，在2.6～18GHz頻率范圍內(nèi)小于-20dB。見(jiàn)實(shí)施例3。
更具體的實(shí)施例
實(shí)施例1將厚度為5mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量0.05％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
將厚度為5mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量0.5％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
將厚度為2mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量1.0％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
用粘合劑涂覆在泡沫材料表面將上述三層泡沫材料粘合在一起，形成多層泡沫吸波材料。
該材料在4GHz～18GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-10dB，吸收峰有兩個(gè)位置，分別在6GHz和12GHz，峰值小于-20dB。
材料面密度為1.5kg/m2，阻燃性能達(dá)到FH-1級(jí)。
實(shí)施例2將厚度為15mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量0.3％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
將厚度為15mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量0.5％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
將厚度為6mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量1.2％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
用粘合劑涂覆在泡沫材料表面將上述三層泡沫材料粘合在一起，形成多層泡沫吸波材料。
該材料在4GHz～18GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-15dB，吸收峰有兩個(gè)位置，分別在7GHz和14GHz，峰值小于-40dB。
材料面密度為2.1kg/m2，阻燃性能達(dá)到FH-1級(jí)。
實(shí)施例3將厚度為20mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量0.1％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
將厚度為20mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量0.5％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
將厚度為20mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量1.0％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
將厚度為4mm的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料浸漬體積含量1.5％的炭黑和導(dǎo)電纖維吸收劑的復(fù)合涂料并烘干。
用粘合劑涂覆在泡沫材料表面將上述三層泡沫材料粘合在一起，形成多層泡沫吸波材料。
該材料在2GHz～2.6GHz頻率范圍內(nèi)小于-15dB，在2.6GHz～18GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-20dB，吸收率最大處小于-50dB。
材料面密度為2.5kg/m2，阻燃性能達(dá)到FH-1級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種寬帶多層泡沫吸波材料，其特征在于，由開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料和電磁波吸波材料構(gòu)成單層，多個(gè)單層重疊構(gòu)成多層泡沫吸收材料。
2.如權(quán)利要求1所述的寬帶多層泡沫吸波材料，其特征在于，所述電磁波吸波材料的組分包含炭黑和導(dǎo)電纖維。
3.寬帶多層泡沫吸波材料的制備方法，包括以下步驟a、根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取相應(yīng)厚度的開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料；b、配制復(fù)合吸波涂料，并加入涂料中炭黑含量的5％重量比的導(dǎo)電纖維，混合均勻；c、按涂料中炭黑和導(dǎo)電纖維的含量分別計(jì)算出其體積含量，將復(fù)合涂料按0.05％～5％的體積含量浸漬到開(kāi)孔聚氨酯泡沫基體中；d、將步驟c制備得到的單層材料用粘結(jié)劑逐層粘合，形成多層泡沫吸波材料。
4.如權(quán)利要求3所述的寬帶多層泡沫吸波材料的制備方法，其特征在于，所述步驟d中的粘接劑的組分包括重量比為1∶1∶1的氧化鋅、氧化鎂和三氧化二銻，以及苯丙乳液，氧化鋅、氧化鎂和三氧化二銻的總重量與苯丙乳液的重量比為2∶98。
5.如權(quán)利要求3所述的寬帶多層泡沫吸波材料的制備方法，其特征在于，在多層泡沫吸波材料的面層還有一層防火防水面膜。
全文摘要
一種寬帶多層泡沫吸波材料及其制備方法，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及寬帶電磁波吸波材料及制備技術(shù)。本發(fā)明由開(kāi)孔聚氨酯泡沫材料和電磁波吸波材料構(gòu)成單層，多個(gè)單層重疊構(gòu)成多層泡沫吸收材料。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的性能指標(biāo)可以根據(jù)厚度不同具有不同的電磁波吸收性能，總體上具有低頻性能好、吸收頻帶寬、面密度輕和環(huán)境性能優(yōu)越等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09D163/00GK1929731SQ20061002170
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月30日
發(fā)明者陳良, 鄧龍江, 謝建良, 梁迪飛 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)