專利名稱：一種非連續(xù)體導(dǎo)電介質(zhì)吸波平板及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)和電磁場理論的交叉技術(shù)領(lǐng)域，涉及高效寬頻非連續(xù)體導(dǎo)電介質(zhì)復(fù)合吸波平板的制備技術(shù)。特別涉及到一種導(dǎo)電孤島吸波單元的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著對電磁波吸收材料研究的深入以及實(shí)際應(yīng)用的需求，高吸收性能、寬頻段、重量輕、體積小等高性能結(jié)構(gòu)型吸波體已成為當(dāng)前吸波材料的研究重點(diǎn)。平板型吸波材料正是在此背景下受到越來越多的關(guān)注。目前，平板吸波體大都采用在環(huán)氧樹脂、高聚物等基體中添加吸波粉體經(jīng)過熱壓或者直接澆注制得。但這種結(jié)構(gòu)對電磁波的吸收具有選擇性，有效吸收頻段太窄。為了拓寬對電磁波的吸收頻段，增強(qiáng)吸波效能，常用的方法往往采用優(yōu)化改性吸波劑、吸波劑多元復(fù)合以及采取多層吸波結(jié)構(gòu)等方法來實(shí)現(xiàn)。但是這類吸波結(jié)構(gòu)一方面制備成本較高，另一方面很難做到與自由空間波阻抗的良好匹配，從而限制了平板吸波材料吸波性能的提高和吸波頻段的拓寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供了一種樹脂基非連續(xù)體導(dǎo)電介質(zhì)復(fù)合吸波平板的制備方法，采用將導(dǎo)電介質(zhì)孤島化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，有效改善了導(dǎo)電介質(zhì)吸波平板與空氣波阻抗的良好匹配，解決了吸波平板吸收頻段窄、吸收效能差的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一.原料的選擇與預(yù)處理
1.1基體選擇選用ABS樹脂、聚乙烯醇等高聚物，要求高聚物具有較高的透波性和粘結(jié)能力。
1.2吸收劑的選擇和預(yù)處理選用的吸波劑分別具有導(dǎo)電性能和磁性能，對電磁波的吸收實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，拓寬有效吸收頻段，且環(huán)境穩(wěn)定性好，且互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；對選取的吸波劑應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到活化吸波劑的目的，并使其顆粒尺寸控制在納米級別內(nèi)。
二.非連續(xù)體吸波平板的制備2.1導(dǎo)電孤島的制備將預(yù)處理后的不同吸收劑與高聚物基體材料按一定比例混合均勻，然后在塑料擠出機(jī)中重復(fù)擠出多次，達(dá)到吸收劑在基體中的均勻分布。最后在造粒機(jī)中造粒，得到導(dǎo)電孤島顆粒。
2.2吸波平板的制備將制備好的導(dǎo)電孤島顆粒用透波良好且粘結(jié)性能好的高聚物材料表面包覆后注入模具，常溫或者在60～80℃低溫下固化成形，最后在平板表面加一層阻燃布，得到非連續(xù)體吸波平板。
三.成品性能檢測主要測試材料的反射損耗性能，因?yàn)閷﹄姶挪ǖ姆瓷鋼p耗性能是衡量吸波材料吸收性能的重要指標(biāo)。測試采用弓形法在無回波暗室中進(jìn)行，測試結(jié)果用dB值表示。不同規(guī)格的吸波平板吸收能力和吸收帶寬不同，以炭粉質(zhì)量含量20％，二氧化猛質(zhì)量含量20％，且厚度為20mm為例，吸波性能如下表

本發(fā)明的效果和益處是，通過導(dǎo)電介質(zhì)的孤島化設(shè)計(jì)，非連續(xù)體吸波平板能有效改善與自由空間的波阻抗匹配，大大提高了平板吸波材料的吸收性能并拓寬了吸波材料的有效吸收頻段。除此之外，這種吸波結(jié)構(gòu)制備簡單，成本較低，性能穩(wěn)定，能廣泛應(yīng)用于電磁兼容領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)說明本發(fā)明的具體制備方法。
一. 原材料的選擇與預(yù)處理選用ABS樹脂為基體，聚乙烯醇(PVA)為孤島顆粒的表面包覆劑以及試樣成形的粘結(jié)劑；選用炭黑和二氧化猛為吸收劑。
在氬氣保護(hù)下，在700～800℃下對炭黑進(jìn)行高溫處理1～2h，以達(dá)到清除炭黑表面油污和活化炭黑的目的。然后在球磨機(jī)中球磨3～5h，使炭粉尺寸在10nm～1000nm之間。二氧化錳采用工業(yè)用σ相二氧化錳，粒徑在10nm～1000nm之間。
二.非連續(xù)體吸波平板的制備2.1導(dǎo)電孤島的制備將經(jīng)過預(yù)處理后的炭黑和二氧化猛與ABS樹脂按一定比例混合均勻，炭黑、二氧化猛以及ABS樹脂的質(zhì)量比為1∶1∶3。然后將混合好的料加入到塑料擠出機(jī)中重復(fù)擠出三次，達(dá)到吸收劑在基體中的均勻分布。最后在造粒機(jī)中造粒，得到導(dǎo)電孤島顆粒。顆粒形狀為直徑2～3mm，高度3～5mm的圓柱體。
2.2吸波平板的制備在PVA中加入一定量水后在水浴中加熱，不停攪拌直到成為粘稠狀。將制好粘結(jié)劑與孤島顆粒以1∶4均勻混合，直到孤島顆粒表面均勻分布一層PVA粘結(jié)劑，然后注入事先做好的模具中，模具截面大小為200mm×200mm，厚度為20mm。最后在試樣表面加一層玻璃纖維布，以達(dá)到試樣阻燃的目的。將制備好的試樣放入60℃恒溫烘箱里烘烤6h，得到非連續(xù)體吸波平板。
三.成品性能檢測吸波性能的測試如下表，其高于-15dB損耗性能的有效吸收帶寬達(dá)10GHz，在17.6GHz處達(dá)到最大吸收峰值-22.35dB。

權(quán)利要求
1.一種非連續(xù)體導(dǎo)電介質(zhì)吸波平板及制備方法，其特征是將導(dǎo)電填料與聚合物基體制備成復(fù)合材料后造粒，形成導(dǎo)電孤島復(fù)合顆粒，在其外表面涂敷一層絕緣透波粘結(jié)劑后澆注成非連續(xù)體平板復(fù)合材料，并在試樣的外表面加覆一層玻璃纖維布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非連續(xù)體導(dǎo)電介質(zhì)吸波平板及制備方法，其特征包括導(dǎo)電孤島復(fù)合顆粒的填料采用納米炭黑、納米二氧化猛、金屬粉和金屬纖維中的一種或兩種以上的組合；基體材料采用ABS或聚乙烯；粘結(jié)劑采用聚乙烯醇或環(huán)氧樹脂；阻燃布采用玻璃纖維布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非連續(xù)體導(dǎo)電介質(zhì)吸波平板及制備方法，其特征還包括導(dǎo)電孤島復(fù)合顆粒的形貌包括球狀、圓柱狀、條狀或片狀；顆粒中填料的質(zhì)量含量為炭黑2％～30％，二氧化錳或金屬粉10％～70％。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料科學(xué)和電磁場理論的交叉技術(shù)領(lǐng)域。涉及到一種非連續(xù)體導(dǎo)電介質(zhì)吸波平板及制備方法。其特征是將導(dǎo)電填料與聚合物基體制備成復(fù)合材料后造粒，形成導(dǎo)電孤島復(fù)合顆粒，在其外表面涂敷一層絕緣透波粘結(jié)劑后澆注成非連續(xù)體平板復(fù)合材料，并在試樣的外表面加覆一層玻璃纖維布，起到阻燃作用。本發(fā)明的效果和益處是通過導(dǎo)電介質(zhì)的孤島化設(shè)計(jì)，非連續(xù)體導(dǎo)電介質(zhì)吸波平板能有效改善與自由空間的波阻抗匹配，提高其吸收性能并拓寬了有效吸收頻段。結(jié)構(gòu)制備簡單，成本較低，性能穩(wěn)定，能廣泛應(yīng)用于電磁兼容領(lǐng)域。
文檔編號C08J5/12GK101087513SQ20071001210
公開日2007年12月12日 申請日期2007年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者段玉平, 劉順華 申請人:大連理工大學(xué)