專利名稱:一種泡沫鋁合金基吸波材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種泡沫鋁合金基吸波材料的制備方法。
技術(shù)背景吸波材料正在向著"薄、輕、寬、強(qiáng)"的方向發(fā)展,研究表明,致密的吸波材料經(jīng)多孔 化后其吸波性能得到了顯著提高,同時(shí)可大大減輕材料的密度。然而,目前對(duì)多孔吸波材料 的研究報(bào)道比較少見,其吸波機(jī)理的分析也處于初步階段,多孔泡沫金屬材料是一種新型的 多孔輕質(zhì)金屬材料,人們已經(jīng)系統(tǒng)研究了其阻尼、抗沖擊、吸聲減震、電磁波屏蔽等性能, 還很少有人對(duì)其吸波性能進(jìn)行研究。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種泡沫鋁合金基吸波材料的制備方法,尤其是一種在多孔泡沫鋁 合金材料表面涂覆吸波涂料以獲得新型輕質(zhì)吸波材料的方法。研究表明相對(duì)密度為0.111~0.185,平均孔徑為6 7rnrn的泡沫鋁合金材料在Ka波段電磁 波(頻率范圍在26.5 40GHz'的電磁波)具備一定的吸波性能,而在其表面分別涂覆電介質(zhì) 型吸波劑、電阻型吸波劑與磁介質(zhì)型吸波劑后,可同時(shí)發(fā)揮多孔結(jié)構(gòu)與吸波涂料對(duì)電磁波的 吸收損耗作用,令材料獲得了低于-10dB的吸波效能,將復(fù)合吸波劑涂覆于泡沫鋁合金表面, 其吸波效能可進(jìn)一步得到提高。本發(fā)明以相對(duì)密度為0.148~0.185泡沫鋁合金作為基體材料,在其表面分別涂覆電阻型吸 波劑(碳化硅或聚苯胺)、電介質(zhì)型吸波劑(鈦酸鋇)及磁介質(zhì)型吸波劑(Ni-Zn鐵氧體或羰 基鎳),制備成單一吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料,測(cè)試分析該吸波材料的吸波性能;在此基 礎(chǔ)上將磁介質(zhì)型吸波劑與聚苯胺吸波劑涂覆于泡沫鋁合金表面,制備成復(fù)合吸波劑泡沫鋁合 金基吸波材料,使泡沫鋁合金基吸波材料的吸波性能得到進(jìn)一步的改善。本發(fā)明的技術(shù)方案為1、多孔泡沫鋁合金的表面預(yù)處理1.1泡沫鋁合金基體表面脫脂處理采用泡沫鋁合金作為基體,以室溫冷水沖刷泡沫鋁合 金基體,去除部分殘留于表面與孔隙中的機(jī)械碎屑,然后用空氣壓縮機(jī),在噴射壓力為0.8Mpa 的條件下,噴射堿液清洗泡沫鋁合金基體表面,堿液溫度控制在60±3°C,以防止泡沫鋁合 金基體表面被浸蝕;噴射堿液后立即用室溫冷水沖洗,然后用超聲波清洗器清洗15min,使 用頻率40KHz;再用去離子水噴洗表面,以去除殘留堿液;用電吹風(fēng)縮短表面干燥時(shí)間,避 免懸掛的水珠在烘干時(shí)發(fā)生堿液濃集而浸蝕表面,清洗后在IOO'C下烘干。1.2泡沫鋁合金基體的噴砂處理泡沫鋁合金基體脫脂處理后,采用噴砂機(jī)進(jìn)行微粒噴砂, 其中石英砂粒直徑小于lOOpm,壓縮空氣源3.0-7.0 kg/cm2,噴砂中控制距離約100 150mm,噴砂過程中控制噴槍與泡沫鋁合金基體的距離以及噴砂壓力,盡量不破壞泡沫鋁合金基體表 面。噴砂結(jié)束后,用無(wú)水乙醇反復(fù)噴洗,沖洗掉泡沫鋁合金基體表面及孔隙內(nèi)的砂粒,最后 用電吹風(fēng)吹干,完成泡沫鋁合金基體的表面預(yù)處理。2、 單一吸波涂料的制備2.1吸波劑填料的偶聯(lián)預(yù)處理在吸波劑(碳化硅、聚苯胺、鈦酸鋇、Ni-Zn鐵氧體、羰基鎳或納米鈷)填料粉末中加 入偶聯(lián)劑(硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑),偶聯(lián)劑用量為吸波劑填料粉末量的3%。然后加入稀釋劑(稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:i的混合液,用量為吸波劑填料粉末每4g時(shí)lml),在高剪切力分散乳化機(jī)中以10000r/ min的速度攪拌30min。 2.2吸波劑填料的分散將分散劑(B401、 B402、 CH-10S、 CH-13F、 CH陽(yáng)13、 T70或963)用稀釋劑(稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:i的混合液,用量為吸波劑填料粉末每4g時(shí)lmi)稀釋,分散劑的用量為全部吸波劑填料的2%質(zhì)量百分比,倒入經(jīng)預(yù)處理的吸波劑填料中在玻璃研缽中混合研磨,完成吸波劑填料的分散。2.3成膜物質(zhì)的制備將粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂(占填料與粘結(jié)劑總量的30%質(zhì)量百分比)與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比2 : i混合,制備成成膜物質(zhì)。2.4吸波涂料的制備將配好的成膜物質(zhì)和分散好的單一吸波劑填料混合后研磨5min,然后用高剪切分散乳化 機(jī)以10000r/min速度攪拌10min,再經(jīng)超聲波清洗器,在頻率40KHz的條件下,超聲波振 蕩分散20min,繼續(xù)用高剪切分散乳化機(jī)以10000r/min速度攪拌10min進(jìn)行分散。為了得 到更加細(xì)膩、少雜質(zhì)、無(wú)氣泡的涂料,最后將涂料以120目的篩網(wǎng)過篩,制備成單一吸波涂 料。3、 復(fù)合吸波涂料的制備 3.1復(fù)合吸波劑填料的制備在兩種吸波劑填料(聚苯胺、Ni-Zn鐵氧體或羰基鎳)中的主要成分(質(zhì)量百分比高的 吸波劑填料成分)中加入偶聯(lián)劑(硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑),偶聯(lián)劑用量為該吸波劑填料 粉末量的3%,以無(wú)水乙醇(無(wú)水乙醇用量以浸沒球磨罐中的磨球和填料為準(zhǔn))為介質(zhì), 一起 放入球磨罐中以120r/min的速度球磨濕混30min,然后將第二組分(相對(duì)主要組分質(zhì)量百 分比低的吸波劑填料成分)加入球磨罐中,以120r/min的速度球磨濕混5h;再將濕混后的 物料烘干,去除無(wú)水乙醇,放入球磨罐中以120r/min的速度球磨干混5h。3.2復(fù)合吸波劑填料的偶聯(lián)預(yù)處理在制備好的復(fù)合吸波劑填料粉末中加入偶聯(lián)劑(硅垸偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑),偶聯(lián)劑用 量為復(fù)合吸波劑填料總量的3%。然后加入稀釋劑(稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚 =6:4:1的混合液,用量為吸波劑填料粉末每4g時(shí)lml),在高剪切力分散乳化機(jī)中以10000r4/ min的速度攪拌30min。3.3復(fù)合吸波劑填料的分散將分散劑用稀釋劑(稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:i的混合液,用量為吸波劑填料粉末為4g時(shí)lml)稀釋,分散劑的用量為全部吸波劑填料的2%質(zhì)量百分比,倒 入經(jīng)預(yù)處理的復(fù)合吸波劑填料中在玻璃研缽中混合研磨,完成吸波劑填料的分散。 3.4成膜物質(zhì)的制備將粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂(占填料與粘結(jié)劑總量的30%質(zhì)量百分比)與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比 2 : 1混合,制備成成膜物質(zhì)。 3.5復(fù)合吸波涂料的制備將配好的成膜物質(zhì)和分散好的復(fù)合吸波劑填料混合后研磨5min,然后用FA25高剪切分 散乳化機(jī)以10000r/ min速度攪拌10min,再經(jīng)KQ-100超聲波清洗器,在頻率40KHz的條 件下,超聲波振蕩分散20min,繼續(xù)用FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r / min速度攪拌10min 進(jìn)行分散。為了得到更加細(xì)膩、少雜質(zhì)、無(wú)氣泡的涂料,最后將涂料以120目的篩網(wǎng)過篩, 制備成復(fù)合吸波涂料。4、泡沫鋁合金基體的表面涂裝使用空氣壓縮機(jī)和噴槍作為空氣噴涂設(shè)備,在通風(fēng)櫥內(nèi)將制備好的單一或復(fù)合吸波涂料 噴涂在完成表面預(yù)處理的泡沫鋁合金基體上,噴涂量為20g,噴涂過程中需從各方向反復(fù)噴 涂,保證吸波涂料均勻的涂覆于泡沫鋁合金基體的各個(gè)孔洞。噴涂后的泡沫鋁合金基體置于 鼓風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行固化,固化溫度為6(TC,固化時(shí)間為lh。噴涂和固化完成后的泡沫鋁合金基體即作為電磁波反射率測(cè)試的吸波材料樣板,測(cè)試在 Ka波段(頻率范圍在26.5 40GHz的電磁波)的反射率。其中涂覆單一吸波劑的泡沫鋁合金 基為單一吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料,涂覆復(fù)合吸波劑的泡沫鋁合金基為復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料。單一吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的電磁波反射率測(cè)試結(jié)果表明,吸波材料的吸波性能 隨著微波頻率的增加而增加,在測(cè)試頻段內(nèi)沒有明顯的峰值,顯示出材料寬頻的特點(diǎn)。復(fù)合 吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的電磁波反射率測(cè)試結(jié)果表明,復(fù)合吸波材料的吸波性能得到 進(jìn)一步的改善,其中表面涂覆Ni-Zn鐵氧體吸波劑與羰基鎳吸波劑(Ni-Zn鐵氧體與羰基鎳質(zhì) 量比為3:2)的復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基材料顯示出了優(yōu)異的吸波性能,而表面涂覆聚苯胺 吸波劑與羰基鎳吸波劑(聚苯胺與羰基鎳質(zhì)量比為1 : 2)的復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材 料在26.5~40.0GHz頻段內(nèi)測(cè)試電磁波反射率,低于-10dB的帶寬可達(dá)3.18GHz。多孔泡沫金屬材料具有輕質(zhì)、高孔隙率、力學(xué)性能優(yōu)異等特點(diǎn),通過對(duì)多孔泡沫金屬材 料電磁波吸收性能的研究,有望獲得輕質(zhì)高效的吸波材料,具有重要的理論與實(shí)踐意義。實(shí) 驗(yàn)研究表明,多孔泡沫金屬材料在微波頻率范圍內(nèi)的吸波性能有限,為了進(jìn)一步提高材料的 吸波性能,本發(fā)明提出了在其表面涂覆吸波涂料的方法,測(cè)試結(jié)果表明材料的吸波性能得到 了改善,具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。此外,由于多孔泡沫金屬材料在生產(chǎn)過程中不可避免地出現(xiàn)孔 洞、裂縫等缺陷,其雜質(zhì)成分也較多,為其鍍覆工作帶來(lái)很大困難。本發(fā)明在泡沫鋁表面涂覆吸波涂料, 一方面優(yōu)化了泡沫鋁合金的吸波性能,另一方面也為泡沫鋁合金的外觀美化工 作提供了有益的探索經(jīng)驗(yàn)。本發(fā)明的特點(diǎn)是首次從多孔泡沫金屬材料的電磁波吸收特性的角度出發(fā),將這種新型泡 沫金屬材料與傳統(tǒng)簡(jiǎn)便的涂覆方法結(jié)合起來(lái),從而獲得了具備吸波性能的輕質(zhì)新型吸波材料。 本發(fā)明不僅為多孔泡沫金屬材料的推廣應(yīng)用開拓了新的領(lǐng)域,還為新型輕質(zhì)吸波材料的研制 提供了有益的探索經(jīng)驗(yàn)。
圖1為泡沫鋁合金表面預(yù)處理流程示意圖。圖2為泡沫鋁合金材料表面涂覆了吸波劑后的泡沫鋁合金基吸波材料的涂裝效果圖。 圖3為表面單一吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料在測(cè)試頻段內(nèi)的微波-反射率曲線,泡沫鋁 合金基體相對(duì)密度為0.148~0.185。 Cffla表示鈦酸鋇吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的微波-反 射率曲線,CfSi表示覆碳化硅吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的微波-反射率曲線,CfFe表示 Ni-Zn鐵氧體吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的微波-反射率曲線,CfNi表示羰基鎳吸波劑泡沫 鋁合金基吸波材料的微波-反射率曲線,CfP表示聚苯胺吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的微波 -反射率曲線。圖4為相對(duì)密度為0.148 0.185的復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料(表面涂覆Ni-Zn鐵 氧體與羰基鎳質(zhì)量比為3:2的復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料)的微波-反射率曲線,圖5為相對(duì)密度為0.178 0.185的復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料(表面涂覆聚苯胺與 羰基鎳質(zhì)量比為1:2的復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料)的微波-反射率曲線。
具體實(shí)施方式
以下為實(shí)施例采用的吸波劑填料、分散劑、稀釋劑、粘結(jié)劑、固化劑、偶聯(lián)劑以及泡沫鋁合金材料采用碳化硅、聚苯胺、鈦酸鋇、Ni-Zn鐵氧體或羰基鎳做為吸波劑填料。其中碳化硅純 度大于95%,細(xì)度1 2pm;聚苯胺純度大于98.0%,細(xì)度小于30pm;鈦酸鋇純度大于99.9%, 細(xì)度90nm; Ni-Zn鐵氧體細(xì)度320目;羰基鎳純度大于99.6%,細(xì)度2.2 2.8nm。采用分散劑B401、 B402、 CH-10S、 CH-13F、 CH陽(yáng)13、 T70或963作為分散劑。其中B401 和B402為德國(guó)明佳化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品,CH-10S、 CH-13F和CH-13為上海三正高分子 材料有限公司產(chǎn)品,T70和963為深圳海川化工科技有限公司產(chǎn)品。采用正丁醇、二甲苯和丙二醇甲醚的混合溶液作為稀釋劑,其中正丁醇、二甲苯和丙二 醇甲醚純度為分析純。采用6101環(huán)氧樹脂作為粘結(jié)劑,藍(lán)星新材料無(wú)錫樹脂產(chǎn)品;聚酰胺作為固化劑,天津市 津?qū)幦突瘜W(xué)有限公司產(chǎn)品。采用的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550,曲阜市萬(wàn)達(dá)化工有限公司產(chǎn)品;鈦酸酯偶聯(lián)劑為JN-115 、 JN-108、 JN-198或JN-644,常州市吉耐助劑有限公司產(chǎn)品。泡沫鋁合金材料的相對(duì)密度為0.148~0.185,平均孔徑為6~7mm,泡沫鋁合金材料外觀尺寸為80mm X 80mm 。 實(shí)施例1:采用外觀尺寸為80mmX80mm,相對(duì)密度為0.148~0.185,平均孔徑為6~7mm的泡沫鋁 合金作為基體,以室溫冷水沖刷泡沫鋁合金基體,去除部分殘留于表面與孔隙中的機(jī)械碎屑, 然后用JD-2025B型空氣壓縮機(jī),在噴射壓力為0.8Mpa的條件下,噴射堿液清洗泡沫鋁合金 基體表面,堿液溫度控制在60±3°C,以防止泡沫鋁合金基體表面被浸蝕;噴射堿液后立即 用室溫冷水沖洗,然后用KQ-100超聲波清洗器清洗15min,使用頻率40KHz;再用去離子 水噴洗表面,以去除殘留堿液;用電吹風(fēng)縮短表面干燥時(shí)間,避免懸掛的水珠在烘干時(shí)發(fā)生 堿液濃集而浸蝕表面,清洗后在IOO'C下烘干。泡沫鋁合金基體脫脂處理后,采用9070W濕噴砂機(jī)進(jìn)行微粒噴砂,其中石英砂粒直徑小 于10(Him,壓縮空氣源3.0-7.0 kg/cm2,噴砂中控制距離約100 150mrn,完成泡沫鋁合金基 體表面預(yù)處理。取20g聚苯胺吸波劑作為吸波涂料用填料,在聚苯胺吸波劑中加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550, 偶聯(lián)劑KH-550用量為0.6g,然后加入5ml的稀釋劑,稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲 醚=6 : 4 : 1的混合液,在高剪切力分散乳化機(jī)中以10000r/min的速度攪拌30min。將0.4g分散劑CH-10S用5ml稀釋齊!K正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:1的混合液)稀釋,倒入經(jīng)預(yù)處理的吸波劑填料中在玻璃研缽中混合研磨,完成吸波劑填料的分散。將粘結(jié)劑6101環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比2 : l混合,6101環(huán)氧樹脂用量為8.25g, 制備成成膜物質(zhì)。將配好的成膜物質(zhì)和分散好的聚苯胺吸波劑填料混合后研磨5min,然后用FA25高剪切 分散乳化機(jī)以10000r/ min速度攪拌10min;再經(jīng)KQ-100超聲波清洗器,在頻率40KHz的 條件下,超聲波振蕩分散20min;繼續(xù)以FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r/min速度攪拌 10min進(jìn)行分散;最后將涂料以120目的篩網(wǎng)過篩,制備成聚苯胺吸波涂料。使用JD-2025B型空氣壓縮機(jī)和口徑為1.5mm的W-71G噴槍作為空氣噴涂設(shè)備,在通風(fēng) 櫥內(nèi)將制備好的聚苯胺吸波涂料噴涂在完成表面預(yù)處理的泡沬鋁合金基體上,噴涂量為20g。 噴涂后的泡沫鋁合金基體置于101-1型鼓風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行固化,固化溫度為60'C,固化時(shí)間 為lh。噴涂和固化完成后的后的聚苯胺吸波劑泡沫鋁合金基體即作為電磁波反射率測(cè)試的吸波 材料樣板,測(cè)試在Ka波段(頻率范圍在26.5 40GHz的電磁波)的反射率。圖3中的CfP曲線為聚苯胺吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的微波-反射率曲線,吸波效果 在眾多吸波劑泡沫鋁合金材料中最佳,可達(dá)-12.5dB,低于-10dB的帶寬達(dá)5.5GHz。實(shí)施例2:采用外觀尺寸為80mmX80mm,相對(duì)密度為0.148-0.185,平均孔徑為6~7mm的泡沫鋁 合金作為基體,泡沫鋁合金基體表面預(yù)處理的方法同實(shí)施例1.取20g碳化硅吸波劑作為吸波涂料用填料,在碳化硅吸波劑中加入鈦酸酯偶聯(lián)劑JN-108, 偶聯(lián)劑JN-108用量為0.6g,然后加入5ml的稀釋劑,稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6:4:1的混合液,在高剪切力分散乳化機(jī)中以10000r/min的速度攪拌30min。將0.4g分散劑CH-13F用5ml稀釋齊lJ(正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:1的混合液)稀釋,倒入經(jīng)預(yù)處理的吸波劑填料中在玻璃研缽中混合研磨,完成吸波劑填料的分散。將粘結(jié)劑6101環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比2 : l混合,6101環(huán)氧樹脂用量為8.25g,制備成成膜物質(zhì)。將配好的成膜物質(zhì)和分散好的碳化硅吸波劑填料混合后研磨5min,然后用FA25高剪切 分散乳化機(jī)以10000r/ min速度攪拌10min;再經(jīng)KQ-100超聲波清洗器,在頻率40KHz的 條件下,超聲波振蕩分散20min;繼續(xù)以FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r/min速度攪拌 10min進(jìn)行分散;最后將涂料以120目的篩網(wǎng)過篩,制備成碳化硅吸波涂料。使用JD-2025B型空氣壓縮機(jī)和口徑為1.5mm的W-71G噴槍作為空氣噴涂設(shè)備,在通風(fēng) 櫥內(nèi)將制備好的碳化硅吸波涂料噴涂在完成表面預(yù)處理的泡沫鋁合金基體上,噴涂量為20g。 噴涂后的泡沫鋁合金基體置于101-1型鼓風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行固化,固化溫度為60'C,固化時(shí)間 為lh。噴涂和固化完成后的后的碳化硅吸波劑泡沫鋁合金基體即作為電磁波反射率測(cè)試的吸波 材料樣板,測(cè)試在Ka波段(頻率范圍在26.5 40GHz的電磁波)的反射率。圖3中的CfSi曲線為碳化硅吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的微波-反射率曲線,其吸波 效能達(dá)到了-7.8dB。實(shí)施例3:采用外觀尺寸為80mmX80mm,相對(duì)密度為0.148-0.185,平均孔徑為6 7rnrn的泡沫鋁 合金作為基體,泡沫鋁合金基體表面預(yù)處理的方法同實(shí)施例1.取20g鈦酸鋇吸波劑作為吸波涂料用填料,在鈦酸鋇吸波劑中加入鈦酸酯偶聯(lián)劑JN-198, 偶聯(lián)劑JN-198用量為0.6g,然后加入5ml的稀釋劑,稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚 =6:4:1的混合液,在高剪切力分散乳化機(jī)中以10000r/min的速度攪拌30min。將0.4g分散劑CH-13用5ml稀釋劑(正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:1的混合液) 稀釋,倒入經(jīng)預(yù)處理的吸波劑填料中在玻璃研缽中混合研磨,完成吸波劑填料的分散。將粘結(jié)劑6101環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比2 : l混合,6101環(huán)氧樹脂用量為8.25g, 制備成成膜物質(zhì)。將配好的成膜物質(zhì)和分散好的鈦酸鋇吸波劑填料混合后研磨5min,然后用FA25高剪切 分散乳化機(jī)以10000r / min速度攪拌10min;再經(jīng)KQ-100超聲波清洗器,在頻率40KHz的 條件下,超聲波振蕩分散20min;繼續(xù)以FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r/min速度攪拌 10min進(jìn)行分散;最后將涂料以120目的篩網(wǎng)過篩,制備成鈦酸鋇吸波涂料。使用JD-2025B型空氣壓縮機(jī)和口徑為1.5mm的W-71G噴槍作為空氣噴涂設(shè)備,在通風(fēng) 櫥內(nèi)將制備好的鈦酸鋇吸波涂料噴涂在完成表面預(yù)處理的泡沫鋁合金基體上,噴涂量為20g。 噴涂后的泡沫鋁合金基體置于101-1型鼓風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行固化,固化溫度為60'C,固化時(shí)間 為lh。噴涂和固化完成后的后的鈦酸鋇吸波劑泡沫鋁合金基體即作為電磁波反射率測(cè)試的吸波材料樣板,測(cè)試在Ka波段(頻率范圍在26.5 40GHz的電磁波)的反射率。圖3中的Cffla曲線為鈦酸鋇吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的微波-反射率曲線,其吸波效能僅達(dá)到了-3dB。 實(shí)施例4:采用外觀尺寸為80mmX80mm,相對(duì)密度為0.148~0.185,平均孔徑為6-7rmn的泡沫鋁 合金作為基體,泡沫鋁合金基體表面預(yù)處理的方法同實(shí)施例1.取20g Ni-Zn鐵氧體吸波劑作為吸波涂料用填料,在Ni-Zn鐵氧體吸波劑中加入鈦酸酯偶 聯(lián)劑JN-644,偶聯(lián)劑JN-644用量為0.6g,然后加入5ml的稀釋劑,稀釋劑為正丁醇二甲 苯丙二醇甲醚=6 :4:1的混合液,在高剪切力分散乳化機(jī)中以10000r/min的速度攪拌 30min。將0.4g分散劑T70用5ml稀釋劑(正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:1的混合液)稀釋,倒入經(jīng)預(yù)處理的吸波劑填料中在玻璃研缽中混合研磨,完成吸波劑填料的分散。將粘結(jié)劑6101環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比2 : l混合,6101環(huán)氧樹脂用量為8.25g,制備成成膜物質(zhì)。將配好的成膜物質(zhì)和分散好的Ni-Zn鐵氧體鋇吸波劑填料混合后研磨5min,然后用FA25 高剪切分散乳化機(jī)以10000r / min速度攪拌10min;再經(jīng)KQ-100超聲波清洗器,在頻率40KHz 的條件下,超聲波振蕩分散20min;繼續(xù)以FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r/min速度攪拌 10min進(jìn)行分散;最后將涂料以120目的篩網(wǎng)過篩,制備成Ni-Zn鐵氧體吸波涂料。使用JD-2025B型空氣壓縮機(jī)和口徑為1.5mm的W-71G噴槍作為空氣噴涂設(shè)備,在通風(fēng) 櫥內(nèi)將制備好的Ni-Zn鐵氧體吸波涂料噴涂在完成表面預(yù)處理的泡沫鋁合金基體上,噴涂量 為20g。噴涂后的泡沫鋁合金基體置于101-1型鼓風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行固化,固化溫度為6(TC, 固化時(shí)間為lh。噴涂和固化完成后的后的Ni-Zn鐵氧體吸波劑泡沬鋁合金基體即作為電磁波反射率測(cè)試 的吸波材料樣板,測(cè)試在Ka波段(頻率范圍在26.5 40GHz的電磁波)的反射率。圖3中的Cffe曲線為Ni-Zn鐵氧體吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的微波-反射率曲線, 其吸波效能達(dá)-9.5 dB。實(shí)施例5:采用外觀尺寸為80mmX80mm,相對(duì)密度為0.148-0.185,平均孔徑為6~7mm的泡沫鋁 合金作為基體,泡沫鋁合金基體表面預(yù)處理的方法同實(shí)施例1.取20g羰基鎳吸波劑作為吸波涂料用填料,在羰基鎳吸波劑中加入硅垸偶聯(lián)劑KH-550, 偶聯(lián)劑KH-550用量為0.6g,然后加入5ml的稀釋劑,稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲 醚=6 :4:1的混合液,在高剪切力分散乳化機(jī)中以10000r/min的速度攪拌30min。將0.4g分散劑B401用5ml稀釋劑(正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:1的混合液) 稀釋,倒入經(jīng)預(yù)處理的吸波劑填料中在玻璃研缽中混合研磨,完成吸波劑填料的分散。將粘結(jié)劑6101環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比2 : l混合,6101環(huán)氧樹脂用量為8.25g, 制備成成膜物質(zhì)。將配好的成膜物質(zhì)和分散好的羰基鎳鋇吸波劑填料混合后研磨5min,然后用FA25高剪 切分散乳化機(jī)以10000r/min速度攪拌10min;再經(jīng)KQ-100超聲波清洗器,在頻率40KHz 的條件下,超聲波振蕩分散20min;繼續(xù)以FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r/min速度攪拌 10min進(jìn)行分散;最后將涂料以120目的篩網(wǎng)過篩,制備成羰基鎳吸波涂料。使用JD-2025B型空氣壓縮機(jī)和口徑為1.5mm的W-71G噴槍作為空氣噴涂設(shè)備,在通風(fēng) 櫥內(nèi)將制備好的羰基鎳吸波涂料噴涂在完成表面預(yù)處理的泡沫鋁合金基體上,噴涂量為20g。 噴涂后的泡沫鋁合金基體置于101-1型鼓風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行固化,固化溫度為60'C,固化時(shí)間 為lh。噴涂和固化完成后的后的羰基鎳吸波劑泡沫鋁合金基體即作為電磁波反射率測(cè)試的吸波 材料樣板,測(cè)試在Ka波段(頻率范圍在26.5 40GHz的電磁波)的反射率。圖3中的CfNi曲線為羰基鎳吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的微波-反射率曲線,吸波性 能較好,可達(dá)-11.5dB,低于-10dB帶寬達(dá)2.6GHz。實(shí)施例6:采用外觀尺寸為80mmX80mm,相對(duì)密度為0.148~0.185,平均孔徑為6~7mm的泡沫鋁 合金作為基體,泡沫鋁合金基體表面預(yù)處理的方法同實(shí)施例1.取30g Ni-Zn鐵氧體吸波劑作為吸波涂料用填料,在Ni-Zn鐵氧體吸波劑中加入JN-115 鈦酸酯偶聯(lián)劑,偶聯(lián)劑JN-115用量為0.9g,以400ml無(wú)水乙醇為介質(zhì), 一起放入2升的球磨 罐中球磨濕混30min,然后將20g羰基鎳吸波劑加入球磨罐中,球磨濕混5h;再將濕混后的 物料烘干,去除無(wú)水乙醇,放入球磨罐中球磨干混5h,制備成Ni-Zn鐵氧體-羰基鎳復(fù)合吸 波劑填料。在Ni-Zn鐵氧體-羰基鎳復(fù)合吸波劑填料中加入1.5g硅烷偶聯(lián)劑KH-550,然后加入12.5ml的稀釋劑(稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:i的混合液),在高剪切力分散乳化機(jī)中以10000r/min的速度攪拌30min。將l.Og分散劑963用12.5ml稀釋劑(稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:1 的混合液)稀釋,倒入經(jīng)預(yù)處理的Ni-Zn鐵氧體-羰基鎳復(fù)合吸波劑填料中在玻璃研缽中混合 研磨,完成復(fù)合吸波劑填料的分散。將粘結(jié)劑6101環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比2 : 1混合,6101環(huán)氧樹脂用量為22g, 制備成成膜物質(zhì)。將配好的成膜物質(zhì)和分散好的Ni-Zn鐵氧體-羰基鎳復(fù)合鋇吸波劑填料混合后研磨5min, 然后用FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r / min速度攪拌10min;再經(jīng)KQ-100超聲波清洗器, 在頻率40KHz的條件下,超聲波振蕩分散20min;繼續(xù)以FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r /min速度攪拌10min進(jìn)行分散;最后將涂料以120目的篩網(wǎng)過篩,制備成Ni-Zn鐵氧體-羰 基鎳復(fù)合吸波涂料。使用JD-2025B型空氣壓縮機(jī)和口徑為1.5mm的W-71G噴槍作為空氣噴涂設(shè)備,在通風(fēng) 櫥內(nèi)將制備好的Ni-Zn鐵氧體-羰基鎳復(fù)合吸波涂料噴涂在完成表面預(yù)處理的泡沫鋁合金基 體上,噴涂量為20g。噴涂后的泡沫鋁合金基體置于101-1型鼓風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行固化,固化溫10度為6(TC,固化時(shí)間為lh。噴涂和固化完成后的后的Ni-Zn鐵氧體-羰基鎳復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基體即作為電磁 波反射率測(cè)試的吸波材料樣板,測(cè)試在Ka波段(頻率范圍在26.5 40GHz的電磁波)的反射率。圖4為Ni-Zn鐵氧體-羰基鎳復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的的微波-反射率曲線, 其吸波效能較好,可達(dá)-16dB,低于-10dB的帶寬達(dá)7GHz。 實(shí)施例7:采用外觀尺寸為80mmX80mm,相對(duì)密度為0.178~0.185,平均孔徑為6~7mm的泡沫鋁 合金作為基體,泡沬鋁合金基體表面預(yù)處理的方法同實(shí)施例1.取20g羰基鎳吸波劑作為吸波涂料用填料,在羰基鎳吸波劑中加入KH-550硅烷偶聯(lián)劑, 偶聯(lián)劑KH-550用量為0.6g,以400ml無(wú)水乙醇為介質(zhì), 一起放入2升的球磨罐中球磨濕混 30min,然后將10g聚苯胺吸波劑加入球磨罐中,球磨濕混5h;再將濕混后的物料烘干,去 除無(wú)水乙醇,放入球磨罐中球磨干混5h,制備成羰基鎳-聚苯胺復(fù)合吸波劑填料。在羰基鎳-聚苯胺復(fù)合吸波劑填料中加入0.9g硅烷偶聯(lián)劑KH-550,然后加入7.5ml的稀釋劑(稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:i的混合液),在高剪切力分散乳化機(jī)中以10000r/min的速度攪拌30min。將0.6g分散劑B402用7.5ml稀釋劑(稀釋劑為正丁醇二甲苯丙二醇甲醚=6 :4:1的混合液)稀釋,倒入經(jīng)預(yù)處理的羰基鎳-聚苯胺復(fù)合吸波劑填料中在玻璃研缽中混合研磨, 完成復(fù)合吸波劑填料的分散。將粘結(jié)劑6101環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比2 : 1混合,6101環(huán)氧樹脂用量為 12.85g,制備成成膜物質(zhì)。將配好的成膜物質(zhì)和分散好的羰基鎳-聚苯胺復(fù)合鋇吸波劑填料混合后研磨5min,然后 用FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r/ min速度攪拌10min;再經(jīng)KQ-100超聲波清洗器,在 頻率40KHz的條件下,超聲波振蕩分散20min;繼續(xù)以FA25高剪切分散乳化機(jī)以10000r / min速度攪拌10min進(jìn)行分散;最后將涂料以120目的篩網(wǎng)過篩,制備成羰基鎳-聚苯胺復(fù)合 吸波涂料。使用JD-2025B型空氣壓縮機(jī)和口徑為1.5mm的W-71G噴槍作為空氣噴涂設(shè)備,在通風(fēng) 櫥內(nèi)將制備好的羰基鎳-聚苯胺復(fù)合吸波涂料噴涂在完成表面預(yù)處理的泡沫鋁合金基體上,噴 涂量為20g。噴涂后的泡沫鋁合金基體置于101-1型鼓風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行固化,固化溫度為6CTC, 固化時(shí)間為lh。噴涂和固化完成后的后的羰基鎳-聚苯胺復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基體即作為電磁波反射 率測(cè)試的吸波材料樣板,測(cè)試在Ka波段(頻率范圍在26.5 40GHz的電磁波)的反射率。圖5為羰基鎳-聚苯胺復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料的的微波-反射率曲線,其低于 -lOdB的帶寬達(dá)3.18GHz,吸波效能達(dá)-13.03dB。
權(quán)利要求
1. 一種泡沫鋁合金基吸波材料的制備方法,包括泡沫鋁合金材料的表面預(yù)處理、吸波劑涂料的制備和泡沫鋁合金材料的噴涂步驟,其特征在于以經(jīng)過脫脂處理和噴砂處理的泡沫鋁合金材料為基體,在其表面涂覆單一吸波涂料或復(fù)合吸波涂料,制備成單一吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料或復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的一種泡沫鋁合金基吸波材料的制備方法,其特征在于泡沫鋁合金材料的表面脫脂處理以相對(duì)密度為0.148~0.185的泡沫鋁合金作為泡沫鋁合金基材料,首先以室溫冷水沖刷泡沫鋁合金材料,然后利用高壓噴射堿液清洗泡沫鋁合金材料表面,堿液溫度需控制在60i3'C;然后經(jīng)過室溫冷水沖洗、超聲波清洗15min、去離子水噴洗泡沫鋁 合金材料表面,以去除殘留堿液;再用電吹風(fēng)吹干泡沫鋁合金材料,然后在10(TC下烘干。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的一種泡沫鋁合金基吸波材料的制備方法,其特征在于泡沫鋁 合金材料的表面噴砂處理用濕噴砂機(jī)進(jìn)行微粒噴砂,其中石英砂粒直徑小于100nm,壓縮 空氣源3.0~7.0 kg/cm2,噴砂中控制距離約100~150mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的一種泡沫鋁合金吸基波材料的制備方法,其特征在于單一吸 波劑涂料的制備:將吸波劑填料進(jìn)行用偶聯(lián)劑進(jìn)行偶聯(lián)處理,偶聯(lián)劑用量為吸波劑填料的3%,然后加入經(jīng)過稀釋劑稀釋的分散劑,分散劑用量為吸波劑填料的2%,在玻璃研缽中研磨混合;然后將配好的成膜物質(zhì)加入經(jīng)過分散的吸波劑填料,成膜物質(zhì)中粘結(jié)劑用量為粘結(jié)劑與吸波劑填料總量的30%,在玻璃研缽中研磨混合;然后以高剪切分散乳化機(jī)以10000r/min的速 度攪拌10min,用超聲波清洗器在頻率40KHz的條件下超聲波振蕩分散20min,再用高剪切 分散乳化機(jī)以10000r / min的速度攪拌10min;最后用120目篩網(wǎng)過篩。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的一種泡沫鋁合金基吸波材料的制備方法,其特征在于復(fù)合吸 波劑涂料的制備將兩種吸波劑填料中質(zhì)量百分比成分高的一種吸波劑填料用偶聯(lián)劑進(jìn)行偶 聯(lián)處理,偶聯(lián)劑用量吸波劑填料的3%,用無(wú)水乙醇為介質(zhì),在球磨機(jī)中以120r/min的速度 球磨濕混30min,然后將兩種吸波劑填料中質(zhì)量百分比成分低的吸波劑填料加入到球磨機(jī)中, 以120r/min的速度球磨濕混5h,再將濕混后的物料烘干去除乙醇,放入球磨機(jī)中以120r / min的速度球磨干混5h;干混后的物料作為復(fù)合吸波劑填料,按權(quán)利要求4的方法制備復(fù)合 吸波劑涂料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所敘述的吸波劑涂料的制備方法,其特征在于所述分散劑分散劑為 分散劑B401、 B402、 CH-10S、 CH-13F、 CH-13、 T70或963。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所敘述的吸波劑涂料的制備方法,其特征在于所述偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑為 硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所敘述的吸波劑涂料的制備方法,其特征在于所述成膜物質(zhì)成膜物質(zhì)為粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺按質(zhì)量比2:1混合。
全文摘要
一種泡沫鋁合金基吸波材料的制備方法。包括泡沫鋁合金材料的表面預(yù)處理、吸波劑涂料的制備和泡沫鋁合金材料的噴涂步驟,其特征在于以經(jīng)過脫脂處理和噴砂處理的泡沫鋁合金材料為基體,在其表面涂覆單一吸波涂料或復(fù)合吸波涂料,制備成單一吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料或復(fù)合吸波劑泡沫鋁合金基吸波材料。本發(fā)明的產(chǎn)品為吸波材料的發(fā)展提供了新的思路,為泡沫金屬材料的推廣應(yīng)用提供了新的領(lǐng)域,也為多孔材料基吸波材料的研制奠定了理論和工藝基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B05D3/00GK101259463SQ20081001123
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者欣 劉, 瑜 張, 薛向欣 申請(qǐng)人:東北大學(xué)