專利名稱：一種輕質(zhì)寬頻泡沫夾層結(jié)構(gòu)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，涉及輕質(zhì)寬頻電磁波結(jié)構(gòu)吸波材料及制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著軍用和民用電磁波吸波材料需求的增長，各種電磁波吸波材料被廣 泛研究和制備，目前的吸波材料主要以鐵氧體、金屬粉、多晶/非晶纖維為吸收劑的涂層吸 波材料，但由于涂層吸波材料不具有承載能力、面密度大、耐候性差等特點，限制了其在某 些領(lǐng)域的應用前景，特別是難以滿足制備隱身飛行器的要求。 與先期發(fā)展的雷達吸波涂層相比，隱身復合材料因其可不增加額外重量，且其結(jié) 構(gòu)具有可設計性，能給電氣及飛機結(jié)構(gòu)設計師們提供充分的設計空間，實現(xiàn)兼顧隱身和承 載雙重功能的吸波復合結(jié)構(gòu)，并有利于旨在拓寬吸收頻帶的新型吸波機理(如電路模擬和 手征媒質(zhì)等)的實施，因而日益受到人們的重視，已經(jīng)成為隱身材料和復合材料研究領(lǐng)域 中一個十分重要的研究方向。 泡沫吸波材料由于具有厚度薄質(zhì)量輕、吸波效果好、力學性能優(yōu)良、加工工藝穩(wěn)定 可靠以及其組分與結(jié)構(gòu)容易控制等優(yōu)點，在電磁波吸收方面顯示出很強的設計適應性，如 今已廣泛應用于飛行器的雷達艙和民用電磁兼容等方面。而夾層型結(jié)構(gòu)的泡沫吸波材料 不但具有上述優(yōu)點，還具有優(yōu)異的承載能力，可應用于機翼、彈翼等重要部位，但是如何提 高材料的吸收性能和環(huán)境物理性能成為當前的重心所在。何山等(何山，熊克敏.雷達罩 內(nèi)用泡沫型吸波材料研究[J].航空材料學報，2001，21(3) :19-22)將泡沫型吸波材料應用 于雷達罩內(nèi)，有效地降低了罩內(nèi)金屬部件對天線的影響。英國Plessey微波材料公司研制 的一種稱為"泡沫LA-1型"的吸波結(jié)構(gòu)，就是由輕質(zhì)聚氨酯泡沫塑料構(gòu)成的，在2 18GHz 的寬頻段內(nèi)吸波性能均較好，已用在隱身飛機的機身和機翼。于名訊等(丁文皓，于名訊， 等.含有短切導電纖維聚氨酯泡沫塑料的吸波性能研究[J].工程塑料應用，2007，35(11): 20-22 ;宋宇華，于名訊，等.雷達波吸收性聚氨酯泡沫塑料的研究[J].工程塑料應用， 2006,34(16) :13-16)把以電損耗為主的導電短切纖維添加到聚氨酯中制備吸波泡沫，在 高頻段具有良好的吸波效果，但低頻段效果不好；沈國柱等(沈國柱，徐政，張先如.鐵氧 體和碳纖維雙層復合材料吸波性能研究[J].同濟大學學報(自然科學版)，2008，36(3): 379-382)將導電短切碳纖維與鐵氧體材料相結(jié)合，添加到聚氨酯中制備吸波泡沫，實現(xiàn)電 損耗和磁損耗兼?zhèn)?，在毫米波段得到了良好的吸波效果，但鐵氧體材料的加入由于密度與 聚氨酯相差較大，影響其工藝穩(wěn)定，而且普通碳纖維是單一 電損耗材料，不利于拓寬頻帶； 陳良等(陳良，鄧龍江，等. 一種寬帶多層泡沫吸波材料及其制備方法.中國專利專利公 開號CN1929731A)把聚氨酯軟泡吸浸置炭黑等材料制備開孔結(jié)構(gòu)的吸波聚氨酯軟泡沫， 可以在厘米波段實現(xiàn)良好的吸波效果，但聚氨酯軟質(zhì)泡沫力學性能低，不能制備出泡沫結(jié) 構(gòu)吸波材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種輕質(zhì)寬頻泡沫夾層結(jié)構(gòu)吸波材料以及制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種輕質(zhì)寬頻泡沫夾層結(jié)構(gòu)吸波材 料，由面板1、夾芯層2和底板3組成。面板為透波材料層，由具有透射電磁波特性的玻璃 纖維復合材料或其它透波復合材料構(gòu)成；夾芯為吸波樹脂泡沫，可以是聚氨酯樹脂、酚醛樹 脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、有機硅樹脂、聚丙烯、雙馬來酰亞胺樹脂或聚甲基丙烯酰亞胺 樹脂等吸波泡沫，通過將電磁波吸波材料組分摻雜到制備樹脂泡沫的原料中進行發(fā)泡而制 備，其中摻雜的電磁波吸波材料組分包含短切磁性纖維(短切磁性涂層碳纖維(0 20質(zhì) 量份)、短切磁性涂層碳化硅纖維(0 20質(zhì)量份)、短切磁性涂層玻璃纖維(0 20質(zhì)量 份)、短切磁性涂層有機纖維等(0 20質(zhì)量份))、炭黑(0 10質(zhì)量份)、金屬吸收劑(0 5質(zhì)量份)、鐵氧體吸收劑(0 5質(zhì)量份)，其組分種類及含量可根據(jù)設計要求選取，夾芯可 由單層重疊構(gòu)成的多層泡沫芯，厚度范圍2mm 30mm ;底板為電磁波吸波反射層，由連續(xù)磁 性涂層吸波纖維(磁性涂層碳纖維、磁性涂層碳化硅纖維、磁性涂層玻璃纖維或磁性涂層 有機纖維)制備，具有吸波和反射的能力。整個結(jié)構(gòu)的示意圖如圖l所示。
本發(fā)明提供一種輕質(zhì)寬頻多層泡沫吸波材料的制備方法，包括以下步驟
a、根據(jù)設計要求選取相應種類和含量的電磁波吸波材料組分和相應的制備各種 樹脂泡沫材料所需的樹脂原材料以及制備泡沫用的各種助劑；
b、將步驟a所選取的各種電磁波吸波材料組分混合均勻； c、把步驟b的混合料按質(zhì)量份為1 20的量添加到步驟a所選取的樹脂原材料 中，與各種助劑混合均勻； d、將步驟c的混合料發(fā)泡，固化，得到設計要求的各種規(guī)格尺寸的吸波泡沫單層；
e、將步驟d制備得到的單層泡沫材料用粘結(jié)劑逐層粘合，形成多層泡沫吸波材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有吸波材料相比具有如下突出優(yōu)點 1.吸波材料組分作為各種泡沫材料的制備原料組分而加入泡沫材料的制備、成型 過程中，制得的吸波泡沫材料，無論是閉孔泡沫還是開孔泡沫，均不存在吸波材料附著不強 和脫落的情況。 2.電磁波吸波材料組分可以是短切磁性纖維(短切磁性碳纖維、短切磁性碳化硅 纖維、短切磁性玻璃纖維、短切磁性有機纖維等)、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧體吸收劑等或者 其中多種組分的混合物，通過合理配制可以滿足寬頻強吸收的要求。 3.電磁波吸波反射底板采用連續(xù)磁性吸波碳纖維、通過預浸料熱壓罐成型工藝制 備，不僅具有優(yōu)異的承載能力，還兼具一定的吸波和反射性能。 4.吸波泡沫材料制備工藝成熟、穩(wěn)定，可進行大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，易形成工業(yè)化。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的性能指標可以根據(jù)質(zhì)量份及其含量的不同、泡沫 層板的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。


圖1 :輕質(zhì)寬頻泡沫夾層結(jié)構(gòu)吸波材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2 :聚氨酯吸波泡沫材料藝流程示意 圖3 :酚醛樹脂吸波泡沫材料藝流程示意圖。
具體實施例方式
吸波泡沫材料層的制備方法
1、聚氨酯吸波泡沫材料 步驟1將聚醚多元醇(質(zhì)量份100)、混合催化劑(0. 15 0.5)、泡沫穩(wěn)定劑 (1. 5 3)、發(fā)泡劑(8 18)混合均勻，制成組合聚醚(混合料A); 步驟2將有機多異氰酸酯(100 50)、吸波材料組分(1 20)混合均勻，制成混 合料B; 步驟3將步驟1和步驟2的混合料A和B混合均勻，制成混合料C ; 步驟4將步驟3的混合料C迅速注入已預熱(溫度40°C 60°C )的模具中，鎖模，
使其發(fā)泡。30 60分鐘后開模，即得所需成品。 工藝流程圖如圖2所示。 其中，步驟1中的聚醚多元醇包括蔗糖類聚醚、山梨醇類聚醚、丙三醇類聚醚和芳 香族類聚醚；催化劑包括叔胺類化合物(如三乙胺、三亞乙基二胺、二甲基環(huán)己胺、三乙撐 胺等)和有機錫化合物(如二月桂酸二丁基錫等)；泡沫穩(wěn)定劑包括硅酮表面活性劑、硅 油、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸等；發(fā)泡劑包含戊烷、環(huán)戊烷、環(huán)戊烷-異戊烷(丁烷)混合發(fā) 泡劑等。步驟2中的有機多異氰酸酯包含甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、多亞甲 基多異氰酸酯等；吸波材料組分包含短切磁性纖維(磁性碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、 有機纖維等)、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧體吸收劑等及其多種組分的混合物。
2、酚醛樹脂吸波泡沫材料 步驟1將甲階酚醛樹脂(質(zhì)量份:100)、表面活性劑(0. 5 5)、發(fā)泡劑(8 18)
以及吸波材料組分(1 20)混合均勻，制得混合料C ; 步驟2將酸固化劑(6 15)加入步驟1的混合料C中，再次混合均勻，制得混合 料D ; 步驟3將步驟2的混合料D注入已預熱(溫度為IO(TC 120°C )的模具中，使其 發(fā)泡，恒溫保持60 90分鐘后，冷卻脫模即得所需成品。
工藝流程如圖3所示。 其中，步驟1中的表面活性劑包括脂肪醇聚氧乙烯醚類、含聚氧乙烯醚的有機硅 化合物，如DC-190、DC-193以及吐溫系列表面活性劑；發(fā)泡劑包括戊烷、異戊烷、正戊烷、環(huán) 己烷、正丁烷等；吸波材料組分包括短切磁性纖維(磁性碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、有 機纖維等)、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧體吸收劑等及其多種組分的混合物。步驟2中的酸固化 劑包括無機酸(如硫酸、鹽酸、磷酸等)和有機酸(如草酸、己二酸、苯磺酸、酚磺酸、甲苯磺 酸、醋酸等)。 3、環(huán)氧樹脂吸波泡沫材料 步驟1將雙酚A型環(huán)氧樹脂(100)、發(fā)泡劑(8 15)、觸變劑(3 8)、吸波材料組 分(1 20)混合均勻，制得混合料E ; 步驟2將胺類固化劑(8 15)加入到步驟1的混合料E中，再次混合均勻，制得 混合料F;
步驟3將步驟2的混合料F注入已預熱(90°C IO(TC )的模具中，恒溫發(fā)泡、固 化60-90分鐘，冷卻脫模即得所需成品。 其工藝流程與制備酚醛樹脂吸波泡沫材料的基本一致。 其中，發(fā)泡劑包含戊烷、異戊烷、正戊烷、環(huán)己烷、三氯氟甲烷、三氯三氟乙烷、二氯 二氟甲烷等；觸變劑包括膨潤土、硅藻土、石棉、云母等；吸波材料組分包括短切磁性纖維 (磁性碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、有機纖維等)、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧體吸收劑等及 其多種組分的混合物。步驟2中的胺類固化劑包括脂肪伯胺類、脂肪多元胺類、聚酰胺類固 化劑等； 4、聚酰亞胺吸波泡沫材料 步驟l將聚酰亞胺樹脂溶液(質(zhì)量份100)、脫水劑(15 25)、吸波材料組分 (1 20)混合，高速攪拌20分鐘使其混合均勻，制得混合料G ; 步驟2向步驟1的混合料加入發(fā)泡劑(0. 2 1)，繼續(xù)攪拌均勻，5分鐘后加入促 進劑(0. 2 1)，再繼續(xù)攪拌使各組分充分混合，制得混合料H ; 步驟3將步驟2的混合料H注入模具，放置一段時間后，將大量析出的二甲基乙酰 胺溶液傾倒出。 步驟4對步驟3的材料進行固化，條件是110 12(TC固化48h， 140 150固化 24h， 170 180固化12h， 200 210固化24h， 250 260固化24h， 280 300固化3h。固 化后將樣品取出，并切成所需尺寸，即得所需成品。 其中，步驟1中的聚酰亞胺樹脂溶液的固含量為15%，溶劑為二甲基乙酰胺；脫水
劑為乙酸酐；吸波材料組分包括短切磁性纖維(磁性碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、有機
纖維等)、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧體吸收劑等及其多種組分的混合物。步驟2中的發(fā)泡劑是
甲酸；促進劑是吡啶。 5、有機硅吸波泡沫材料 步驟1將有機硅樹脂(質(zhì)量份100)、發(fā)泡劑(8 15)、填料(10 16)于混煉機 上混煉，60分鐘后加入交聯(lián)劑(8 12)和催化劑(2 4)進行二次混煉，直至均勻細膩、無 肉眼可見顆粒，制得混合料I ; 步驟2將吸波材料組分(1 20)加入到步驟1的混合料I中，混合均勻，制得混 合料J; 步驟3將步驟2的混合料J置于模具中，于19(TC下進行模壓發(fā)泡，15分鐘后發(fā)泡 完畢，制得一定密度泡體； 步驟4對步驟3的泡體進行高溫固化以除去揮發(fā)物，高溫固化條件為130°C固化 lh、160。C固化lh、190。C固化lh、210。C固化lh、225。C固化lh、250固化4h。最后在3h內(nèi)冷 卻到室溫，制得所需的成品。 其中，步驟1中的有機硅樹脂采用羥基封端聚甲基硅樹脂，即羥基封端硅樹脂，粘 度為760Pa.s ;發(fā)泡劑包含N，N' _ 二亞硝基五亞甲基四胺(發(fā)泡劑H) 、4，4' _氧代雙苯 磺酰肼(OBSH);填料包含硅藻土、石英粉、滑石粉、氧化鋁、氣相法白炭黑等；交聯(lián)劑包含三 甲基硅氧基封端聚烴基氫硅氧烷，即含氫硅油；催化劑包含鋅酸鹽、環(huán)烷酸鹽、胺(如季胺 堿)等。步驟2中的吸波材料組分包含短切磁性纖維(磁性碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、 有機纖維等)、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧體吸收劑等及其多種組分的混合物。
6、聚丙烯吸波泡沫材料 步驟1將聚丙烯樹脂(質(zhì)量份70 85)、聚乙烯(15 30)、發(fā)泡劑(2 4)、交聯(lián) 劑(0. 1 0. 5)、穩(wěn)定劑(0. 1 0. 5)用丙酮稀釋，混合均勻；再將吸波材料組分(1 20) 加入，混合均勻；然后進行干燥，揮發(fā)掉丙酮，制得均勻物料K，待用； 步驟2將彈性增韌體(1 3)在138°C 14(TC混煉3分鐘，然后將溫度提高至 160°C ，放入步驟1的物料K，于16(TC混煉6分鐘，輥壓成片； 步驟3將步驟2的片料放入模具，預熱4分鐘，再施壓0. 4MPa，加熱預成型為片材； 將片材放入預熱至193t:左右的模具內(nèi)，閉模加熱至220 23(TC使其交聯(lián)發(fā)泡5分鐘；冷 卻開模，得所需制品。 其中，步驟1中的發(fā)泡劑包含偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸鋇；交聯(lián)劑包含過氧化二 異丙苯、叔基過氧化己烷；穩(wěn)定劑包含硫化烷基酚；吸波材料組分包含短切磁性纖維(磁性 碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、有機纖維等)、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧體吸收劑等及其多種 組分的混合物。步驟2的彈性增韌體包含乙烯-丙烯共聚物。
7、雙馬來酰亞胺(BMI)吸波泡沫材料 步驟1將雙馬來酰亞胺(BMI)樹脂(質(zhì)量份100)、改性劑(50 60)于160。C下 攪拌混合均勻，直至混合物成為透明棕紅色液體時，開始于16(TC保溫預聚60分鐘，之后冷 卻至常溫，制得BMI/BA預聚體； 步驟2將步驟1中的BMI/BA預聚體于IO(TC熔融后，加入發(fā)泡劑(9 15)、表面 活性劑(0. 5 1)、吸波材料組分(1 20)于12(TC下充分攪拌混合均勻，倒入聚四氟乙烯 發(fā)泡箱中，于160°C進行發(fā)泡35分鐘，定型后于180°C固化2h、200°C固化2h、240°C固化2h。 冷卻，即得所需制品。 其中，步驟l中的BMI含4，4' _ 二苯甲烷型BMI ;改性劑為烯丙基雙酚A (BA)。步
驟2中發(fā)泡劑含135型偶氮二甲酰胺(AC135);表面活性劑是吐溫系列；吸波材料組分包含
短切磁性纖維(磁性碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、有機纖維等)、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧
體吸收劑等及其多種組分的混合物。 8、聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)吸波泡沫材料 步驟1將甲基丙烯酸(MAA，質(zhì)量份40 60)、甲基丙烯腈(MAN，質(zhì)量份60 40)、烯屬不飽和單體(8 18)、引發(fā)劑(0. 1 0. 3)、發(fā)泡劑(1 8)、交聯(lián)劑(1 5)、吸 波材料組分(1 20)攪拌均勻，制得混合料L ; 步驟2將步驟1中的混合料注入模腔，于40 60°C的水浴中反應72 100h，直 至聚合成透明的MAN/MAA共聚板材； 步驟3將步驟2制得的MAN/MAA共聚板于80 120°C的烘箱中聚合10 12h，制 得可用于發(fā)泡的MAN/MAA共聚板； 步驟4將步驟3中的可發(fā)泡的MAN/MAA共聚板于150 160°C的烘箱中預熱2h， 接著在200 22(TC下發(fā)泡3 4小時，最后在16(TC的烘箱中熱處理5 6h，即制得所需 的吸波泡沫。 其中，步驟1中的烯屬不飽和單體包括丙烯酸、苯乙酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺； 引發(fā)劑包含過氧化二苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧二硫酸按、偶氮二異丁腈；發(fā)泡劑 包含正丁醇、叔丁醇、異丁醇、新戊醇、甲酰胺、N，N' -二甲基甲酰胺；交聯(lián)劑包丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙醋、烯丙基丙烯酰胺、烯丙基甲基丙烯酰胺、亞甲基雙(丙烯酰胺)或亞甲基雙(甲基丙烯酰胺)；吸波材料組分包含短切磁性纖維(磁性碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、有機纖維等)、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧體吸收劑等及其多種組分的混合物。
電磁波透波材料層(面板)、吸波反射層(底板)的制備方法 電磁波透波材料層(面板)的制備采用預浸料熱壓罐成型工藝制備，對曲面采用纏繞工藝成型。根據(jù)設計要求可以制備不同厚度、尺寸、曲率的電磁波透波面板。
電磁波吸波反射層(底板)的制備主要是采用連續(xù)磁性吸波碳纖維，通過預浸料熱壓罐成型工藝(對曲面采用纏繞工藝成型)制備，根據(jù)設計要求可以制備不同厚度、尺寸、曲率的電磁波吸波反射底板。 —種輕質(zhì)寬頻泡沫夾層結(jié)構(gòu)吸波材料的制備方法，該方法按如下步驟進行
步驟1按設計要求制備相應厚度的某種吸波泡沫材料作為夾層結(jié)構(gòu)的夾芯_吸波泡沫材料層，如聚氨酯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、有機硅樹脂、聚丙烯、雙馬來酰亞胺樹脂、聚甲基丙烯酰亞胺等吸波泡沫材料，厚度在2mm 30mm之間。由于材料厚度對反射率性能會有較大影響，應精確控制泡沫材料的厚度，要求誤差不超過0. 5mm。
步驟2選用合適的粘結(jié)劑，將步驟1制備的單層含吸波材料組分的吸波泡沫材料按設計要求，用步驟2制備的粘結(jié)劑涂覆在泡沫材料表面，將多層泡沫吸收材料粘合在一起，形成多層泡沫吸波材料層(夾芯)。 步驟3按設計要求制備相應厚度的電磁波吸波反射層(底板)和相應厚度的透波材料層(面板)。 步驟4將步驟2的多層泡沫吸波材料層(夾芯)以及步驟3的透波材料層(面板)、電磁波吸波反射層(底板)，按照面板_夾芯_底板的順序，通過膠膜固化成型形成輕質(zhì)寬頻泡沫夾層結(jié)構(gòu)吸波材料，如圖1。
具體實施例方式實施例1 將質(zhì)量份為1的短切磁性碳纖維(長度為1. 5mm)按照前述聚氨酯吸波泡沫材料的制備工藝加入到制備聚氨酯吸波泡沫材料的原料中，制備出單層厚度為10mm的聚氨酯吸波泡沫材料單層板(夾芯)。 將前面制備的夾芯與2mm厚的玻璃纖維板(面板)、3mm厚的磁性碳纖維吸波反射層(底板)按圖1粘結(jié)在一起形成夾層結(jié)構(gòu)吸波材料。 該材料在整個4 14GHz頻段能反射率小于-ldB，在14 17頻段小于_5dB，在15. 7有一吸收峰，達-7. 4dB。
實施例2 將質(zhì)量份為1的短切磁性碳纖維(長度為2. 5mm)按照前述酚醛樹脂吸波泡沫材料的制備工藝加入到制備酚醛樹脂吸波泡沫材料的原料中，制備出單層厚度為10mm的酚醛樹脂吸波泡沫材料單層板(夾芯)。 將前面制備的夾芯與2mm厚的玻璃纖維板(面板)、3mm厚的磁性碳纖維吸波反射層(底板)按圖1粘結(jié)在一起形成夾層結(jié)構(gòu)吸波材料。 該材料在整個3 15GHz頻段能反射率小于-ldB，在15 17. 5頻段小于_5dB，在16. 2有一吸收峰，達-7. 8dB。
實施例3 將質(zhì)量份為5的短切磁性碳纖維(長度為2.5mm)、炭黑的混合物(混合比例1 : 1)按照前述環(huán)氧樹脂樹脂吸波泡沫材料的制備工藝加入到制備環(huán)氧樹脂樹脂吸波泡沫材料的原料中，制備出單層厚度為10mm的環(huán)氧樹脂樹脂吸波泡沫材料單層板(夾芯)。
將前面制備的夾芯與2mm厚的玻璃纖維板(面板)、3mm厚的磁性碳纖維吸波反射層(底板)按圖1粘結(jié)在一起形成夾層結(jié)構(gòu)吸波材料。 該材料在整個3 18GHz頻段內(nèi)能反射率小于_3dB，在12 16頻段小于_5dB，在15. 7有一吸收峰，達-14dB。
實施例4 將質(zhì)量份為6的短切磁性碳纖維(長度為2. 5mm)、炭黑、金屬吸收劑的混合物(混合比例l : 1 : 0. 5)按照前述聚酰亞胺樹脂吸波泡沫材料的制備工藝加入到制備聚酰亞胺樹脂吸波泡沫材料的原料中，制備出單層厚度為10mm的聚酰亞胺樹脂吸波泡沫材料單層板(夾芯)。 將前面制備的夾芯與2mm厚的玻璃纖維板(面板)、3mm厚的磁性碳纖維吸波反射層(底板)按圖1粘結(jié)在一起形成夾層結(jié)構(gòu)吸波材料。 該材料在整個3 17GHz z頻段內(nèi)能反射率小于_5dB，在8 15頻段小于-lOdB，在14. 2有一吸收峰，達-19dB。
實施例5 將質(zhì)量份為10的短切磁性碳纖維(長度為1. 5mm和2. 5mm的比例為1 : 1)、炭黑、鐵氧體吸收劑的混合物(混合比例8 :6:2)按照前述有機硅樹脂吸波泡沫材料的制備工藝加入到制備有機硅樹脂吸波泡沫材料的原料中，制備出單層厚度為10mm的有機硅樹脂吸波泡沫材料單層板(夾芯)。 將前面制備的夾芯與2mm厚的玻璃纖維板(面板)、3mm厚的磁性碳纖維吸波反射層(底板)按圖1粘結(jié)在一起形成夾層結(jié)構(gòu)吸波材料。 該材料在整個2 17. 5GHz z頻段內(nèi)能反射率小于-5dB，在5 15頻段小于-lOdB，在8 12頻段內(nèi)能反射率小于-15dB，在10. 4GHz有一吸收峰，達-22dB。
實施例6 將質(zhì)量份為10的短切磁性碳纖維(長度為1. 5mm和2. 5mm的比例為1 : 1)、炭
黑、鐵氧體吸收劑的混合物(混合比例9 :5:2)按照前述雙馬來酰亞胺樹脂吸波泡沫材料的制備工藝加入到制備雙馬來酰亞胺樹脂吸波泡沫材料的原料中，制備出單層厚度為2mm的雙馬來酰亞胺樹脂吸波泡沫材料單層板。將厚為2mm的馬來酰亞胺樹脂吸波泡沫單層板粘結(jié)成2、4、6、8層的吸波泡沫材料(夾芯)。 將前面制備的夾芯與2mm厚的玻璃纖維板(面板)、3mm厚的磁性碳纖維吸波反射層(底板)按圖1粘結(jié)在一起形成夾層結(jié)構(gòu)吸波材料。 當夾芯為1層時，在6 18GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于_4dB，最大吸收位于18GHz，峰值小于_6dB ;當夾芯為4層時，在4 7. 5GHz和16. 5 18GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-5dB，在7. 5 16. 5GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-10dB，吸收峰位于15. 5GHz，峰值小于-16dB ;當夾芯為8層時，在2 5. 5GHz和15 17. 5GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-5dB，在5. 5 15GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-10dB，其中在9 12GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-15dB，吸收峰位于12. 5GHz，峰值小于-20dB?？傮w看來，隨著夾芯層數(shù)的增加，吸波性能增加，吸收的峰值向低頻方向移動。
實施例7 將質(zhì)量份為1、4、8、12、20的短切磁性碳纖維、炭黑的混合物(質(zhì)量比為l : l)按照前述聚甲基丙烯酰亞胺吸波泡沫材料的制備工藝加入到制備聚甲基丙烯酰亞胺樹脂吸波泡沫材料的原料中，制備出吸波材料組分不同的單層厚度為10mm的酚醛樹脂吸波泡沫材料單層板(夾芯)。 將前面制備的夾芯與2mm厚的玻璃纖維板(面板)、3mm厚的磁性碳纖維吸波反射層(底板)按圖1粘結(jié)在一起形成夾層結(jié)構(gòu)吸波材料。 當夾芯的吸波材料組分為l質(zhì)量份時，在7 18GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-4dB，最大吸收位于18GHz，峰值小于-5dB ;當?shù)奈ú牧辖M分為8質(zhì)量份時，在3 7. 5GHz和15. 5 18GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-SdB，在7. 5 15. 5GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-lOdB，吸收峰位于16GHz，峰值小于_18dB ;當夾芯的吸波材料組分為20質(zhì)量份時，在2 5GHz禾P 17 18GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-5dB，在5 17GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-lOdB，其中在7 13GHz頻率范圍內(nèi)反射率小于-15dB，吸收峰位于14. 5GHz，峰值小于-28dB?？傮w看來，隨著夾芯層的吸波材料組分的增加，吸波性能增加，吸收的峰值向低頻方向移動。
權(quán)利要求
一種輕質(zhì)寬頻泡沫夾層結(jié)構(gòu)吸波材料，其特征在于，由透波材料層即面板、摻雜電磁波吸波材料組分的樹脂泡沫吸波材料層即夾芯層、電磁波吸波反射層即底板構(gòu)成。
2. 如權(quán)利要求1所述的吸波材料，其特征在于，所述電磁波吸波材料組分包含短切磁 性涂層纖維、炭黑、金屬吸收劑、鐵氧體吸收劑以及其中的多種組分的混合物。
3. 如權(quán)利要求1所述的吸波材料，其特征在于，所述樹脂泡沫為聚氨酯樹脂、酚醛樹 脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、有機硅樹脂、聚丙烯、雙馬來酰亞胺樹脂或聚甲基丙烯酰亞胺 樹脂。
4. 如權(quán)利要求2所述的吸波材料，其特征在于，所述短切磁性涂層纖維包括短切磁性 涂層碳纖維、短切磁性涂層碳化硅纖維、短切磁性涂層磁性涂層玻璃纖維或短切磁性涂層 有機纖維。
5. —種權(quán)利要求1所述的寬頻泡沫夾層結(jié)構(gòu)吸波材的制備方法，包括以下步驟(1) 面板、底板的制備面板、底板的制備采用預浸料熱壓罐成型工藝制備，對曲面采用 纏繞工藝成型；(2) 吸波材料層的制備制備過程包括以下步驟a、 根據(jù)設計要求選取規(guī)定量的相應的電磁波吸收材料的組分和相應的樹脂及各種助 劑制備泡沫材料；b、 將步驟a所選取的各種電磁波吸波材料組分，混合均勻，制得電磁波吸波材料組分 混合料；c、 把步驟b的吸波材料組分混合料按1 20的質(zhì)量份添加到步驟a所選取的樹脂原 材料中，混合均勻；d、 將步驟c的混合料加入固化劑、發(fā)泡沫劑、泡沫穩(wěn)定劑混合均勻，發(fā)泡，固化，得到吸 波泡沫單層；e、 將步驟d制備得到的單層泡沫材料用粘結(jié)劑逐層粘合，形成多層泡沫吸波材料；(3) 夾層結(jié)構(gòu)的成型采用膠膜固化成型工藝制造夾層結(jié)構(gòu)復合材料。
全文摘要
一種輕質(zhì)寬頻泡沫夾層結(jié)構(gòu)吸波材料，由面板1、夾芯層2和底板3組成。面板為透波材料層，夾芯為吸波樹脂泡沫，底板為電磁波吸波反射層。上述吸波材料的制備方法，包括原料的混合，混合料發(fā)泡，固化得到吸波泡沫單層，將單層泡沫材料粘合形成多層泡沫吸波材料。該吸波材料具有低頻性能好、吸收頻帶寬、面密度輕和環(huán)境性能優(yōu)越等特點；所述制備方法成熟、穩(wěn)定，可進行大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，易形成工業(yè)化。
文檔編號B32B27/20GK101700706SQ200910044770
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者杜作娟, 王超英, 黃小忠, 黎炎圖 申請人:中南大學