專利名稱：一種非連續體導電介質吸波平板及制備方法
技術領域：
本發明屬于材料科學和電磁場理論的交叉技術領域，涉及高效寬頻非連續體導電介質復合吸波平板的制備技術。特別涉及到一種導電孤島吸波單元的制備方法。
背景技術：
隨著對電磁波吸收材料研究的深入以及實際應用的需求，高吸收性能、寬頻段、重量輕、體積小等高性能結構型吸波體已成為當前吸波材料的研究重點。平板型吸波材料正是在此背景下受到越來越多的關注。目前，平板吸波體大都采用在環氧樹脂、高聚物等基體中添加吸波粉體經過熱壓或者直接澆注制得。但這種結構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，增強吸波效能，常用的方法往往采用優化改性吸波劑、吸波劑多元復合以及采取多層吸波結構等方法來實現。但是這類吸波結構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。
發明內容
本發明目的是提供了一種樹脂基非連續體導電介質復合吸波平板的制備方法，采用將導電介質孤島化設計的關鍵技術，有效改善了導電介質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。
本發明的技術方案如下一.原料的選擇與預處理
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能力。
1.2吸收劑的選擇和預處理選用的吸波劑分別具有導電性能和磁性能，對電磁波的吸收實現優勢互補，拓寬有效吸收頻段，且環境穩定性好，且互不發生化學反應；對選取的吸波劑應進行預處理，達到活化吸波劑的目的，并使其顆粒尺寸控制在納米級別內。
二.非連續體吸波平板的制備2.1導電孤島的制備將預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，然后在塑料擠出機中重復擠出多次，達到吸收劑在基體中的均勻分布。最后在造粒機中造粒，得到導電孤島顆粒。
2.2吸波平板的制備將制備好的導電孤島顆粒用透波良好且粘結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，因為對電磁波的反射損耗性能是衡量吸波材料吸收性能的重要指標。測試采用弓形法在無回波暗室中進行，測試結果用dB值表示。不同規格的吸波平板吸收能力和吸收帶寬不同，以炭粉質量含量20％，二氧化猛質量含量20％，且厚度為20mm為例，吸波性能如下表
本發明的效果和益處是，通過導電介質的孤島化設計，非連續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，這種吸波結構制備簡單，成本較低，性能穩定，能廣泛應用于電磁兼容領域。
具體實施例方式
以下結合技術方案詳細說明本發明的具體制備方法。
一. 原材料的選擇與預處理選用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劑；選用炭黑和二氧化猛為吸收劑。
在氬氣保護下，在700～800℃下對炭黑進行高溫處理1～2h，以達到清除炭黑表面油污和活化炭黑的目的。然后在球磨機中球磨3～5h，使炭粉尺寸在10nm～1000nm之間。二氧化錳采用工業用σ相二氧化錳，粒徑在10nm～1000nm之間。
二.非連續體吸波平板的制備2.1導電孤島的制備將經過預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樹脂的質量比為1∶1∶3。然后將混合好的料加入到塑料擠出機中重復擠出三次，達到吸收劑在基體中的均勻分布。最后在造粒機中造粒，得到導電孤島顆粒。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10GHz，在17.6GHz處達到最大吸收峰值-22.35dB。
權利要求
1.一種非連續體導電介質吸波平板及制備方法，其特征是將導電填料與聚合物基體制備成復合材料后造粒，形成導電孤島復合顆粒，在其外表面涂敷一層絕緣透波粘結劑后澆注成非連續體平板復合材料，并在試樣的外表面加覆一層玻璃纖維布。
2.根據權利要求1所述的一種非連續體導電介質吸波平板及制備方法，其特征包括導電孤島復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；粘結劑采用聚乙烯醇或環氧樹脂；阻燃布采用玻璃纖維布。
3.根據權利要求1所述的一種非連續體導電介質吸波平板及制備方法，其特征還包括導電孤島復合顆粒的形貌包括球狀、圓柱狀、條狀或片狀；顆粒中填料的質量含量為炭黑2％～30％，二氧化錳或金屬粉10％～70％。
全文摘要
本發明屬于材料科學和電磁場理論的交叉技術領域。涉及到一種非連續體導電介質吸波平板及制備方法。其特征是將導電填料與聚合物基體制備成復合材料后造粒，形成導電孤島復合顆粒，在其外表面涂敷一層絕緣透波粘結劑后澆注成非連續體平板復合材料，并在試樣的外表面加覆一層玻璃纖維布，起到阻燃作用。本發明的效果和益處是通過導電介質的孤島化設計，非連續體導電介質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。結構制備簡單，成本較低，性能穩定，能廣泛應用于電磁兼容領域。
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 優先權日2007年7月11日
發明者段玉平, 劉順華 申請人:大連理工大學