一种吸波浆料及蜂窝吸波材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种吸波浆料及蜂窝吸波材料的制备方法，通过在基材上浸渍吸波浆料制成，蜂窝吸波材料为多层结构，结构层数至少为2层，根据阻抗匹配设计不同的结构层数、每层的高度及每层需要浸渍的重量。本发明主要利用蜂窝材料进行多层结构设计的浸渍方案，从而在蜂窝厚度整体一定的情况下，提升蜂窝材料与空气的阻抗匹配效果，又规避了多层蜂窝粘合方式使吸波材料力学性能降低的问题，在更薄的厚度下达到宽频、高效的吸波效果。且因为是直接使用成品白蜂窝进行浸渍，工艺简单、成本低、可操作性高。

说明书

技术领域

本发明涉及吸波材料领域，特别是一种吸波浆料及蜂窝吸波材料的制备方法。

背景技术

吸波材料是指可以将入射的电磁波进行有效的吸收和衰减的一种功能性材料，它的基本原理是将入射到材料内部的电磁波通过散热的形式耗散掉。

芳纶蜂窝是利用仿生学原理制备的一种复合材料，外型与自然界的蜂窝相似，能够在保证强度的同时，最大限度的减轻材料的重量，是一种新型的高轻、高强的材料。目前已有的技术手段，都是将成型的白蜂窝通过浸渍吸波浆料、然后烘干或晾干所得，所得吸波材料为均一材料，即材料的电磁参数沿蜂窝孔洞方向和垂直于蜂窝孔洞方向分别为常量，这样的吸波蜂窝材料其对电磁波吸收通常局限在特定频点附近，在厚度限制的情况下无法实现更宽更强的电磁吸收；部分研究人员通过多层蜂窝分别浸渍，然后将浸渍程度不同的蜂窝粘叠在一起的方式，实现了吸波材料与空气良好的阻抗匹配，进一步拓宽了蜂窝吸波材料的吸波带宽和吸收强度，然而多层粘合的方式又降低了吸波蜂窝材料整体的力学性能。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的蜂窝吸波材料及其制备方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有吸波蜂窝由于单层浸渍，无法在厚度限制的情况下实现更宽更强的电磁吸收，或者通过多层蜂窝分别浸渍，然后将浸渍程度不同的蜂窝粘叠在一起的方式，虽然实现了吸波材料与空气良好的阻抗匹配，但是多层粘合的方式又降低了吸波蜂窝材料整体的力学性能，而蜂窝吸波材料及其制备方法缺点，提供一种吸波浆料及蜂窝吸波材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种吸波浆料及蜂窝吸波材料的制备方法，其特征在于，所述的吸波蜂窝是根据阻抗匹配特性，经过多层结构设计，设计出每层蜂窝所需要浸渍的吸收剂的含量，使用特定的吸波浆料，按设计要求分层浸渍整体白蜂窝。

本发明中吸波浆料配方的质量配比为：胶粘剂60-90份、吸收剂60-100份、溶剂100份、分散剂0.1-1份、防沉剂0.1-0.5份、增韧剂0.1-1份；

在本发明的吸波浆料中，所述吸收剂选自炭黑、石墨烯、炭纳米管中的至少一种；所述胶粘剂选自酚醛树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂中的至少一种；所述溶剂为工业水或乙醇。

本发明中的多层结构，结构层数≥2层，根据阻抗匹配设计不同的结构层数，和每层的高度，及每层需要浸渍的重量。

本发明还提供了上述的蜂窝吸波材料的制备方法，包括：

S1.称取胶粘剂60-90份、吸收剂60-100份、溶剂100份、分散剂0.1-1份、防沉剂0.1-0.5份、增韧剂0.1-1份；

S2：将胶粘剂倒入溶剂中，利用分散机充分搅拌，将吸收剂、分散剂、防尘剂和增韧剂加入上述搅拌均匀的溶液，利用分散机搅拌，得到吸波浆料；

S3：将白蜂窝整体按照T向由上到下划分为多个区域，每个区域的设置对应的高度，每个高度需要的浸渍不同的重量，在白蜂窝的多个区域分别浸渍相应重量的吸波浆料。

蜂窝T向高度Hmm，范围为20~50mm，蜂窝的面积为Xm

在本发明的蜂窝吸波材料的制备方法中，在步骤S3中，浸渍吸波浆料的方式是先整体浸渍，当1区满足浸渍重量后，1区完成浸渍要求，总高度减去1区的高度即为第二次的浸渍高度；当2区满足浸渍重量后，2区完成浸渍要求，总高度减去1区加2区的高度即为第二次的浸渍高度；以此类推硬质浸渍到最后一块区域满足最后的浸渍要求。

每次蜂窝浸渍吸波浆料后，需要在烘箱中进行干燥，烘箱设置温度90-120℃，保温1-3小时。整体所有区域浸渍完成后，需要在烘箱中进行固化，烘箱设置温度160-180℃，保温3-6小时。

实施本发明的蜂窝吸波材料及其制备方法，具有以下有益效果：本发明的蜂窝吸波材料具备阻抗匹配特性，能够在更薄的厚度下实现宽频带强电磁吸收，同时回避了多层蜂窝粘合方式使吸波材料力学性能降低的问题，因为是直接使用成品白蜂窝浸渍，工艺简单、制作成本低、可操作性高。

附图说明

图1 为需要白蜂窝结构示意图；

图2为蜂窝梯度多层结构设计示意图；

图3 为浸渍完成的蜂窝吸波材料示意图；

图4 为浸渍完成的20mm蜂窝吸波材料反射率示意图；

图5 为浸渍完成的30mm蜂窝吸波材料反射率示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。

本发明提出一种吸波浆料及蜂窝吸波材料的制备方法，该蜂窝吸波材料包括基材以及在基材上浸渍的吸波浆料。其中，基材为成品白蜂窝。

本发明中吸波浆料配方的质量配比为：胶粘剂60-90份、吸收剂60-100份、溶剂100份、分散剂0.1-1份、防沉剂0.1-0.5份、增韧剂0.1-1份；在本发明的吸波浆料中，所述吸收剂选自炭黑、石墨烯、炭纳米管中的至少一种；所述胶粘剂选自酚醛树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂中的至少一种；所述溶剂为工业水或乙醇。

本发明还提供了上述的蜂窝吸波材料的制备方法，包括：

制备吸波浆料；将白蜂窝整体按照T向由上到下划分为多个区域，每个区域的设置对应的高度，每个高度需要的浸渍不同的重量，在白蜂窝的多个区域分别浸渍相应重量的吸波浆料。每次蜂窝浸渍吸波浆料后，需要在烘箱中进行干燥、保温。

以下结合实施案例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

S11:吸波浆料的配备：称取无水乙醇10000g、石墨烯3500g、炭黑3000g、酚醛树脂6000g、分散剂10g，防沉剂10g，增韧剂10g；将酚醛树脂倒入无水乙醇中，利用分散机充分搅拌，转速400-450r/min,搅拌10min，将石墨烯、炭黑、分散剂、防沉剂、增韧剂加入上述搅拌均匀的溶液，利用分散机搅拌，转速400-450r/min,搅拌10min，得到吸波浆料。

S21:蜂窝吸波材料的制备：将20mm厚度，1000mm*1000mm的白蜂窝进行1、2、3、4四个不同区域的划分，高度分别为20mm、18mm、10mm、6mm，浸渍重量分别为650g、540g、200g、900g，误差不超过正负10g。首先用吸波浆料对整个区域浸渍；通过增加的湿重判断是否达到浸渍重量，如果一次浸渍重量超过目标重量，可以使用冷风刀将多余重量的浸料吹去。如果不够可以多次浸渍。每次浸渍完成需要使用烘箱进行干燥处理，烘箱设置温度80-120℃，保温20-40分钟。除然后对2区域浸渍，干燥；再对3区域浸渍、干燥；最后对4区域进行浸渍干燥。所有区域浸渍、干燥完成后。将整体的吸波蜂窝进行固化处理，烘箱设置温度160-180℃，保温6小时。完成后，进行蜂窝的裁切，得到蜂窝吸波材料。

S31:将得到的一体化蜂窝吸波材料使用拱形法测试其吸波性能的测试，测试结果如图4表明：该20mm厚一体化吸波蜂窝在2-18GHz范围平均反射率小于-25dB，其中8-12GHz平均反射率小于-30dB，具有优良的吸波性能。

实施例2

实施例2与实施例1的区别主要在树脂、蜂窝厚度和浸渍梯度的方案。

S11:吸波浆料的配备：称取无水乙醇10000g、石墨烯3500g、炭黑3000g、聚氨酯树脂6000g、分散剂10g，防沉剂 10g；增韧剂10g，将酚醛树脂倒入无水乙醇中，利用分散机充分搅拌，转速400-450r/min,搅拌10min，将石墨烯、炭黑、分散剂、防沉剂、增韧剂加入上述搅拌均匀的溶液，利用分散机搅拌，转速400-450r/min,搅拌10min，得到吸波浆料。

S21:蜂窝吸波材料的制备：将30mm厚度，1000mm*1000mm的白蜂窝进行1、2、3、4四个不同区域的划分，高度分别为30mm、23mm、16mm、8mm，浸渍重量分别为900g、750g、320g、180g，误差不超过正负10g。首先用吸波浆料对整个区域浸渍；通过增加的湿重判断是否达到浸渍重量，如果一次浸渍重量超过目标重量，可以使用冷风刀将多余重量的浸料吹去。如果不够可以多次浸渍。每次浸渍完成需要使用烘箱进行干燥处理，烘箱设置温度80-120℃，保温20-40分钟。除然后对2区域浸渍，干燥；再对3区域浸渍、干燥；最后对4区域进行浸渍干燥。所有区域浸渍、干燥完成后。将整体的吸波蜂窝进行固化处理，烘箱设置温度160-180℃，保温6小时。完成后，进行蜂窝的裁切，得到蜂窝吸波材料。

S31:将得到的一体化蜂窝吸波材料使用拱形法测试其吸波性能的测试，测试结果如图5表明：该30mm厚一体化吸波蜂窝在2-18GHz范围平均反射率小于-25dB，其中8-12GHz平均反射率小于-35dB，具有优良的吸波性能。