[发明专利]一种轻质宽频泡沫夹层结构吸波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及轻质宽频电磁波结构吸波材料及制备技术。

背景技术

近年来，随着军用和民用电磁波吸波材料需求的增长，各种电磁波吸波材料被广泛研究和制备，目前的吸波材料主要以铁氧体、金属粉、多晶/非晶纤维为吸收剂的涂层吸波材料，但由于涂层吸波材料不具有承载能力、面密度大、耐候性差等特点，限制了其在某些领域的应用前景，特别是难以满足制备隐身飞行器的要求。

与先期发展的雷达吸波涂层相比，隐身复合材料因其可不增加额外重量，且其结构具有可设计性，能给电气及飞机结构设计师们提供充分的设计空间，实现兼顾隐身和承载双重功能的吸波复合结构，并有利于旨在拓宽吸收频带的新型吸波机理(如电路模拟和手征媒质等)的实施，因而日益受到人们的重视，已经成为隐身材料和复合材料研究领域中一个十分重要的研究方向。

泡沫吸波材料由于具有厚度薄质量轻、吸波效果好、力学性能优良、加工工艺稳定可靠以及其组分与结构容易控制等优点，在电磁波吸收方面显示出很强的设计适应性，如今已广泛应用于飞行器的雷达舱和民用电磁兼容等方面。而夹层型结构的泡沫吸波材料不但具有上述优点，还具有优异的承载能力，可应用于机翼、弹翼等重要部位，但是如何提高材料的吸收性能和环境物理性能成为当前的重心所在。何山等(何山，熊克敏.雷达罩内用泡沫型吸波材料研究[J].航空材料学报，2001，21(3)：19-22)将泡沫型吸波材料应用于雷达罩内，有效地降低了罩内金属部件对天线的影响。英国Plessey微波材料公司研制的一种称为“泡沫LA-1型”的吸波结构，就是由轻质聚氨酯泡沫塑料构成的，在2～18GHz的宽频段内吸波性能均较好，已用在隐身飞机的机身和机翼。于名讯等(丁文皓，于名讯，等.含有短切导电纤维聚氨酯泡沫塑料的吸波性能研究[J].工程塑料应用，2007，35(11)：20-22；宋宇华，于名讯，等.雷达波吸收性聚氨酯泡沫塑料的研究[J].工程塑料应用，2006，34(16)：13-16)把以电损耗为主的导电短切纤维添加到聚氨酯中制备吸波泡沫，在高频段具有良好的吸波效果，但低频段效果不好；沈国柱等(沈国柱，徐政，张先如.铁氧体和碳纤维双层复合材料吸波性能研究[J].同济大学学报(自然科学版)，2008，36(3)：379-382)将导电短切碳纤维与铁氧体材料相结合，添加到聚氨酯中制备吸波泡沫，实现电损耗和磁损耗兼备，在毫米波段得到了良好的吸波效果，但铁氧体材料的加入由于密度与聚氨酯相差较大，影响其工艺稳定，而且普通碳纤维是单一电损耗材料，不利于拓宽频带；陈良等(陈良，邓龙江，等.一种宽带多层泡沫吸波材料及其制备方法.中国专利：专利公开号：CN1929731A)把聚氨酯软泡吸浸置炭黑等材料制备开孔结构的吸波聚氨酯软泡沫，可以在厘米波段实现良好的吸波效果，但聚氨酯软质泡沫力学性能低，不能制备出泡沫结构吸波材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质宽频泡沫夹层结构吸波材料以及制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种轻质宽频泡沫夹层结构吸波材料，由面板1、夹芯层2和底板3组成。面板为透波材料层，由具有透射电磁波特性的玻璃纤维复合材料或其它透波复合材料构成；夹芯为吸波树脂泡沫，可以是聚氨酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、聚丙烯、双马来酰亚胺树脂或聚甲基丙烯酰亚胺树脂等吸波泡沫，通过将电磁波吸波材料组分掺杂到制备树脂泡沫的原料中进行发泡而制备，其中掺杂的电磁波吸波材料组分包含短切磁性纤维(短切磁性涂层碳纤维(0～20质量份)、短切磁性涂层碳化硅纤维(0～20质量份)、短切磁性涂层玻璃纤维(0～20质量份)、短切磁性涂层有机纤维等(0～20质量份))、炭黑(0～10质量份)、金属吸收剂(0～5质量份)、铁氧体吸收剂(0～5质量份)，其组分种类及含量可根据设计要求选取，夹芯可由单层重叠构成的多层泡沫芯，厚度范围2mm～30mm；底板为电磁波吸波反射层，由连续磁性涂层吸波纤维(磁性涂层碳纤维、磁性涂层碳化硅纤维、磁性涂层玻璃纤维或磁性涂层有机纤维)制备，具有吸波和反射的能力。整个结构的示意图如图1所示。

本发明提供一种轻质宽频多层泡沫吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

a、根据设计要求选取相应种类和含量的电磁波吸波材料组分和相应的制备各种树脂泡沫材料所需的树脂原材料以及制备泡沫用的各种助剂；

b、将步骤a所选取的各种电磁波吸波材料组分混合均匀；

c、把步骤b的混合料按质量份为1～20的量添加到步骤a所选取的树脂原材料中，与各种助剂混合均匀；