[发明专利]一种人工介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于透波复合材料技术领域，具体涉及一种雷达天线罩用人工介质材料及其制备方法。

背景技术

人工介质材料是雷达天线罩中的一种关键的夹层材料，它具有介电常数可调、介电损耗低、密度小、力学性能优、工艺稳定性好等特点。人工介质材料制备方法通常为在树脂基体中添加高介电常数的二氧化钛，低密度的空心玻璃微珠，然后搅拌混合而成。树脂密度为1.1～1.2g/cm3，二氧化钛密度为4.2～4.3g/cm3，空心玻璃微珠密度为0.2～0.6g/cm3，由于二氧化钛密度较大，在树脂基体中容易下沉，而空心玻璃微珠密度较小，在树脂基体中容易上浮，造成制备的人工介质材料密度和介电性能分布不均匀，从而严重影响了雷达天线罩的透波性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的人工介质材料及其制备方法，解决传统的人工介质材料制备方法带来的密度和介电性能分布不均匀问题。

本发明的原理是，通过溶胶-凝胶法将二氧化钛镀在空心玻璃微珠表面，控制空心玻璃微珠表面二氧化钛含量，可制得密度同树脂密度接近的二氧化钛/空心玻璃微珠复合功能填料，由于该填料密度同树脂密度相同（或相近），将其添加到树脂基体中后不会出现因密度不同造成的上浮和下沉现象，从而制得密度和介电性能均匀的人工介质材料。

本发明采用的技术方案如下：

一种人工介质材料，该材料包括热固性树脂，以及二氧化钛/空心玻璃微珠复合填料，其中复合填料与热固性树脂质量比为1:2～1:9。

进一步地，所述热固性树脂可以是氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂中的一种。

进一步地，所述空心玻璃微珠的粒径优选为30μm～100μm，壁厚优选为1μm～3μm。

一种人工介质材料的制备方法，方法具体步骤如下：

1）制备TiO₂溶胶，将空心玻璃微珠浸入TiO₂溶胶中并充分混合，过滤掉多余的溶胶后得到浸渍包覆后的空心玻璃微珠；

2）对所述浸渍包覆后的空心玻璃微珠进行干燥和焙烧处理，得到TiO₂包覆的空心玻璃微珠；

3）将所述TiO₂包覆的空心玻璃微珠与热固性树脂混合均匀，固化成型后得到人工介质材料。

进一步地，步骤1）所述TiO₂溶胶的制备方法是：称取一定量的钛酸丁酯（[Ti(OBu)₄]）并配制一定体积的无水乙醇（EtOH）去离子水溶液，将钛酸丁酯溶解于60%～70%的无水乙醇去离子水溶液中，然后加入抑制剂已酰丙酮（AcAc），在强烈搅拌条件下，缓慢滴加硝酸（HNO₃）和剩余的30%～40%无水乙醇去离子水溶液，从而降低反应剧烈程度，得到稳定的TiO₂溶胶。

进一步地，步骤1）制备所述TiO₂溶胶的各物质的物质的量之比为：[Ti(OBu)₄]:EtOH:H₂0:HN0₃:AcAc=1:（18～23）:（3～5）:（0.1～0.2）:（0.5～0.7）。

进一步地，步骤2）将空心玻璃微珠浸入TiO₂溶胶中时，TiO₂溶胶中的钛酸丁酯与空心玻璃微球的质量比为2～4:1。

进一步地，步骤3）采用烘箱进行所述干燥处理，温度为100℃～130℃，时间为30min～50min。

进一步地，步骤3）采用马弗炉进行所述焙烧处理，温度为600℃～650℃，时间为30min～50min。

进一步地，步骤3）中TiO₂包覆的空心玻璃微珠与热固性树脂质量比为1:2～1:9。

本发明通过溶胶-凝胶法将二氧化钛镀在空心玻璃微珠表面，通过控制空心玻璃微珠表面二氧化钛含量，可以制备出密度和介电性能均匀的人工介质材料，解决了传统的人工介质材料由于密度和介电性能分布不均匀而存在的天线罩透波性能差的问题。

附图说明

图1是本发明的人工介质材料的制备方法的步骤流程图。

图2是实施例制得的人工介质材料的制备方法的扫描电子显微镜（SEM）照片。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图，对本发明做详细的说明。