多层结构吸波橡胶材料及其制备方法与流程

本发明所述的多层结构吸波橡胶材料及其制备方法，涉及一种吸波材料，具体为多层结构的吸波橡胶材料以及制备方法。

背景技术：

吸波材料按成型工艺和承载能力可以分为涂敷型和结构型两大类。涂敷型吸波材料是将粘结剂与吸波剂混合后涂覆于目标物表面而形成的吸波涂层，这类吸波材料施工简易且对目标物外形适应性强，但这种吸波涂料普遍存在着易脱落、维护成本高，吸波频段受厚度的影响相对较窄，对吸波剂要求高，因而难以达到吸收强、频带宽、质量轻、厚度薄、功能多的发展要求。

结构型吸波材料通常是将吸波剂与特定的基体材料复合而制备的一种多功能性复合材料。其中吸波剂提供吸波所必需的电磁性能，基体材料不仅具有承载能力、耐高温、耐候等物理性能，同时决定了电磁波在材料内部的传播情况，因而对基体材料进行合理的结构设计可以有效改善材料的吸波性能。目前常用的基体材料结构形式主要是多层平板结构、多孔结构、角锥状结构等。

多层吸波结构可设计自由度大、易于展宽频带、降低面密度、适宜于工程应用。所以，近年来为拓宽吸波材料的吸波频带，采用新材料以及多层复合结构来提高吸波效果和拓宽吸收频带成为研究的重点。

目前，大部分吸收材料只能吸收一种或几种频率的电磁波，而多层材料大多采用胶黏、拼接、涂层等组装方式。胶黏方式会添加非吸波类物质胶黏剂，影响吸波性能；拼接方式需要额外的固定装置；涂层方式存在涂层厚度不均一且可能会出现涂层脱落情况，导致吸波性能不稳定。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的多层结构吸波橡胶材料，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的多层结构吸波橡胶材料。用以解决现有技术中存在的：1、胶黏方式会添加非吸波类物质胶黏剂，影响吸波性能；2、拼接方式需要额外的固定装置；3、涂层方式存在涂层厚度不均一且可能会出现涂层脱落情况，导致吸波性能不稳定等问题。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

本发明所述的多层结构吸波橡胶材料，其特征在于所述的多层结构吸波橡胶材料由至少两层不同吸波性能的橡胶材料制成的阻抗渐变结构吸波材料，并不仅限于特定层数；

本发明所述多的层结构吸波橡胶材料为两层时包括：底层和表层；

本发明所述的多层结构吸波橡胶材料的层数大于两层时包括：底层、至少一层中间层和表层；

本发明所述的底层可以为吸波层、反射层、固定层三种类型中的一种。

本发明所述的中间层为吸波层。

本发明所述的表层可以为吸波层、防护层和透波层三种类型中的一种。

本发明所述的表层可以为平板、角锥、圆锥等外形。

本发明所述的底层为反射层时由金属材料制成，所述的金属材料为铝、铜、钢、铝合金中的一种。

本发明所述的阻抗渐变结构吸波材料按重量份由下述组份组成：

橡胶基体：100份；

吸波粉体：0-800份；

配合剂：2-15份；

本发明所述的橡胶基体为氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶中的至少一种。

本发明所述的吸波粉体的粒径为0.5-100微米，所述吸波粉体为铁氧体、羰基铁、羟基铁、羟基镍、羟基钴、导电聚苯胺、钛酸钡、石墨、碳纤维、导电炭黑、碳化硅、氮化硅中的至少一种。

本发明所述的配合剂包括硫化剂、促进剂、防老剂、活性剂等橡胶制品常用配合剂，每种配合剂重量份根据所用橡胶种类而定。

本发明所述的多层结构吸波橡胶材料每层结构之间可以设置非橡胶类吸波材料薄片；非橡胶类吸波材料薄片是由铁氧体、导电聚苯胺、钛酸钡、石墨、碳纤维、碳化硅纤维中的一种制成的多孔结构薄片，厚度为0.3-5mm。

本发明所述的多层结构吸波橡胶材料的制备方法，其特征在于所述的制备方法为：

a、按照参数要求，设计出所需层数和每层材料:

根据吸波要求的频率带宽、吸收率和厚度，设计出多层结构吸波橡胶材料的层数以及对各个层材料的电磁参数，按阻抗匹配、损耗特性、高吸收率等原则进行优化选择设计；

b、根据a项设计将每层的橡胶基体、吸波粉体和配合剤按所述重量份进行混炼，得到每层材料的混炼胶，停放12h：

底层：(1)为吸波层时，由橡胶基体、吸波剂和配合剂制成；

(2)为反射层时，由金属材料制成；

(3)为固定层时，为吸波层材料制成，可以贴附背胶实现粘附固定功能，也可以设计为具有固定功能的特殊形状；

中间层：为吸波层，由橡胶基体、吸波剂和配合剂制成；

表层：(1)为吸波层时，由橡胶基体、吸波剂和配合剂制成；

(2)为防护层时，在吸波层材料基础上设计为与空气波阻抗匹配且耐老化性能强的保护层；

(3)为透波层时，由橡胶基体、配合剂材料制成；

c、将所述每层材料的混炼胶按照设计的尺寸压延并裁剪成混炼胶片；

d、将所述胶片按照设计的结构进行组合后模压硫化成型；模压硫化成型工艺参数为：硫化温度150-170℃，硫化压力5-10mpa，硫化时间10-15min。

本发明的优点是显而易见的，主要表现在：

1、本发明可根据需要设计制作层数，保证吸波效果；

2、本发明每层之间可以添加非橡胶类吸波材料薄片，能够提高吸波性能；

3、本发明的底层和表层可以根据需要设置成不同功能，保证吸波效果；

4、本发明可设计性强，可在较宽频率段内任意设计，确保了吸波效果；

5、本发明根据具体尺寸设计，再整体硫化成型，确保整体尺寸及每层尺寸能够精确控制，同时确保吸波功能和安装效果；

6、本发明整体硫化成型，外形为一整体避免使用胶黏剂和表面涂层，没有脱落问题。

本发明具有结构新颖、加工简便、使用方便、吸波效果好、外形整齐、便于安装、美观大方等优点，其大批量投入市场必将产生积极的社会效益和显著的经济效益。

附图说明

本发明共有6幅附图,其中：

附图1为本发明两层结构示意图；

附图2为本发明三层结构示意图；

附图3为本发明五层结构示意图；

附图4为本发明带有非橡胶类吸波材料薄片的三层结构示意图；

附图5为本发明非橡胶类吸波材料薄片结构示意图。

附图6为本发明三层角锥和圆锥结构示意图。

在图中：1、底层2、中间层3、表层4、非橡胶类吸波材料薄片。

具体实施方式

具体实施方式1

本发明的具体实施例如附图所示，多层结构吸波橡胶材料由至少两层不同吸波性能的橡胶材料制成的阻抗渐变结构吸波材料，并不仅限于特定层数；

多层结构吸波橡胶材料为两层时包括：底层1和表层3；

底层1为固定层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：500份；

硬脂酸锌：2份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1份。

表层3为吸波层，成分为：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：300份；

硬脂酸锌：3份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.2份。

多层结构吸波橡胶材料在10-15ghz频率范围反射率≤-15db。

多层结构吸波橡胶材料的制备方法为：

a、按照参数要求，设计为两层吸波橡胶材料；

b、根据a项设计将每层的橡胶基体、吸波粉体和配合剤按所述重量份进行混炼，得到每层材料的混炼胶，停放12h；

c、将所述每层材料的混炼胶按照设计的尺寸压延并裁剪成混炼胶片；

d、将所述胶片按照设计的结构进行组合后模压硫化成型；模压硫化成型工艺参数为：硫化温度160℃，硫化压力8mpa，硫化时间10min。

具体实施方式2

本发明的具体实施例如附图所示，多层结构吸波橡胶材料由至少两层不同吸波性能的橡胶材料制成的阻抗渐变结构吸波材料，并不仅限于特定层数；

多层结构吸波橡胶材料为两层时包括：底层1和表层3；

底层1为固定层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：400份；

硬脂酸锌：2.5份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1份。

表层3为吸波层，表层为角锥型，成分为：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：200份；

硬脂酸锌：3份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.2份。

底层和中间层之间设置有非橡胶类吸波材料薄片4；非橡胶类吸波材料薄片4是由石墨制成的多孔结构薄片。

多层结构吸波橡胶材料在12-18ghz频率范围反射率≤-10db。

多层结构吸波橡胶材料的制备方法为：

a、按照参数要求，设计为两层中间夹带介质结构吸波橡胶材料；

b、根据a项设计将每层的橡胶基体、吸波粉体和配合剤按所述重量份进行混炼，得到每层材料的混炼胶，停放12h；

c、将所述每层材料的混炼胶按照设计的尺寸压延并裁剪成混炼胶片；

d、将所述胶片按照设计的结构进行组合后模压硫化成型；模压硫化成型工艺参数为：硫化温度155℃，硫化压力10mpa，硫化时间12min。

具体实施方式3

本发明的具体实施例如附图所示，多层结构吸波橡胶材料由至少两层不同吸波性能的橡胶材料制成的阻抗渐变结构吸波材料，并不仅限于特定层数；

多层结构吸波橡胶材料的层数大于两层时包括：底层1、至少一层中间层2和表层3；

底层1为固定层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：600份；

硬脂酸锌：1.5份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1份。

中间层2为吸波层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：400份；

硬脂酸锌：2份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.3份。

表层3为透波层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

炭黑：30份；

硬脂酸锌：4份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.5份。

多层结构吸波橡胶材料在5-15ghz频率范围反射率≤-10db。

多层结构吸波橡胶材料的制备方法为：

a、按照参数要求，设计为三层结构吸波橡胶材料；

b、根据a项设计将每层的橡胶基体、吸波粉体和配合剤按所述重量份进行混炼，得到每层材料的混炼胶，停放12h；

c、将所述每层材料的混炼胶按照设计的尺寸压延并裁剪成混炼胶片；

d、将所述胶片按照设计的结构进行组合后模压硫化成型；模压硫化成型工艺参数为：硫化温度155℃，硫化压力8mpa，硫化时间15min。

具体实施方式4

本发明的具体实施例如附图所示，多层结构吸波橡胶材料由至少两层不同吸波性能的橡胶材料制成的阻抗渐变结构吸波材料，并不仅限于特定层数；

多层结构吸波橡胶材料的层数大于两层时包括：底层1、至少一层中间层2和表层3

底层1为吸波层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：500份；

硬脂酸锌：1.5份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1份。

中间层2为吸波层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：300份；

硬脂酸锌：2份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.3份。

表层3为防护层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

炭黑：20份

钛白粉：5份

硬脂酸锌：3份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.5份。

表层和中间层之间设置有非橡胶类吸波材料薄片4；非橡胶类吸波材料薄片4是由铁氧体制成的多孔结构薄片。

多层结构吸波橡胶材料在10-18ghz频率范围反射率≤-15db。

多层结构吸波橡胶材料的制备方法为：

a、按照参数要求，设计为三层中间夹带介质结构吸波橡胶材料；

b、根据a项设计将每层的橡胶基体、吸波粉体和配合剤按所述重量份进行混炼，得到每层材料的混炼胶，停放12h；

c、将所述每层材料的混炼胶按照设计的尺寸压延并裁剪成混炼胶片；

d、将所述胶片按照设计的结构进行组合后模压硫化成型；模压硫化成型工艺参数为：硫化温度150℃，硫化压力5mpa，硫化时间15min。

具体实施方式5

本发明的具体实施例如附图所示，多层结构吸波橡胶材料由至少两层不同吸波性能的橡胶材料制成的阻抗渐变结构吸波材料，并不仅限于特定层数；

多层结构吸波橡胶材料的层数大于两层时包括：底层1、至少一层中间层2和表层3；

底层1为固定层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：500份；

硬脂酸锌：2份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1份。

中间层2为吸波层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：300份；

硬脂酸锌：3份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.3份。

表层3为吸波层，表层为平板圆锥形：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：200份；

硬脂酸锌：4份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.5份。

底层和中间层之间设置有非橡胶类吸波材料薄片4；非橡胶类吸波材料薄片4是由碳纤维制成的多孔结构薄片。

多层结构吸波橡胶材料在8-18ghz频率范围反射率≤-15db。

多层结构吸波橡胶材料的制备方法为：

a、按照参数要求，设计为三层中间夹带介质结构吸波橡胶材料；

b、根据a项设计将每层的橡胶基体、吸波粉体和配合剤按所述重量份进行混炼，得到每层材料的混炼胶，停放12h；

c、将所述每层材料的混炼胶按照设计的尺寸压延并裁剪成混炼胶片；

d、将所述胶片按照设计的结构进行组合后模压硫化成型；模压硫化成型工艺参数为：硫化温度170℃，硫化压力8mpa，硫化时间15min。

具体实施方式6

本发明的具体实施例如附图所示，多层结构吸波橡胶材料由至少两层不同吸波性能的橡胶材料制成的阻抗渐变结构吸波材料，并不仅限于特定层数；

多层结构吸波橡胶材料的层数大于两层时包括：底层1、至少一层中间层2和表层3；

底层1为反射层：

铝合金板

中间层2为吸波层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：400份；

硬脂酸锌：2份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.3份。

表层3为防护层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：200份；

钛白粉：15份

硬脂酸锌：4份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.5份。

表层和中间层之间设置有非橡胶类吸波材料薄片4；非橡胶类吸波材料薄片4是由羟基镍制成的多孔结构薄片。

多层结构吸波橡胶材料在10-25ghz频率范围反射率≤-10db。

多层结构吸波橡胶材料的制备方法为：

a、按照参数要求，设计出所需层数和每层材料；

b、根据a项设计将每层的橡胶基体、吸波粉体和配合剤按所述重量份进行混炼，得到每层材料的混炼胶，停放12h；

c、将所述每层材料的混炼胶按照设计的尺寸压延并裁剪成混炼胶片；

d、将所述胶片按照设计的结构进行组合后模压硫化成型；模压硫化成型工艺参数为：硫化温度160℃，硫化压力10mpa，硫化时间12min。

具体实施方式7

本发明的具体实施例如附图所示，多层结构吸波橡胶材料由至少两层不同吸波性能的橡胶材料制成的阻抗渐变结构吸波材料，并不仅限于特定层数；

多层结构吸波橡胶材料的层数大于两层时包括：底层1、至少一层中间层2和表层3；

底层1为固定层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：600份；

硬脂酸锌：1.5份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1份。

中间层2为吸波层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：400份；

硬脂酸锌：2份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.3份。

表层3为吸波层：

甲基乙烯基硅橡胶：100份；

羰基铁：200份；

硬脂酸锌：4份；

2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷：1.5份。

表层、底层和中间层之间设置有非橡胶类吸波材料薄片4；非橡胶类吸波材料薄片4是由碳纤维制成的多孔结构薄片。

多层结构吸波橡胶材料在4-18ghz频率范围反射率≤-10db。

多层结构吸波橡胶材料的制备方法为：

a、按照参数要求，设计为三层中间夹带介质结构吸波橡胶材料；

b、根据a项设计将每层的橡胶基体、吸波粉体和配合剤按所述重量份进行混炼，得到每层材料的混炼胶，停放12h；

c、将所述每层材料的混炼胶按照设计的尺寸压延并裁剪成混炼胶片；

d、将所述胶片按照设计的结构进行组合后模压硫化成型；模压硫化成型工艺参数为：硫化温度160℃，硫化压力10mpa，硫化时间15min。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。