专利名称：高性能微波吸收胶棉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型电子材料，特别是指一种对微波辐射的反射、透射和散射都很小的微波吸收材料。
近年来，随着我国科学技术的发展和现代化进程的加速，尤其是移动通信、卫星通信、电子信息、航空航天、广播电视、医疗卫生乃至日常生活中食品烹饪等事业的迅速发展，使人们生存空间中的微波辐射危害已日趋严重，引起了科技人员的关注和重视，并采取各种措施进行综合治理，以减小其危害。微波辐射的综合治理是一项系统工程，通常采用以下两种基本形式一是针对微波辐射源采取防护措施，即通过一定的工艺装备把泄漏到空间的微波辐射尽可能降到最低点；二是针对已泄漏到环境危害人体健康和工作场所的微波辐射采取防护措施，使其尽可能降低危害。以上两种基本形式的主要方法都是对微波辐射进行屏蔽或吸收，或者同时实施屏蔽和吸收。
微波吸收材料是一类能够有效吸收微波辐射的新型电子材料，其结构形状主要有单层或多层平板型微波吸收体和尖劈型微波吸收体(包括四棱角锥、楔形、圆锥、台锥等外形)两种，其制作方法都是将聚氨酯软泡沫塑料材料浸渍于微波吸收涂料溶液中制成。现在使用的平板型微波吸收体材料的微波吸收性能较差，吸收性能一般小于25分贝，而且适用频率窄；尖劈型微波吸收体材料使用时要有足够的高度，如角锥型吸收材料，其吸收率为50分贝时，角锥高度需250～300厘米，占据空间过大，成本太高，而且安装不便，给实际应用带来困难。
本实用新型的目的是提供一种具有优良吸收性能的微波吸收材料-高性能微波吸收胶棉，其微波吸收性能好、制造方法简便、性能价格比高，且使用方便，有利于推广应用。
本实用新型的微波吸收胶棉是这样实现的包括有基体和功能体，其特征在于其是用质量轻、密度低的喷胶棉作为基体，并在该喷胶棉基体的表面及内部空隙里高压喷注有作为功能体的不同配比的微波吸收涂料所组成；且基体内的微波吸收涂料的密度由表及里呈从小至大的无级渐进变换。
其中作为基体的喷胶棉的密度为0.003～0.012，单层厚度为8～40毫米。
其中作为基体的喷胶棉可以是单层，也可以是由多层粘接构成。
其中作为功能体的微波吸收涂料的配方(重量百分比)为200目以上的石墨粉3～15％,200目以上的乙炔炭黑粉0.5～5％，聚氨酯胶15～25％，聚氨酯稀释剂55～75％。
本实用新型是一种新型功能复合材料，其选用结构疏松、内部具有较大空隙、密度极低的喷胶棉作为基体，该喷胶棉纤维直径为微米级，且排列杂乱无序、方向各异，呈互相弯曲缠绕状，其本身就可以使入射的电磁波被衰减和弱化；再将不同配比的微波吸收涂料作为功能体分多次以不同压力喷射于喷胶棉的表面及内部，使该吸收体形成由表及里呈从小至大的密度渐进变化，从而使入射的电磁波一旦陷于吸收体内就会产生无数次的反射，并逐次被吸收减弱。本发明的结构特点是可以使微波的透射和散射趋于最小；另外，在透射过程中产生的反射又逐次被吸收并与入射波反向抵消，使整个微波吸收过程更加完全。
本实用新型在对微波吸收体的基体的选用、作为功能体的微波吸收涂料的配方和其在基体内呈渐进变换的密度分布上都有重要突破和创新，是一种结构新颖、性能优良的新型电子功能复合材料。
本实用新型的特点是1．对微波的吸收性能好，虽然本发明宏观上具有平板型吸收体的外形，但其吸收性能不仅优于平板型，而且明显优于同等高度的尖劈型吸收体，其吸收率可高达40～70分贝；再者，适用频带很宽，可应用的频率为0.9～40千兆赫。2．性能价格比高，制造工艺简便稳定，加工费用较低廉。3．该材料质轻柔韧，可任意弯曲折叠，其比重仅为0.03～0.06克/立方厘米。可选用的规格范围宽，最大可做到宽1.5米，长几十米，高度则可随需要确定。4．使用安装简便，应用范围广泛，可用于微波暗室即无回波室作为微波吸收体；用于需对微波发射进行屏蔽的场所，如微波设备制造厂、检验场所、雷达站、微波通信机房、微波干燥机房、微波炉等；用于微波系统电密封与堵泄漏；用于高性能微波天线作吸收体等等。
以下结合附图进一步详细说明本实用新型。
图1是本实用新型的结构组成示意图。
图2是本实用新型中的入射微波被吸收体反射、折射、散射而吸收的示意图。
参见图1、图2，本实用新型是一种高性能的微波吸收胶棉，包括有基体1和功能体2，其中基体1是选用质量极轻、密度极低的喷胶棉制成，该喷胶棉的密度为0.003～0.012，单层厚度为8～40毫米。功能体2则是在该喷胶棉基体1的表面及内部空隙里用高压喷枪喷注的不同配比的微波吸收涂料所组成，且基体1内的微波吸收涂料的密度应按电磁波入射方向(如箭头3所示)由表及里呈从小至大的无级渐进变换。其中作为基体1的喷胶棉可以是单层(如图1所示)，也可以是由多层粘接构成。作为功能体2的微波吸收涂料的配方(重量百分比)是200目以上的石墨粉3～15％,200目以上的乙炔炭黑粉0.5～5％，聚氨酯胶15～25％，聚氨酯稀释剂55～75％。
本实用新型的制作方法包括有下列步骤1)．先选用一层或多层密度为0.003～0.012、单层厚度为8～40mm的喷胶棉作为基体1。2)．配制若干在上述配方范围内的不同配比的微波吸收涂料作为功能体。3)．将上述每一配比的微波吸收涂料分别在球磨机内进行研磨混合，此时球磨罐的转速为60～120转/分，时间应不少于60分钟。4)．使用高压喷枪将不同配比的微波吸收涂料分多次以不同压力(压力范围为0.2～1Mpa)喷注于喷胶棉的表面及内部，使基体内的微波吸收涂料的密度按电磁波入射方向由表及里呈从小至大无级渐进变换。如果是多层基体，则要将以不同配方配制的微波吸收涂料和以不同压力喷注于基体内形成的多层喷胶棉，用聚氨酯胶粘接成一个整体，且该整体内的微波吸收涂料的密度也要按微波入射方向呈由表及里、从小至大的渐进变换。
本实用新型的基本工作原理是作为微波吸收涂料的石墨粉、乙炔炭黑粉和聚氨酯胶混合剂，在电磁场的作用下会受极化产生极化电流，受磁化产生磁化电流，同时又产生传导电流，这三者的运动使电磁能转化为热能，从而达到吸收微波的效果。为了使电磁波能够无反射地进入本发明吸收体中并转化为热能，必须使其从自由空间到吸收体的界面能匹配过渡；同时，在吸收体内部的吸收材料的密度呈渐变过渡，使其体内无明显的界面，从而使深入吸收体内部的电磁波反射很小，从而使总反射减至最小，并能适应宽频带。此外，以前的制作工艺都是将泡沫塑料浸渍在微波吸收涂料中，因此很难实现多分层的密度渐变，所以只得利用外形结构上的锥峭来模拟密度上的渐变，即制成尖劈型微波吸收体。本实用新型的结构则可以较好地解决这个问题，如图2所示，利用喷胶棉1的疏松而具有较大空隙的结构，并在其中喷注有微波吸收涂料2，可以使入射其内的电磁波3被基体1中的微波吸收涂料2无数次地反射、折射、散射(如同箭头4所示)，从而被比较完全彻底地吸收。
本实用新型已经实验实施，现将制作过程简介如下选择宽100厘米、长200厘米、厚3.5厘米的喷胶棉两块备用。配制微波吸收涂料配方一400目石墨粉10.75％,400目乙炔炭黑粉2.69％，聚氨酯胶18.66％，聚氨酯稀释剂67.90％(上述皆为重量比)共25公斤，置于球磨罐中球磨120分钟，转速为90转/分；配方二400目石墨粉3％,400目乙炔炭黑粉1％，聚氨酯胶22％，聚氨酯稀释剂74％(上述皆为重量比)共10公斤，球磨工艺与配方一相同。再用喷枪将配方二的吸收涂料喷注于第一块喷胶棉内，做到基本喷透，喷枪压力约为0.6～0.8Mpa,3小时后按同一方向再喷注一遍配方一涂料，基本喷透，压力仍为0.6～0.8Mpa。3小时后将喷胶棉翻过来喷注配方二涂料，压力可减至0.2～0.4Mpa，使之与正面喷注的涂料相接即可。与此同时，将配方一涂料喷注入第二块喷胶棉内，基本喷透，此后每隔三小时(时间更长也可)对第二块喷胶棉喷注配方一涂料一遍，总计喷注正面三遍，背面二遍，喷枪压力均为0.6～0.8Mpa(以上每次喷注每平方米用涂料约800克)。最后将第一块喷注两遍的面与第二块喷注两遍的面用聚氨酯粘接，即制作成功。该样品经测试，其吸收性能可达30分贝；如要吸收性能更高，则对配方进行调整并增加层数即可。
权利要求1．一种高性能微波吸收胶棉，包括有基体和功能体，其特征在于其是用质量轻、密度低的喷胶棉作为基体，并在该喷胶棉基体的表面及内部空隙里高压喷注有作为功能体的不同配比的微波吸收涂料所组成；且基体内的微波吸收涂料的密度由表及里呈从小至大的无级渐进变换。
2．如权利要求1所述的高性能微波吸收胶棉，其特征在于其中作为基体的喷胶棉的密度为0.003～0.012，单层厚度为8～40毫米。
3．如权利要求1或2所述的高性能微波吸收胶棉，其特征在于其中作为基体的喷胶棉可以是单层，也可以是由多层粘接构成。
4．如权利要求1所述的高性能微波吸收胶棉，其特征在于其中作为功能体的微波吸收涂料的配方(重量百分比)为200目以上的石墨粉3～15％，200目以上的乙炔炭黑粉0.5～5％，聚氨酯胶15～25％，聚氨酯稀释剂55～75％。
专利摘要一种高性能微波吸收胶棉，包括有基体和功能体，其是用质量轻、密度低的喷胶棉作为基体，以及在该喷胶棉基体的表面及内部空隙里高压喷注的作为功能体的不同配比的微波吸收涂料所组成；且基体内微波吸收涂料的密度由表及里呈从小至大的无级渐进变换。其中微波吸收体的基体的选用、微波吸收涂料的成份配比和其在其体内呈渐进变换的密度分布的结构以及涂覆工艺等制作方法都有创新和突破。本实用新型是一种结构新颖、性能优良、使用方便、用途广泛的新型功能复合材料。
文档编号H05K9/00GK2336543SQ98240958
公开日1999年9月1日 申请日期1998年9月25日 优先权日1998年9月25日
发明者秦鸿龙, 杨保胜, 尹德晴, 于九清, 王凤来, 蔡丽梅, 刘艳华 申请人:北京四元特种防护技术开发公司