一种吸波剂溶液和蜂窝吸波材料及其制备方法与流程

本发明涉及吸波材料技术领域，具体涉及一种吸波剂溶液和蜂窝吸波材料及其制备方法。

背景技术：

吸波材料是一种能够吸收、衰减一定频段内入射的电磁波，并使电磁能转换成热能或其他形式的能量消耗掉或使电磁波因干涉相消而无法被探测到的一类功能材料，它被广泛应用于国防军工装备、屏蔽暗室、屏蔽箱、民用电子产品、防辐射建筑等领域。随着各国军事力量和反隐身技术的发展以及民用电子产品等所面临电磁环境的日益恶化，要求吸波材料具有厚度薄、质量轻、吸收频带宽、力学强度和吸收强度好的“薄、轻、宽、强”的性能，在特殊的应用场合还要求吸波材料具有耐高温、耐高功率、耐酸碱、阻燃等性能。

然而传统吸波材料(碳系、铁系、陶瓷系等)通常具有各自的缺点如重量重(铁系，如铁氧体、羰基铁粉等)、频带窄(铁系、陶瓷系)、厚度大(碳系，如炭黑、石墨等)、强度低、吸收性能差等。

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剂溶液、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，进一步拓宽了吸波蜂窝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。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种吸波剂溶液和蜂窝吸波材料及其制备方法，解决现有技术中的吸波材料阻抗匹配性差、吸收不强、多层力学性能差等的问题，开发了一种基于蜂窝的结构一体化宽频谱吸波材料。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种吸波剂溶液，包含如下质量配比的组分：吸波剂10-30份、胶粘剂10-20份、阻燃剂3-5份、润湿剂0.3-0.5份、分散剂0.3-0.5份和溶剂100份。

在本发明的吸波剂溶液中，包含如下质量配比的组分：吸波剂15-25份、胶粘剂14-18份、阻燃剂3-5份、润湿剂0.3-0.5份、分散剂0.3-0.5份和溶剂100份。

在本发明的吸波剂溶液中，所述吸波剂选自导电炭黑、乙炔炭黑、石墨粉中的至少一种；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；所述阻燃剂选自四溴双酚a、三氧化二锑、氢氧化铝、高岭土中的至少一种；所述润湿剂为pe100、ot75或pd405；所述分散剂为sn5040、nno或ds-172；所述溶剂为乙醇、甲醇或丙酮。

本发明还提供了上述的吸波剂溶液的制备方法，包括：

a、按质量配比将胶粘剂溶于溶剂中，充分混合均匀得胶粘剂溶液；

b、将吸波剂、阻燃剂、润湿剂、分散剂加入所述胶粘剂溶液中，充分混合均匀后得到吸波剂溶液。

本发明还提供了一种蜂窝吸波材料，包括基材以及在所述基材上涂覆的上述的吸波剂溶液。

在本发明的蜂窝吸波材料中，所述基材为芳纶纸或芳纶布。

本发明还提供了上述的蜂窝吸波材料的制备方法，包括：

s1、制备吸波剂溶液；

s2、将基材的表面划分为n个区域且n≥2，n为自然数，在基材的表面的n个区域涂刷吸波剂溶液，且从第1个区域、第2个区域……依此类推直至第n个区域涂刷的吸波剂溶液的层数依次增加，且涂刷次数递增值为一次或多次。

在本发明的蜂窝吸波材料的制备方法中，在步骤s2中，涂刷吸波剂溶液的方式是从涂刷至少一次n个区域、涂刷至少一次n-1个区域……依此类推直至涂刷至少一次1个区域，且每次涂刷后进行干燥。

实施本发明的吸波剂溶液和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。

附图说明

图1为本发明的蜂窝吸波材料的基材被涂刷前的状态示意图；

图2为本发明的蜂窝吸波材料的基材被涂刷后的状态示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的吸波剂溶液和蜂窝吸波材料及其制备方法作进一步说明：

本发明提出一种蜂窝吸波材料，该蜂窝吸波材料包括基材以及在该基材上涂覆的吸波剂溶液。其中，基材可以为芳纶纸或芳纶布。

吸波剂溶液包含如下质量配比的组分：吸波剂10-30份、胶粘剂10-20份、阻燃剂3-5份、润湿剂0.3-0.5份、分散剂0.3-0.5份和溶剂100份；优选地，吸波剂溶液包含如下质量配比的组分：吸波剂15-25份、胶粘剂14-18份、阻燃剂3-5份、润湿剂0.3-0.5份、分散剂0.3-0.5份和溶剂100份。其中，吸波剂选自导电炭黑、乙炔炭黑、石墨粉中的至少一种；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；所述阻燃剂选自四溴双酚a、三氧化二锑、氢氧化铝、高岭土中的至少一种；所述润湿剂为pe100、ot75或pd405；所述分散剂为sn5040、nno或ds-172；溶剂为乙醇、甲醇或丙酮。

上述的蜂窝吸波材料的制备方法包括：

s1、制备吸波剂溶液：按质量配比将胶粘剂溶于溶剂中，充分混合均匀得胶粘剂溶液；再将吸波剂、阻燃剂、润湿剂、分散剂加入胶粘剂溶液中，充分混合均匀后得到吸波剂溶液；其中，混合均匀的方式可以利用高速分散机搅拌混合均匀，也可以利用球磨机进行混合均匀等等；

s2、在基材的表面的划分n个区域且n≥2，n为自然数，在基材的表面的n个区域涂刷吸波剂溶液，且从第1个区域、第2个区域……依此类推至第n个区域涂刷的吸波剂溶液的层数依次增加，且涂刷后进行干燥，每个区域上的每一层吸波剂溶液是指涂刷了一次吸波剂溶液，可以每个区域单独各自涂刷；但优选地，从涂刷至少一次n个区域、涂刷至少一次n-1个区域……依此类推至涂刷至少一次1个区域；例如，如图1-2所示，在不同区域a、b、c进行涂刷，涂刷宽度分别为wa、wb、wc等，涂刷层数由a至c逐渐增加；具体操作时首先将整个a、b、c区域涂刷a次，然后对b、c区域涂刷b次，再对c区域涂刷c次，每次涂刷完后进行一定时间的晾干，则最终a、b、c区域涂刷次数分别为：a次、a+b次、a+b+c次。需要说明的是，涂刷的分区域数目a、b、c等、各区域涂刷宽度wa、wb、wc等及各区域涂刷次数可以有不同的选择以实现不同的阻抗匹配特性和吸波特性，还可以利用电磁仿真软件预先优化；

优选的吸波剂溶液的涂刷方式为累计叠加方式，例如先对abc全区域涂刷，然后对bc区域进行增量涂刷，然后对c区域进行增量涂刷，依此类推，这种涂刷方式可以节省两次涂刷之间的晾置次数和时间，提高生产效率；

s3、将涂刷后的基材经过涂覆粘胶剂、叠合、热压、修块、拉伸，并浸渍在胶液中，然后固化。其中，用于浸渍的胶液包含有聚氨酯树脂和有机溶剂，且聚氨酯树脂和有机溶剂的质量比为1：5至1：2。优选地，聚氨酯树脂和有机溶剂的质量比为1：3。其中有机溶剂可以为丙酮、乙醇、甲醇等等；乙醇优选是指无水乙醇或95％乙醇。因此该蜂窝吸波材料还可以进一步包括上述用于浸渍的胶液。

本发明由于在基材制成蜂窝之前便在其上不同区域涂刷次数的吸波剂溶液，不仅使得最终制成的蜂窝具备阻抗匹配特性和优异吸波性能，而且回避了多层蜂窝粘合方式使蜂窝吸波材料的力学性能降低的问题。此外，由于制成的蜂窝吸波材料最后还经过了浸胶固化，将吸波剂溶液包覆在内部，因此本发明的蜂窝吸波材料还具有良好的防吸波剂溶液层脱落性能。

下面通过具体实施例进行详细说明。

实施例1

(1)吸波剂溶液的配备：称取无水乙醇1000g、导电炭黑100g、乙炔炭黑50g、酚醛树脂100g、四溴双酚a40g、润湿剂pe1004g、分散剂sn50405g，将酚醛树脂倒入无水乙醇中，利用高速分散机充分搅拌均匀得胶粘剂溶液；将导电炭黑、乙炔炭黑、四溴双酚a、pe100、sn5040加入上述胶粘剂溶液，利用高速分散机充分搅拌均匀，得到吸波剂溶液。

(2)蜂窝吸波材料的制备：将制备蜂窝的芳纶纸进行a、b、c、d四个不同区域的划分，并在分解处做好标记，宽度分别为5mm、7mm、8.5mm、4mm。首先用吸波胶液对abcd整个区域涂刷2次，每次涂刷完晾置5min；然后对bcd区域涂刷1次，晾置5min；再对cd区域涂刷1次，晾置5min；最后对d区域涂刷1次，晾干。

将涂刷后的芳纶纸，经过涂胶、叠合、热压、修块、拉伸、浸渍胶液、固化，其中浸渍的胶液由聚氨酯树脂和丙酮按照1:3的质量比配备。固化完成后，进行蜂窝的裁切，得到蜂窝吸波材料。

(3)将得到的一体化蜂窝吸波材料背部粘上金属反射层，在拱形场内完成其吸波性能的测试，测试结果表明：该24.5mm厚一体化吸波蜂窝在4～18ghz范围反射率小于-15db，在2～4ghz反射率小于-10db；其中8～12ghz反射率小于-18db，具有优良的吸波性能。

实施例2

(1)吸波剂溶液的配备：称取无水乙醇1000g、导电炭黑150g、石墨粉100g、酚醛树脂180g、四溴双酚a50g、润湿剂pe1005g、分散剂sn50404g，将酚醛树脂倒入无水乙醇中，利用高速分散机充分搅拌均匀得胶粘剂溶液；将导电炭黑、石墨粉、四溴双酚a、pe100、sn5040加入上述胶粘剂溶液，利用高速分散机充分搅拌均匀，得到吸波剂溶液。

(2)蜂窝吸波材料的制备：将制备蜂窝的芳纶纸进行a、b、c、d四个不同区域的划分，并在分解处做好标记，宽度分别为5mm、7mm、8.5mm、4mm。首先用吸波胶液对abcd整个区域涂刷2次，每次涂刷完晾置5min；然后对bcd区域涂刷1次，晾置5min；再对cd区域涂刷1次，晾置5min；最后对d区域涂刷1次，晾干。

将涂刷后的芳纶纸，经过涂胶、叠合、热压、修块、拉伸、浸渍胶液、固化，其中浸渍的胶液由聚氨酯树脂和丙酮按照1:2的质量比配备。固化完成后，进行蜂窝的裁切，得到蜂窝吸波材料。

(3)将得到的一体化蜂窝吸波材料背部粘上金属反射层，在拱形场内完成其吸波性能的测试，测试结果表明：该24.6mm厚一体化吸波蜂窝在4～18ghz范围反射率小于-15db，在2～4ghz反射率小于-10db；其中8～12ghz反射率小于-18db，具有优良的吸波性能。

实施例3

(1)吸波剂溶液的配备：称取95％乙醇1000g、导电炭黑300g、聚氨酯树脂200g、三氧化二锑50g、润湿剂pe1005g、分散剂sn50405g，将聚氨酯树脂倒入95％乙醇中，利用高速分散机充分搅拌均匀得胶粘剂溶液；将导电炭黑、三氧化二锑、pe100、sn5040加入上述胶粘剂溶液，利用高速分散机充分搅拌均匀，得到吸波剂溶液。

(2)蜂窝吸波材料的制备：将制备蜂窝的芳纶纸进行a、b、c、d、e四个不同区域的划分，并在分解处做好标记，宽度分别为3mm、5mm、8mm、6mm、4mm。首先用吸波胶液对abcde整个区域涂刷3次，每次涂刷完晾置5min；然后对bcde区域涂刷2次，晾置5min；接着对cde区域涂刷1次，晾置5min；再对de区域涂刷1次，晾置5min；最后对e区域涂刷1次，晾干。

将涂刷后的芳纶纸，经过涂胶、叠合、热压、修块、拉伸、浸渍胶液、固化，其中浸渍的胶液由聚氨酯树脂和丙酮按照1:5的质量比配备。固化完成后，进行蜂窝的裁切，得到蜂窝吸波材料。

(3)将得到的一体化蜂窝吸波材料背部粘上金属反射层，在拱形场内完成其吸波性能的测试，测试结果表明：该30.9mm厚一体化吸波蜂窝在4～18ghz范围反射率小于-15db，在2～4ghz反射率小于-10db；其中8～12ghz反射率小于-18db，具有优良的吸波性能。

实施例4

(1)吸波剂溶液的配备：称取甲醇1000g、乙炔炭黑100g、环氧树脂100g、氢氧化铝30g、润湿剂ot753g、分散剂ds1723g，将环氧树脂倒入甲醇中，利用高速分散机充分搅拌均匀得胶粘剂溶液；将乙炔炭黑、氢氧化铝、ot75、ds172加入上述胶粘剂溶液，利用高速分散机充分搅拌均匀，得到吸波剂溶液。

(2)蜂窝吸波材料的制备：将制备蜂窝的芳纶纸进行a、b、c三个不同区域的划分，并在分解处做好标记，宽度分别为8mm、8mm、8mm。首先用吸波胶液对abc整个区域涂刷1次，每次涂刷完晾置5min；然后对bc区域涂刷2次，晾置5min；接着对c区域涂刷1次，晾干。

将涂刷后的芳纶纸，经过涂胶、叠合、热压、修块、拉伸、浸渍胶液、固化，其中浸渍的胶液由聚氨酯树脂和甲醇按照1:3的质量比配备。固化完成后，进行蜂窝的裁切，得到蜂窝吸波材料。

(3)将得到的一体化蜂窝吸波材料背部粘上金属反射层，在拱形场内完成其吸波性能的测试，测试结果表明：该18.2mm厚一体化吸波蜂窝在4～18ghz范围反射率小于-15db，在2～4ghz反射率小于-10db；其中8～12ghz反射率小于-18db，具有优良的吸波性能。

实施例5

(1)吸波剂溶液的配备：称取丙酮1000g、石墨粉200g、聚酰亚胺树脂140g、高岭土40g、润湿剂pd4054g、分散剂nno4g，将聚酰亚胺树脂倒入丙酮中，利用球磨机混合均匀得胶粘剂溶液；将石墨粉、高岭土、pd405、分散剂nno加入上述胶粘剂溶液，利用球磨机混合均匀，得到吸波剂溶液。

(2)蜂窝吸波材料的制备：将制备蜂窝的芳纶布进行a、b、c、d四个不同区域的划分，并在分解处做好标记，宽度分别为5mm、7mm、8.5mm、4mm。首先用吸波胶液对abcd整个区域涂刷2次，每次涂刷完晾置5min；然后对bcd区域涂刷1次，晾置5min；再对cd区域涂刷1次，晾置5min；最后对d区域涂刷1次，晾干。

将涂刷后的芳纶布，经过涂胶、叠合、热压、修块、拉伸、浸渍胶液、固化，其中浸渍的胶液由聚氨酯树脂和无水乙醇按照1:3的质量比配备。固化完成后，进行蜂窝的裁切，得到蜂窝吸波材料。

(3)将得到的一体化蜂窝吸波材料背部粘上金属反射层，在拱形场内完成其吸波性能的测试，测试结果表明：该24.8mm厚一体化吸波蜂窝在4～18ghz范围反射率小于-15db，在2～4ghz反射率小于-10db；其中8～12ghz反射率小于-18db，具有优良的吸波性能。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进或变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围之内。