一种改性玻璃纤维布及柔性吸波材料的制备方法与流程

本发明属于柔性吸波材料，特别涉及一种改性玻璃纤维布及柔性吸波材料的制备方法。

背景技术：

1、电磁技术的飞速发展不仅推动了军事装备的升级换代，显著提高了人们的生活水平，也带来了大量的电磁污染以及电磁辐射、电磁信息泄露等负面影响。消除上述负面影响的最佳途径是使用吸波材料，在其与电磁波的交互作用中将电磁能转化为热能。在众多类型的吸波材料中，柔性吸波材料因其兼具良好的形状适应性、结构韧性以及质量轻等优势受到广泛的关注。然而当前柔性吸波材料普遍是通过极化损耗、电导损耗和磁损耗这些材料本征电磁损耗机制来耗散电磁能，并且为了兼顾轻质特性限制了柔性吸波材料吸收剂的负载量，因此目前很难同时满足“薄、轻、宽、强”性能设计目标。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种改性玻璃纤维布及柔性吸波材料的制备方法。本发明同时解决了柔性吸波材料由于吸波剂随机分布导致电磁损耗机制单一、吸波性能不足，由于柔性树脂基底导致的材料拉伸强度低的关键技术问题。

2、技术方案。一种改性玻璃纤维布的制备方法，在玻璃纤维布表面原位生成四氧化三铁壳层，即完成玻璃纤维布的改性。

3、前述的改性玻璃纤维布的制备方法中，改性前，将玻璃纤维布表面进行5～15min等离子体表面处理。

4、前述的改性玻璃纤维布的制备方法中，等离子体表面处理前，将玻璃纤维布表面经酒精溶液洗涤后，在80℃下干燥4～6h。

5、前述的改性玻璃纤维布的制备方法中，改性通过水热法进行，具体方法如下：将玻璃纤维布基材加入到经peg、feso4·7h2o、h2o2、氨水配成的混合溶液中，反应完毕后大量的四氧化三铁纳米颗粒牢固生长在玻璃纤维布表面，后经清洗、烘干即获得由四氧化三铁改性的玻璃纤维布。

6、前述的改性玻璃纤维布的制备方法中，混合溶液的配置方法如下：

7、(a)在去离子水中先后加入peg和feso4·7h2o，搅拌均匀；

8、(b)在保持搅拌的同时再依次加入氨水和h2o2，混匀即得。

9、前述的改性玻璃纤维布的制备方法中，改性时，将玻璃纤维布放入所述的混合溶液中充分浸润，并放入反应釜密封，在160℃反应4～10h后取出碳泡沫，用去离子水反复冲洗，80℃干燥6h后得到四氧化三铁改性的玻璃纤维布。

10、前述的改性玻璃纤维布的制备方法中，改性时，步骤(a)中peg和feso4·7h2o的添加量分别为5～20g/l和12～22g/l；步骤(b)中氨水和h2o2的添加量为175～225ml/l和5～15ml/l。

11、前述的改性玻璃纤维布的制备方法中，浸润的时间为20～30min。

12、一种应用前所述制备方法制得的改性玻璃纤维布制作柔性吸波材料的制备方法，以改性玻璃纤维布为抽滤布，以羰基铁悬浊液为抽滤对象，通过真空抽滤、烘干交替操作，直至烘干后抽滤布的面密度满足0.062～0.068g/cm2，即获得柔性吸波材料。

13、前述的羰基铁悬浊液的制备方法如下：将5wt.％～20wt.％羰基铁、10wt.％～30wt.％乙基纤维素加入无水乙醇混匀即得。

14、有益效果：本发明制备的柔性吸波材料，以玻璃纤维布为柔性基材，经过四氧化三铁表面改性形成二维导电网络，提升电导损耗能力；同时通过抽滤法在基材表面沉积羰基铁引入本征磁损耗，另一方面利用基材表面经纬纤维间形成的微米级高度差实现羰基铁的取向分布，增大羰基铁与电磁波有效交互作用面积，并且在羰基铁面内产生多个涡流中心，从而诱发新型结构性损耗机制。本发明通过多种本征损耗机制和结构型损耗机制的联动，在薄厚度下实现宽频吸收。

15、本发明以玻璃纤维布为柔性基材通过水热反应和真空抽滤两步法制备的柔性吸波材料成功集成了电导损耗、磁损耗等本征电磁损耗机制，同时通过羰基铁在玻璃纤维布表面的取向分布诱发了新型结构性损耗机制，有效地提升了材料的电磁波衰减能力。本发明制备的柔性吸波材料在厚度仅为2.0mm的条件下获得5.82ghz的有效吸收带宽，与典型的吸波材料相比具有明显优势，对比结果如表1所示。另外本发明制备的柔性吸波材料还具备良好的力学性能，拉伸强度高达37.1mpa。本发明能够较好地满足多种形状复杂设备的小型化发展要求，在有限且复杂的空间内通过柔性吸波材料实现良好的电磁防护效果。

16、本发明制备方法工艺简单、成本低，无需复杂的合成设备，可实现规模化大批量生产，在航空制造技术领域有很好的应用价值和经济效益。

17、表1

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技术特征：

1.一种改性玻璃纤维布的制备方法，其特征在于，在玻璃纤维布表面原位生成四氧化三铁壳层，即完成玻璃纤维布的改性。

2.根据权利要求1所述的改性玻璃纤维布的制备方法，其特征在于，改性前，将玻璃纤维布表面进行5～15min等离子体表面处理。

3.根据权利要求2所述的改性玻璃纤维布的制备方法，其特征在于，等离子体表面处理前，将玻璃纤维布表面经酒精溶液洗涤后，在80℃下干燥4～6h。

4.根据权利要求1所述的改性玻璃纤维布的制备方法，其特征在于，改性通过水热法进行，具体方法如下：将玻璃纤维布基材加入到经peg、feso4·7h2o、h2o2、氨水配成的混合溶液中，反应完毕后大量的四氧化三铁纳米颗粒牢固生长在玻璃纤维布表面，后经清洗、烘干即获得由四氧化三铁改性的玻璃纤维布。

5.根据权利要求4所述的改性玻璃纤维布的制备方法，其特征在于，混合溶液的配置方法如下：

6.根据权利要求5所述的改性玻璃纤维布的制备方法，其特征在于，改性时，将玻璃纤维布放入所述的混合溶液中充分浸润，并放入反应釜密封，在160℃反应4～10h后取出碳泡沫，用去离子水反复冲洗，80℃干燥6h后得到四氧化三铁改性的玻璃纤维布。

7.根据权利要求5所述的改性玻璃纤维布的制备方法，其特征在于，改性时，步骤(a)中peg和feso4·7h2o的添加量分别为5～20g/l和12～22g/l；步骤(b)中氨水和h2o2的添加量为175～225ml/l和5～15ml/l。

8.根据权利要求6所述的改性玻璃纤维布的制备方法，其特征在于，浸润的时间为20～30min。

9.一种应用权利要求1-8任一所述制备方法制得的改性玻璃纤维布制作柔性吸波材料的制备方法，其特征在于，以改性玻璃纤维布为抽滤布，以羰基铁悬浊液为抽滤对象，通过真空抽滤、烘干交替操作，直至烘干后抽滤布的面密度满足0.062～0.068g/cm2，即获得柔性吸波材料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，羰基铁悬浊液的制备方法如下：将5wt.％～20wt.％羰基铁、10wt.％～30wt.％乙基纤维素加入无水乙醇混匀即得。

技术总结
本发明公开了一种改性玻璃纤维布的制备方法，在玻璃纤维布表面原位生成四氧化三铁壳层，即完成玻璃纤维布的改性。本发明同时解决了柔性吸波材料由于吸波剂随机分布导致电磁损耗机制单一、吸波性能不足，由于柔性树脂基底导致的材料拉伸强度低的关键技术问题。

技术研发人员：杨萱,轩立新,杨茂伟,苏韬,张帅迪
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司济南特种结构研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4