专利名称：一种宽频吸波材料及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属吸波材料的制备领域，涉及一种宽频吸波材料及其应用，特别是涉及一 种利用多孔电损耗物质制成的宽频吸波材料及其应用。
背景技术：
吸波材料在电磁辐射防护、电磁屏蔽以及隐身材料等方面具有重要应用，一般是 由具有电损耗或磁损耗的物质制成。这些吸波物质往往被添加到涂料或基体材料中制成吸 波涂层或吸波复合材料，然而，这些吸波装置往往有吸波频带窄的缺点，即使其反射损耗可 以达到很低的峰值，但-IOdB的反射损耗带宽很窄。而我们知道电磁波如雷达波具有较宽 的频带，只对其中一个很窄的范围有强的吸收，也达不到应用目的。本发明考虑到了吸波物质本身的形貌，提出以具有多孔结构的电损耗物质作为吸 波材料，以解决吸波剂的宽频吸收问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种宽频吸波材料及其应用，解决现有技术的吸波材料带 宽很窄的问题，弥补现有技术无法适应较宽的应用范围的不足。本发明从吸波物质本身的 形貌入手，提出以具有多孔结构的电损耗物质作为吸波材料，解决了吸波剂的宽频吸收问题。本发明的一种宽频吸波材料(1)所述的宽频吸波材料为粒径介于10 100 μ m范围内的颗粒；(2)所述的宽频吸波材料的电导率为10_3 103S/cm ；(3)所述的宽频吸波材料颗粒为多孔结构，孔容为0. 1 lcm7g，其中按体积百分 比计算，10 30%的孔洞的孔径处于1 10 μ m范围，余下的孔洞孔径小于1 μ m。作为优选的技术方案其中，如上所述的一种宽频吸波材料，所述的宽频吸波材料的材质为多孔碳、多孔 聚苯胺或多孔聚吡咯。本发明还提供了一种宽频吸波材料的应用，所述的宽频吸波材料以4 20%的质 量百分比的添加量加入到基体物质中制成吸波涂层或吸波复合材料，所述的吸波涂层或吸 波复合材料对2 20GHz波段的电磁波呈现宽频吸收。如上所述的一种宽频吸波材料的应用，所述的基体物质为热固性树脂或热塑性树 脂；其中所述的热固性树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂，所述热塑性树脂为聚 丙烯、聚乙烯、聚酯、聚酰胺或聚醚醚酮。有益效果将上述吸波材料以以4 20% (质量比)的添加量加入到基体物质中制成吸波涂 层或吸波复合材料后，对2 20GHz波段的电磁波可呈现宽频吸收。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发 明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。本发明的一种宽频吸波材料(1)所述的宽频吸波材料为粒径介于10 100 μ m范围内的颗粒；(2)所述的宽频吸波材料的电导率为10_3 103S/cm ；(3)所述的宽频吸波材料颗粒为多孔结构，孔容为0. 1 lcm7g，其中按体积百分 比计算，10 30%的孔洞的孔径处于1 10 μ m范围，余下的孔洞孔径小于1 μ m。其中，如上所述的一种宽频吸波材料，所述的宽频吸波材料的材质为多孔碳、多孔 聚苯胺或多孔聚吡咯。本发明还提供了一种宽频吸波材料的应用，所述的宽频吸波材料以对4 20%的 质量百分比的添加量加入到基体物质中制成吸波涂层或吸波复合材料，所述的吸波涂层或 吸波复合材料对2 20GHz波段的电磁波呈现宽频吸收。如上所述的一种宽频吸波材料的应用，所述的基体物质为热固性树脂或热塑性树 脂；其中所述的热固性树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂，所述热塑性树脂为聚 丙烯、聚乙烯、聚酯、聚酰胺或聚醚醚酮。实施例1以聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯共混纺丝并高温碳化得到的多孔碳纤维，孔形态 主要分为两种，一种是较大孔洞，其孔径约为5 μ m ；另一类是较小孔洞，孔径小于1 μ m, 80%数量的较小孔洞孔径处于0. 2 0. 5μ m的范围；整体孔容为0. 54cm3/g,电导率为 lOOOS/cm。将此多孔碳纤维以8衬％的添加量加入到环氧树脂基中并制成180mmX 180mm、 厚度为3mm的复合材料试样，经测试其反射损耗的峰值为-19. 8dB，对应频率为10. 27GHz， 而8. 9 12GHz频段内的反射损耗均低于-10dB，呈现出优良的宽频吸波效果。实施例2以乳液聚合得到的聚苯胺球粒状颗粒，通过置换乳化剂/掺杂剂十二烷基苯磺酸 钠形成小于ι μ m的微孔，同时聚苯胺粒子团聚并形成尺寸为0. 5 7 μ m的空腔网络，整体 孔容为0. 3IcmVg ；其电导率为lOS/cm。将此聚苯胺以15wt %的添加量加入到双酚A型不 饱和聚酯树脂基中并制成ISOmmX 180mm、厚度为3mm的复合材料试样，经测试其反射损耗 的峰值为-20. 7dB，对应频率为9. 8GHz，而8. 4 11. 6GHz频段内的反射损耗均低于_10dB， 呈现出优良的宽频吸波效果。实施列3以模板法聚合得到的管状聚吡咯，中空管径在0. 8 2. 5 μ m之间，同时管壁上存 在大量尺寸在0. 1 0.6μπι范围内的微孔，整体孔容为0. 62cm7g;其电导率为0. lS/cm。 将此聚吡咯以20%的添加量加入到环氧树脂基中并制成180mmX 180mm、厚度为2mm的复合 材料试样，经测试其最小反射损耗为-29. 5dB，低于-IOdB的带宽为12. 4 18GHz，呈现出 优良的宽频吸波效果。实施例4
以聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯共混纺丝并高温碳化得到的多孔碳纤维，孔形态 主要分为两种，一种是较大孔洞，其孔径约为5 μ m ；另一类是较小孔洞，孔径小于1 μ m, 80%数量的较小孔洞孔径处于0. 2 0. 5μ m的范围；整体孔容为0. 54cm3/g,电导率为 lOOS/cm。将此多孔碳纤维以的添加量加入到酚醛树脂基中并制成180mmX 180mm、厚 度为3mm的复合材料试样，经测试其反射损耗的峰值为-12. ldB，对应频率为10. 18GHz，而 9. 5 IlGHz频段内的反射损耗均低于-10dB。实施例5以聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯共混纺丝并高温碳化得到的多孔碳纤维，孔形态 主要分为两种，一种是较大孔洞，其孔径约为2 μ m ；另一类是较小孔洞，孔径小于1 μ m, 90%数量的较小孔洞孔径处于0.2 0.5μπι的范围；整体孔容为0. 2cm7g，电导率为 lOOOS/cm。将此多孔碳纤维以6wt%的添加量加入到聚丙烯基中并制成180mmX 180mm、厚 度为3mm的复合材料试样，经测试其反射损耗的峰值为-14. 38dB，对应频率为10. 2GHz，而 9. 57 11. 5GHz频段内的反射损耗均低于-IOdB0实施例6以模板法聚合得到的管状聚苯胺，中空管径在0. 5 1. 2 μ m之间，同时管壁上存 在大量尺寸在0. 2 0. 7 μ m范围内的微孔，整体孔容约为lcm7g ；其电导率为0. lS/cm。将 此聚苯胺以20 %的添加量加入到聚乙烯基中并制成180mmX 180mm、厚度为2mm的复合材料 试样，经测试其最小反射损耗为-26. 5dB，低于-IOdB的带宽为8. 5 12. 4GHz，呈现出优良 的宽频吸波效果。实施例7以模板法聚合得到的管状聚吡咯，中空管径在0. 2 1 μ m之间，同时管壁上存在 大量尺寸在0. 1 0.4μπι范围内的微孔，整体孔容约为0. 8cm3/g ；其电导率为0. 0203S/ cm。将此聚吡咯以20%的添加量加入到聚对苯二甲酸乙二酯基中并制成180mmX 180mm、 厚度为2mm的复合材料试样，经测试其最小反射损耗为-24. 5dB,对应频率为9. 76GHz，低 于-IOdB的带宽为8. 2 11. 9GHz，呈现出优良的宽频吸波效果。实施例8以模板法聚合得到的管状聚吡咯，中空管径在0. 2 1 μ m之间，同时管壁上存 在大量尺寸在0. 1 0.4μπι范围内的微孔，整体孔容为0. 8cm3/g ；其电导率为0. 0203S/ cm。将此聚吡咯以16%的添加量加入到聚对苯二甲酸乙二酯基中并制成180mmX180mm、厚 度为2mm的复合材料试样，经测试其最小反射损耗为-14. 64dB，对应频率为14. 48GHz，低 于-IOdB的带宽为11. 76 16. 64GHz，呈现出优良的宽频吸波效果。实施例9以聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯共混纺丝并高温碳化得到的多孔碳纤维，孔形态 主要分为两种，一种是较大孔洞，其孔径约为5 μ m ；另一类是较小孔洞，孔径小于1 μ m, 80%数量的较小孔洞孔径处于0. 2 0. 5μ m的范围；整体孔容为0. 54cm3/g,电导率为 lOOOS/cm。将此多孔碳纤维以10衬％的添加量加入到聚醚醚酮基中并制成180mmX 180mm、 厚度为3mm的复合材料试样，经测试其反射损耗的峰值为-21. 3dB，对应频率为11. 2GHz，而 9. 1 12. 2GHz频段内的反射损耗均低于-10dB，呈现出优良的宽频吸波效果。
权利要求
1.一种宽频吸波材料，其特征是(1)所述的宽频吸波材料为粒径介于10 100μ m范围内的颗粒；(2)所述的宽频吸波材料的电导率为10_3 103S/cm；(3)所述的宽频吸波材料颗粒为多孔结构，孔容为0.1 lcm7g，其中按体积百分比计算，10 30%的孔洞的孔径处于1 10 μ m范围，余下的孔洞孔径小于1 μ m。
2.根据权利要求1所述的一种宽频吸波材料，其特征在于，所述的宽频吸波材料的材 质为多孔碳、多孔聚苯胺或多孔聚吡咯。
3.根据权利要求1所述的一种宽频吸波材料的应用，其特征是所述的宽频吸波材料 以4 20%的质量百分比的添加量加入到基体物质中制成吸波涂层或吸波复合材料，所述 的吸波涂层或吸波复合材料对2 20GHz波段的电磁波呈现宽频吸收。
4.根据权利要求3所述的一种宽频吸波材料的应用，其特征在于，所述的基体物质为 热固性树脂或热塑性树脂；其中所述的热固性树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂或酚醛树 脂，所述热塑性树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚酰胺或聚醚醚酮。
全文摘要
本发明属吸波材料的制备领域，涉及一种宽频吸波材料及其应用，特别是涉及一种利用多孔电损耗物质制成的宽频吸波材料及其应用。本发明涉及一种利用多孔电损耗物质制成的宽频吸波材料，其特性包括(1)材料本身为粒径在10～100μm范围内的颗粒；(2)材料的电导率为10-3～103S/cm；(3)材料颗粒为多孔结构，孔容为0.1～1cm3/g，其中10～30％(体积比)的孔洞的孔径处于1～10μm范围，余下的孔洞孔径小于1μm。此材料以4～20％(质量比)的添加量加入到基体物质中制成吸波涂层或吸波复合材料后，对2～20GHz波段的电磁波呈现宽频吸收。本发明解决了现有技术的吸波材料带宽很窄的问题，弥补现有技术无法适应较宽的应用范围的不足。
文档编号C08L71/08GK102070932SQ20111000721
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者李光, 杨胜林, 江建明, 谢天时, 金俊弘, 高敬伟 申请人:东华大学