吸波胶膜及其制备方法和阻抗渐变吸波结构件与流程

本发明涉及吸波材料，具体地，涉及吸波胶膜及其制备方法和阻抗渐变吸波结构件。
背景技术：
：所谓吸波材料，指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。泡沫吸波材料是一种新型的结构型吸波材料。目前在工程实际中常用的是硬质泡沫，其可以根据成型过程中使用的吸波剂的性能及剂量的不同，还可以方便地调节其电性能，同时还具有质量轻、耐高温、抗腐蚀、环境敏感度低等优点，但是这种泡沫的吸波性能较差且力学性能也较差。由于吸波材料的吸波性能和力学性能是工程领域比较关键的两个参数，因此亟需设计一种既能提高其吸波性能又能提高其力学性能的吸波材料，以满足实际的工程需求。另外，目前的阻抗结构件的吸波性能也还有待进一步改善。技术实现要素：本发明提供了一种具有宽频吸波效果并且力学性能较好的吸波胶膜及其制备方法以及由该胶膜制成的阻抗渐变吸波结构件。本发明提供了一种制备吸波胶膜的方法，包括：将树脂和石墨烯气凝胶混合，搅拌均匀，得到混合料；将所述混合料与固化剂混合，固化，得到吸波胶膜。在上述方法中，所述树脂包括环氧树脂、氰酸酯树脂、双马来酸酐树脂中的一种或者多种。在上述方法中，所述固化剂包括脂环族多胺、芳香族多胺、酚醛、酸酐的一种或者多种。在上述方法中，所述树脂与所述石墨烯气凝胶的体积比为1:2～7:4。在上述方法中，所述树脂与所述固化剂的体积比为4:1～7:1。在上述方法中，所述固化的温度为80～120℃，所述固化的时间为0.5～10小时。本发明也提供了根据上述方法制备的吸波胶膜。本发明还提供了一种阻抗渐变吸波结构件，包括上述吸波胶膜和蜂窝或泡沫，其中，所述吸波胶膜与所述蜂窝或泡沫交替设置。在上述阻抗渐变吸波结构件中，所述阻抗渐变吸波结构件中的各层吸波胶膜的厚度相同或不同，并且各层吸波胶膜的介电常数是渐变的。在上述阻抗渐变吸波结构件中，所述蜂窝或泡沫包括聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫和酚醛泡沫的一种或者多种。在上述阻抗渐变吸波结构件中，所述渐变是水平多层渐变或垂直多层渐变。由于本发明所采用的氧化石墨烯的氧化程度较高并且片径较大，使得石墨烯气凝胶的分散性好，并且石墨烯气凝胶的电磁波反射损耗低，使得由石墨烯吸波胶膜和蜂窝或泡沫制备的阻抗渐变结构件的1-12ghz的吸收频率范围内的反射损耗都小于-3db，并且抗拉强度达到了1.20mpa以上，断裂伸长率达到了133％以上，改进了阻抗渐变结构件的吸波性能和力学性能。此外，通过本发明的由石墨烯胶膜和蜂窝或泡沫交替设置形成的阻抗渐变吸波结构件，实现了阻抗渐变结构设计和阻抗匹配，进而能够实现对电磁波的逐级衰减，并实现包含低频带的宽频吸波效果。附图说明图1示出了水平渐变的阻抗渐变吸波结构件，1为吸波胶膜，2为蜂窝或泡沫。图2示出了垂直渐变的阻抗渐变吸波结构件，1为吸波胶膜，2为蜂窝或泡沫。具体实施方式下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。本发明提供的吸波胶膜包括树脂体系和填料，其中树脂体系包括树脂和固化剂，填料为石墨烯气凝胶。树脂包括环氧树脂、氰酸酯树脂、双马来酸酐树脂中的一种或者多种。固化剂包括脂环族多胺、芳香族多胺、酚醛、酸酐的一种或者多种。将树脂和填料按体积比1:2～7:4混合，在室温下搅拌均匀，得到混合料。混合料经过固化而制备成吸波胶膜。固化的温度为80-120℃,固化的时间为0.5-10小时。石墨烯气凝胶可以通过以下方法制备：采用humers方法制备得到氧化石墨烯分散液,制备的氧化石墨烯溶液具有较高的氧化程度和较大的片径。用无水乙醇稀释氧化石墨烯溶液，使氧化石墨烯溶液的浓度在1-5mm之间，氧化石墨烯乙醇溶液中的溶剂水和乙醇的体积比在1-5:2-4的范围内，并且用氨水调节ph值在7-9之间。通过高温高压的溶剂热反应，例如，在140-160℃的温度和1-2mpa的压力下发生反应，得到具有立体网络骨架结构的石墨烯水凝胶。用去离子水反复透析和洗涤，完全去除里面的乙醇后，在-20℃冰箱进行预冻2-4小时。将预冻好的石墨烯水凝胶进行真空冷冻干燥，得到超低密度、具备一定弹性和机械性能良好的三维石墨烯气凝胶。可以将上述吸波胶膜与蜂窝或泡沫交替设置，固化得到阻抗渐变吸波结构件。为了满足阻抗渐变，吸波胶膜层之间需要不同距离的间隔(例如，在1-5mm之间)，间隔采用不同厚度的蜂窝或者泡沫来替代，蜂窝或者泡沫中间放置吸波胶膜，将其粘接固化一起形成具有吸收功能的结构件，固化温度为100-200℃,固化时间为1-8小时。蜂窝或泡沫可以包括聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫和酚醛泡沫的一种或多种。结构件的各个吸波胶膜可以具有不同的介电常数，并且厚度相同或不同。相对于入射电磁波，结构件的多层渐变既可以是如图1所示的水平渐变，也可以是如图2所示的垂直渐变，越远离电磁波的吸波胶膜的部分，介电常数越大。虽然图1和图2仅示出了两层吸波胶膜和两层蜂窝或泡沫，但是层的数量不限于此，可以包括数十或数百层。吸波胶膜的介电常数可以通过控制吸波胶膜的电导率和孔径大小等来实现。下面结合具体的实施例进行讨论。实施例1将环氧树脂和石墨烯气凝胶按体积比1:2混合，在室温下搅拌均匀，得到混合料。采用脂环族多胺作为固化剂，树脂与固化剂的体积比为4:1。混合料在80℃下固化8小时，制得吸波胶膜。将吸波胶膜与聚苯乙烯泡沫交替设置，在100℃的温度下固化8小时，制成2mm聚苯乙烯泡沫+0.2mm胶膜+2mm聚苯乙烯泡沫的结构件的阻抗渐变吸波结构件，裁切成300mm*300mm的板子测试反射率。实施例2将氰酸酯树脂和石墨烯气凝胶按体积比1:1混合，在室温下搅拌均匀，得到混合料。采用芳香族多胺作为固化剂，树脂与固化剂的体积比为7:1。混合料在120℃下固化0.5小时，制得吸波胶膜。将吸波胶膜与聚氨酯泡沫交替设置，在150℃的温度下固化5小时，制成2mm聚氨酯泡沫+0.4mm胶膜+3mm聚氨酯泡沫的结构件的阻抗渐变吸波结构件，裁切成300mm*300mm的板子测试反射率。实施例3将双马来酸酐树脂和石墨烯气凝胶按体积比3:2混合，在室温下搅拌均匀，得到混合料。采用酚醛作为固化剂，树脂与固化剂的体积比为5:1。混合料在100℃下固化5小时，制得吸波胶膜。将吸波胶膜与酚醛泡沫交替设置，在200℃的温度下固化1小时，制成2mm酚醛泡沫+0.2mm胶膜+3mm酚醛泡沫+0.2mm胶膜+3mm酚醛泡沫+0.2mm胶膜+4mm酚醛泡沫的结构件的阻抗渐变吸波结构件，裁切成300mm*300mm的板子测试反射率。实施例4将双马来酸酐树脂与环氧树脂的混合树脂和石墨烯气凝胶按体积比7:4混合，在室温下搅拌均匀，得到混合料。采用酸酐作为固化剂，树脂与固化剂的体积比为6:1。混合料在90℃下固化3小时，制得吸波胶膜。将吸波胶膜与聚苯乙烯泡沫交替设置，在120℃的温度下固化6小时，制成2mm聚苯乙烯泡沫+0.4mm胶膜+3mm聚苯乙烯泡沫+0.2mm胶膜+3mm聚苯乙烯泡沫的结构件的阻抗渐变吸波结构件，裁切成300mm*300mm的板子测试反射率。实施例5将双马来酸酐树脂和石墨烯气凝胶按体积比5:4混合，在室温下搅拌均匀，得到混合料。采用脂环族多胺作为固化剂，树脂与固化剂的体积比为5.5:1。混合料在110℃下固化4小时，制得吸波胶膜。将吸波胶膜与聚氨酯泡沫交替设置，在140℃的温度下固化4小时，制成2mm聚氨酯泡沫+0.4mm胶膜+5mm聚氨酯泡沫+0.2mm胶膜+3mm聚氨酯泡沫的结构件的阻抗渐变吸波结构件，裁切成300mm*300mm的板子测试反射率。实施例6将环氧树脂和石墨烯气凝胶按体积比4:3混合，在室温下搅拌均匀，得到混合料。采用芳香族多胺作为固化剂，树脂与固化剂的体积比为4.5:1。混合料在100℃下固化10小时，制得吸波胶膜。将吸波胶膜与酚醛泡沫交替设置，在170℃的温度下固化2小时，制成1mm酚醛泡沫+0.4mm胶膜+2mm酚醛泡沫+0.2mm胶膜+2mm酚醛泡沫的结构件的阻抗渐变吸波结构件，裁切成300mm*300mm的板子测试反射率。以上制备的吸波结构件中的各层吸波胶膜可以具有不同的介电常数，厚度可以相同或不同，每层吸波胶膜的厚度通常在1-5mm之间。以上制备的吸波结构件中的各层蜂窝或泡沫的厚度不同，每层蜂窝或泡沫的厚度通常在1-5mm之间。之后，将以上实施例的阻抗渐变吸波结构件裁成300毫米*300毫米的板子测试反射率，再进一步测定力学性能。反射率均采用sfl-i反射率测定仪测定。测得的结果如表1所示。表1、测试结果测试频率反射损耗抗拉强度断裂伸长率实施例15-10ghz-3db1.22mpa134％实施例26-12ghz-6db1.23mpa133％实施例32-12ghz-10db1.21mpa135％实施例42-12ghz-9db1.23mpa137％实施例51-8ghz-8db1.21mpa138％实施例61-8ghz-8db1.20mpa136％由表1可见，本发明得到阻抗渐变吸波结构件在300毫米*300毫米的规格时，1-12ghz的吸收频率范围内的反射损耗都小于-3db，这是由于石墨烯气凝胶的电磁波反射损耗低，以及本发明的阻抗渐变吸波结构件采用阻抗渐变结构设计，能够实现阻抗匹配，有效拓宽吸收频带和增强吸波效果。此外，经测定，阻抗渐变吸波结构件的抗拉强度达到了1.20mpa以上，断裂伸长率达到了133％以上，阻抗渐变吸波结构件的力学性能也较强。通过本发明的由石墨烯胶膜和蜂窝或泡沫交替设置形成的阻抗渐变吸波结构件，实现了阻抗渐变结构设计和阻抗匹配，进而能够实现对电磁波的逐级衰减，并实现包含低频带的宽频吸波效果。本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。当前第1页12