一种吸波贴片及其制备方法与流程

文档序号：17733333发布日期：2019-05-22 02:59阅读：214来源：国知局

本发明涉及吸波材料领域，具体而言，一种吸波贴片及其制备方法。

背景技术：

随着现代科学技术的发展，各种电子、电气设备为社会生产提供了很高的效率，为人们的日常生活带来极大的便利。于此同时，电子、电气设备工作过程中产生的电磁辐射与干扰又会影响人们的生产和生活，导致人类生存空间的电磁环境日益恶化，成为继水源、大气和噪声之后的具有较大危害且不易防护的新污染源，它不仅影响正常通信，甚至直接威胁到人类的健康，成为社会和科学界关注的热点问题，因此，对减少电磁辐射危害的吸波材料的研究至关重要。电磁吸收材料受到了各界人士的高度重视，其在工业、军事的应用越来越多，同时也正逐渐应用于各种民用电子电气设备中。

日本横滨橡胶株式会社的testosoh等人将炭黑加入经环氧改性的聚氨酯橡胶中，制备了电介质型橡胶吸波贴片。moonsukkim将球磨后的片状fe94-si5cr1与硅胶按照5:1的比例混合，结果表明，该橡胶在l波段和s波段具有较好的吸波效果。日本大同特殊钢株式会社最早采用fecr系列电磁不锈钢扁平粉末与聚氨酯橡胶混合热压成薄片，制得柔性橡胶材料。为了满足微波通讯中波导阻抗匹配和调制放大中耦合器的需要，大同特殊钢株式会社研制了将fe7cr9al软磁金属粉末(平均粒径15μm)加入聚氯乙烯中轧制成薄板，该材料可根据不同频率的需要调节合金粉末的填充率和板的厚度。接着，又研制成功多种耐热薄片(称为dpr-ht，-hty，-htz)，由金属粉末(fesial)与橡胶混合，然后轧制成薄片，或直接液化成浆料涂在器件上，专门吸收电磁波，使用温度可达100℃以上。

虽然研究者们都制备出了吸收性能好的吸波材料，但这些吸波材料都有一个最大的缺点：材料样品厚，质量重且不耐高温，这限制了吸波材料在军事和电子电气设备行业中的应用。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明研究了一种吸波贴片的制备方法，以提供一种在具备良好的吸波性能的同时也具有良好的物理化学稳定性的吸波贴片。

本发明提供的吸波贴片的制备方法，包括：对碳化硼的表面进行改性处理，得到改性的碳化硼；将丁基橡胶、所述改性的碳化硼、软化剂、硫化剂、促进剂混合，进行混炼，得到生胶料；以及对所述生胶料进行硫化处理，制得吸波贴片。

在上述制备方法中，所述对碳化硼的表面进行改性处理的步骤包括：在300～700℃的温度下将所述碳化硼加热干燥2～4h，常温冷却后，球磨4～6h。

在上述制备方法中，所述将丁基橡胶、所述改性的碳化硼、软化剂、硫化剂、促进剂混合的步骤包括：按质量份数，将90～110份所述丁基橡胶、20～60份所述改性的碳化硼、1～3份所述软化剂、1～6份所述硫化剂和0.5～3份所述促进剂混合。

在上述制备方法中，所述混炼的步骤包括：将所述丁基橡胶、所述改性的碳化硼、所述软化剂、所述硫化剂进行混合，然后置于塑炼机中，混炼20min～30min，加入所述促进剂，再混炼5min～20min，下片，并且在常温下冷却，得到生胶料。

在上述制备方法中，所述混炼的方式包括打三角包、打枕头包、打薄通中的一种或多种的组合。

在上述制备方法中，所述对所述生胶料进行硫化处理的步骤包括：将所述生胶料放在160℃～170℃的温度、12～17mpa的压力下的平板硫化机上经过20min～30min的模压硫化处理，制得所述吸波贴片。

在上述制备方法中，所述吸波贴片的厚度为1mm～3mm。

在上述制备方法中，所述丁基橡胶为氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、丁基橡胶中的一种或多种的组合。

在上述制备方法中，所述软化剂为硬脂酸、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、松焦油、树脂中的一种或多种的组合。

在上述制备方法中，所述硫化剂为氧化锌、硫磺、轻质氧化镁中的一种或多种的组合。

在上述制备方法中，所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑、n,n’-四甲基二硫双硫羰胺、2,2’-二硫代二苯并噻唑中的一种或多种的组合。

由上述制备方法制备的吸波贴片。

本发明提供的吸波贴片的制备方法，通过将碳化硼和丁基橡胶混合，制备出了一种吸波贴片，本发明所制备的吸波贴片在具备良好的吸波性能的同时也具有优良的物理化学稳定性，符合隐身技术所需要的“薄、轻、宽、强”的要求，可以广泛地应用于航空航天隐身、电子集成电路、电子电器等耐高温防干扰的设备，也可用于防信息泄露、医疗检测、吸波检测等吸波暗室。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的制备吸波贴片的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的吸波贴片的制备方法，包括以下步骤：

对碳化硼表面进行改性处理，得到改性的碳化硼。在该步骤中，在300～700℃的温度下将碳化硼加热干燥2～4h，常温冷却后，球磨4～6h，其中，所使用的的是b4c含量为91～94％的碳化硼，并且碳化硼的粒径为2.5um。在高温下对碳化硼进行加热处理，可以使其中的有机杂质分解挥发而除掉，并且通过球磨将碳化硼的粉末颗粒细化，可以提高有机高分子材料丁基橡胶与无机材料碳化硼的相容性。

将丁基橡胶、改性的碳化硼、软化剂、硫化剂和促进剂混合，进行混炼，得到生胶料。在该步骤中，按质量份数，将90～110份丁基橡胶、20～60份改性的碳化硼、1～3份软化剂和1～6份硫化剂混合，置于双辊筒开放式的塑炼机中，通过分别打三角包、枕头包15～25次，打薄通15～25次，混炼20min～30min，加入0.5～3份促进剂，再混炼5min～20min，下片，然后在常温下冷却20～30h，得到生胶料，其中，在混炼期间，塑炼机的辊筒温度为45℃～55℃。其中，丁基橡胶为氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、丁基橡胶中的一种或多种的组合，软化剂为硬脂酸、邻苯二甲酸二丁酯(dbp)、邻苯二甲酸二辛酯(dop)、松焦油、树脂中的一种或多种的组合，硫化剂为氧化锌、硫磺、轻质氧化镁中的一种或多种的组合，促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑(mbt)、n,n’-四甲基二硫双硫羰胺(tmtd)、2,2’-二硫代二苯并噻唑(dm)中的一种或多种的组合。在该步骤中，因为碳化硼具有高中子吸收、耐磨、高半导体导电性、高硬度、高熔点、低密度、化学上高稳定性等优良化学物理特性及电磁特性，因此，选择碳化硼作为吸波贴片的吸收剂。丁基橡胶作为合成橡胶的一种，具有耐热、耐臭氧、耐老化、耐化学药品和吸震、电绝缘性能等综合性能良好的优点，因此，选择丁基橡胶作为基体材料。此外，本发明通过大量的实验得到，随着碳化硼用量的增加，绍尔a硬度逐渐增大、拉断伸长率逐渐减小、拉伸强度和撕裂强度呈先增大后减小的趋势，且在碳化硼用量为30wt％时达到最大值，这主要是因为碳化硼在丁基橡胶基体中起到补强作用，但过量的碳化硼会破坏丁基橡胶基体的韧性。此外，碳化硼含量还会影响碳化硼复合材料的电阻率，当碳化硼含量较低(10wt％)时，碳化硼复合材料的电阻率较高(10^7.04ω·cm)，当碳化硼含量低于60wt％时，随着碳化硼含量的增加，碳化硼复合材料的电阻率呈指数级下降，当碳化硼含量达到60wt％的时候，碳化硼复合材料的电阻率达到最小值(10^1.84ω·cm)，再随着碳化硼含量的增加电阻率开始有了上升的趋势，因此，在该步骤中，应综合考虑吸波贴片的力学性能和吸波性能两方面，严格控制碳化硼的添加量。在该步骤中，随着硫化剂用量的增加，吸波贴片的介电常数、介电损耗和电导率呈先上升后下降的趋势，因此还需要严格控制硫化剂的用量。在该步骤中，促进剂因为含有氮和硫，故对吸波贴片复合材料的电性能也有显著的影响，一般来说，结构不对称的促进剂，容易按照离子式进行分解，从而增加导电性。在该步骤中，因为随着碳化硼的大量添加，会造成复合材料的硬度上升，使得其物理性能下降，而软化剂的作用是在降低硬度的同时并不影响复合材料的强度，因此需要加入一定量的软化剂，其中，硬脂酸软化剂具有较长的直链脂肪族碳氧结构，具有一定极性，因此，导电性能比其他的软化剂要高，此外，硬脂酸不仅能对复合材料起到软化作用，还能对复合材料的导电性能有一定的提高。综上所述，在该步骤中，需要严格控制各个组分的用量，以制备出一种在具备良好吸波性能的同时也具有优良的物理化学稳定性的吸波贴片。

对生胶料进行硫化处理，制得吸波贴片。在该步骤中，将生胶料放在处于160℃～170℃的温度、12～17mpa的压力下的平板硫化机上经过20min～30min的模压硫化处理，制得厚度为1mm～3mm、尺寸为150mm×150mm～250mm×250mm的吸波贴片。

吸波贴片的性能测试：

(1)吸波贴片的密度(ρ)：

测试方法：称量贴片的质量m，根据贴片尺寸求出贴片体积v，由公式ρ＝m/v得出贴片的密度。

测试结果：本发明所制备的吸波贴片的密度在1.5～2.2(g/cm³)的范围内。

(2)电阻率：

测试方法：利用高阻计测得复合材料的电阻rv，通过公式(ρv为体积电阻率，rv为体积电阻，d为测试电极的直径，d为试样的厚度)计算出的吸波贴片电阻率。

测试结果：本发明所制备的吸波贴片的电阻率在3ω·cm～7ω·cm的范围内。

(3)力学性能：

测试方法：采用拉伸测试仪测试吸波贴片的拉伸强度和拉断伸长率。

测试结果：本发明所制备的吸波贴片的拉伸强度达到为5～10mpa，拉断伸长率为320％～800％，绍尔硬度为30a～70a。

(4)吸波性能：

测试方法：采用弓形反射法测量测试方法，测试频率为2～18ghz，测试开始前，矢量网络分析仪要开机预热稳定30min。

测试结果：本发明所制备的吸波贴片的在低频区间3～12ghz出现-24db～-7db的吸收峰峰值。

本发明提供的吸波贴片的制备方法，通过将一定比例的丁基橡胶、改性的碳化硼、软化剂、硫化剂和促进剂混合后进行混炼，然后硫化来制备吸波贴片。本发明具有以下优点：(1)可以灵活地调整碳化硼吸收剂和橡胶的添加量，操作简便，可以根据模具厚度控制片材厚度，从而准确的制备出1.5mm、2mm、3mm等厚的吸波贴片；(2)基体材料丁基橡胶是良好的弹性体，具有较高的拉伸强度，有效解决了目前吸波片材力学性能差的问题；(3)吸波贴片质量轻，吸收峰处于较低频位置，在频率为3～7ghz附近，反射率达到小于-20db的峰值，解决了磁性吸收剂无法解决的问题。因此，本发明通过将碳化硼和丁基橡胶混合制备出了一种在具备良好吸波性能的同时也具有优良的物理化学稳定性的吸波贴片，符合隐身技术所需要的“薄、轻、宽、强”的要求。本发明所制备的吸波贴片可以应用于航空航天隐身，电子集成电路、电子电器等耐高温防干扰的设备，也可用于防信息泄露、医疗检测、吸波检测等吸波暗室。

实施例1

在300℃的温度下将b4c含量为91～94％且粒径为2.5μm的碳化硼加热干燥2h，以除去其中的有机杂质，然后常温冷却后，球磨4h，得到改性的碳化硼。按质量份数，将100份丁基橡胶、0.5份硫磺、20份改性的碳化硼、5份氧化锌、1份硬脂酸混合，然后置于双辊筒开放式的塑炼机中，此时，塑炼机的辊筒温度为55℃，通过分别打三角包、枕头包20次，打薄通20次，混炼30min，加入1.5份促进剂mbt、1份促进剂tmtd，再混炼8min后下片，然后在常温下冷却30h，得到混合好的生胶料，然后将混合好的生胶料放在处于170℃的温度、15.5mpa的压力下的平板硫化机上经过20min的模压硫化成型，制得厚度为3mm、尺寸为200mm×200mm的吸波贴片。