一种磁性吸波胶膜与金属表面固化成型的金属基吸波材料制备方法与流程

1.本发明属于吸波材料制备技术领域，尤其涉及一种磁性吸波胶膜与金属表面固化成型的金属基吸波材料制备方法。


背景技术：

2.磁性吸波胶膜是一种由树脂基体和吸收剂制备而成的片状吸波材料，区别于吸波涂层材料和吸波贴片材料，具有铺贴随型性好、施工方便和可与其他固体材料表面固化成型的特点。
3.磁性吸波胶膜由树脂基体和吸收剂复配制作而成，其固化工艺主要取决于树脂基体的固化制度，根据所用树脂基体的不同，磁性吸波胶膜的固化温度也不一样，主要分为低温固化磁性吸波胶膜(50℃以下)、中温固化磁性吸波胶膜(50℃～130℃)和高温固化磁性吸波胶膜(130℃以上)。
4.在一些特定的应用领域，需要增加金属产品的隐身性能，并不改变原有金属产品的结构外形，但目前对此还没有良好的解决方案。


技术实现要素：

5.为了增加金属产品的隐身性能、不改变原有金属产品的结构外形，本发明提供了一种磁性吸波胶膜与金属表面固化成型的金属基吸波材料制备方法，可以在不改变原有金属产品结构外形的条件下，使之具备隐身性能；同时也可以修补金属/隐身材料表面的吸波层，提高使用率。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种磁性吸波胶膜与金属表面固化成型的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
7.(1)准备好金属产品，并将其金属表面清洗干净；
8.(2)对金属表面进行处理，形成粗糙表面；
9.(3)在处理后的金属表面铺贴胶接剂；
10.(4)在胶接剂表面铺贴磁性吸波胶膜；
11.(5)在磁性吸波胶膜表面铺贴阻抗匹配层；
12.(6)将铺贴完成的金属/磁性吸波胶膜放入热压罐、烘箱或压机等设备上进行固化成型，得到金属基吸波材料，即金属/隐身一体化产品。
13.优选地，在步骤(1)中，金属产品的制备材料可以是钢材、铝材、铜材、钛合金等金属材料。
14.优选地，在步骤(1)中，金属产品的结构外形和尺寸不受限制，在任意金属产品的表面均可以铺贴磁性吸波胶膜。
15.优选地，在步骤(2)中，金属产品表面需要进行打磨处理：使用砂纸对金属产品的表面进行打磨处理至形成粗糙表面，所用砂纸的目数需要根据金属产品的制备材料不同而
不同，推荐铝材和铜材等较软的金属制备的产品，所用砂纸的目数为300
‑
500目；推荐钢材和钛合金等较硬的金属制备的金属产品，所用砂纸的目数为600目及以上。
16.优选地，在步骤(2)中，凡是需要铺贴磁性吸波胶膜的地方，均需要进行打磨处理。
17.优选地，在步骤(3)中，胶接剂可以是环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸脂树脂等制备的树脂膜或者常温、中温或高温固化的结构胶。
18.优选地，在步骤(4)中，铺贴磁性吸波胶膜的过程中，磁性吸波胶膜可以为多层(至少两层)，当磁性吸波胶膜的吸收剂含量≥75wt％时，各层磁性吸波胶膜之间需要额外铺贴一层树脂膜，以增加磁性吸波胶膜之间的粘接强度。
19.优选地，在步骤(4)中，当磁性吸波胶膜的尺寸≤500mm
×
500mm时，可以每铺贴2层吸波胶膜进行一次预压实过程，预压实时间为10
‑
15min；当磁性吸波胶膜的尺寸＞500mm
×
500mm时，需要每铺贴1层吸波胶膜进行一次预压实过程，预压实时间为10
‑
15min，便于气体完全排出。
20.优选地，在步骤(5)中，阻抗匹配层为玻璃纤维预浸料，用于吸波胶膜与空气之间的阻抗匹配，改善吸波层对电磁波的吸收效率。
21.优选地，在步骤(5)中，铺贴阻抗匹配层时，需要根据仿真计算的结果确定阻抗匹配层的铺层结构，每铺贴2层玻璃纤维预浸料，需要进行一次预压实过程，预压实时间为10
‑
15min，便于气体完全排出。
22.优选地，在步骤(6)中，所制备的金属
‑
磁性吸波胶膜需要在一定的压力和温度下固化成型，所需固化温度在90℃～350℃之间，所需固化压力在0.075mpa～1.5mpa之间，所需固化时间在100min～240min之间。其中热压罐和压机可以提供一定的温度和正压力；烘箱可以提供一定的温度，但是需要真空泵辅助提供一定的成型压力。也可以采用其他的设备或方法(能够提供一定的温度和压力)进行金属
‑
磁性吸波胶膜的固化成型过程。
23.本发明还提供一种采用上述方法制备的金属基吸波材料，即金属/隐身一体化产品，包括金属基底，以及在金属基底的表面依次铺贴的胶接剂、磁性吸波胶膜和阻抗匹配层。
24.本发明的有益效果是：
25.本发明中，胶接剂可以增强磁性吸波胶膜与金属表面的连接强度，金属表面自身可以作为反射层，辅助加强隐身性能。本发明可以在金属产品表面制备吸波层，使之具备隐身性能。区别于吸波贴片和涂层等吸波层，磁性吸波胶膜铺贴方便、适应各种复杂的外形曲面，固化后与金属表面粘接强度高、不易脱落。
26.本发明可以在不改变原有金属产品结构外形的条件下，使之具备隐身性能；同时也可以修补金属/隐身材料表面的吸波层，提高使用率。
附图说明
27.图1为金属与磁性吸波胶膜固化成型的结构示意图。
28.图2为实施例1中铝基吸波材料的反射率测试结果。
29.图3为实施例2中钛基吸波材料的反射率仿真计算和测试结果。
30.图4为实施例3中飞机前缘磕损前和修补后的反射率曲线。其中(a)为磕损前的反射率曲线，(b)为修补后的反射率曲线。
具体实施方式
31.为了进一步说明本发明所述的实施方式，下面结合附图和实施方式对本发明进行阐述，但并不因此将本发明限制在所述的实施范围之中。
32.图1为本发明的磁性吸波胶膜与金属表面固化成型的结构示意图。其中1为金属表面，2为胶接剂(树脂膜或结构胶)，3为吸波层(磁性吸波胶膜)，4为阻抗匹配层。
33.实施例1：
34.1)准备一块铝平板，并用丙酮将表面清洗干净；
35.2)用400目的砂纸将铝板表面打磨至粗糙；
36.3)在铝板表面依次铺贴树脂膜、磁性吸波胶膜和10层石英纤维预浸料，铺贴过程中按照铺贴顺序和规定进行预压实：首先铺贴1层树脂膜，然后铺贴4层磁性吸波胶膜，两层磁性吸波胶膜之间铺贴一层树脂膜，每铺贴1层磁性吸波胶膜，预压实15min，直至铺贴完成，最后铺贴阻抗匹配层，每铺贴2层石英纤维预浸料，预压实15min，直至铺贴完成；
37.4)将铺贴好的铝板
‑
磁性吸波胶膜进行制袋封装，并送入烘箱内进行固化成型，固化条件为：升温速度3℃/min，降温速度2℃/min，成型压力为0.095mpa，130℃保温2h。
38.本实施例中，铝平板的厚度为3mm，尺寸为600mm
×
600mm，树脂膜为3068树脂膜，阻抗匹配层为石英纤维预浸料，单层厚度为0.1mm。
39.制备的铝基吸波材料能够显著提高铝板的吸波性能，表1为该铝基吸波材料在中心频点的吸波损耗。图2为该铝基吸波材料在2～18ghz范围的反射率测试结果，由图可知，通过将磁性吸波胶膜在铝板表面固化成型，可以提高铝板的吸波特性，实现在2～18ghz范围内的隐身性能。
40.表1铝基吸波材料吸波损耗
41.点频(ghz)2.538.5614.6反射率(db)
‑
9.03
‑
10.8
‑
7.2
42.实施例2：
43.1)准备一个钛合金圆筒，圆筒内径30mm，壁厚1mm，高50mm，用丙酮将圆筒表面清洗干净；
44.2)用800目的砂纸将钛合金圆筒内表面打磨至粗糙；
45.3)在钛合金圆筒内表面依次铺贴碳纤维预浸料、树脂膜、磁性吸波胶膜和ew180b玻璃纤维预浸料，铺贴过程中按照铺贴顺序和规定进行预压实：首先铺贴1层树脂膜和2层碳纤维预浸料(单层厚度0.2mm)，预压实15min；然后铺贴6层磁性吸波胶膜，两层磁性吸波胶膜之间铺贴一层树脂膜，每铺贴1层磁性吸波胶膜，预压实15min，直至铺贴完成，最后铺贴10层阻抗匹配层，每铺贴2层ew180b玻璃纤维预浸料，预压实15min，直至铺贴完成；
46.4)将铺贴好的钛合金圆筒
‑
磁性吸波胶膜进行制袋封装，并送入热压罐内进行固化成型，固化条件为：升温速度3℃/min，降温速度2℃/min，热压罐成型压力为0.25mpa，全程加压，130℃保温2h。
47.本实施例中，碳纤维为t300平纹织物预浸料；树脂膜为3068树脂膜；磁性吸波胶膜共有6层；阻抗匹配层为ew180b玻璃纤维预浸料，单层厚度为0.18mm。
48.表2为该钛合金圆筒基吸波材料的中心频点损耗表。图3为钛合金圆筒在1～18ghz全频段范围内的反射率曲线，由图可知，通过在钛合金圆筒内表面固化成型磁性吸波胶膜，
能够在不改变钛合金圆筒的外形尺寸的情况下，提高其隐身性能。
49.表2钛基吸波材料吸波损耗
50.点频(ghz)2.538.5614.6反射率(db)
‑
9.37
‑
11.13
‑
7.55
51.实施例3：
52.飞机前缘表面的吸波层有磕损或脱落时，可以进行磁性吸波胶膜的修复工作，重新赋予飞机前缘优良的吸波性能。
53.本实施例中，该飞机前缘为铝基吸波材料，首先，在磕损处，用600目的砂纸将其表面打磨平整；然后在磕损处依次铺贴树脂膜、磁性吸波胶膜和阻抗匹配层；最后进行封装制袋并固化成型，完成飞机前缘吸波材料的修复工作。
54.本实施例中，磕损处占吸波层总表面积的40％～60％，吸波层的磕损处需要打磨平整，便于磁性吸波胶膜的铺贴和固化成型；树脂膜为2层3068树脂膜，用于加强磁性吸波胶膜与原有表面的粘接强度；磁性吸波胶膜和阻抗匹配层与原有的吸波结构保持一致。
55.图4为前缘磕损前和修补后的反射率曲线，由图可知，前缘经过磁性吸波胶膜的修补后，隐身性能得到了改善，可以继续使用，降低报废率。
56.以上公开的本发明的具体实施例，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。本发明不应局限于本说明书的实施例所公开的内容，本发明的保护范围以权利要求书界定的范围为准。