一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体及其制备方法与流程

本发明涉及吸波材料领域，更具体而言，涉及一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体及其制备方法。

背景技术

当前电子类、机电类产品的电磁兼容性已经被提到一个十分重要的高度。电磁兼容emc测试方法，以及测试结果的准确性和可靠性，直接影响到企业产品的合格与否。由于电磁背景噪声及各类电磁骚扰的存在，使得寻找一个理想的开阔测试场地进行电磁兼容测试十分困难。电磁兼容暗室是研究emc及提高emc技术必不可少的最重要的科学手段之一。电磁兼容暗室可以用来取代开阔试验场，对测试设备进行辐射发射和辐射抗扰度试验。

电磁兼容暗室在结构上由屏蔽室和吸波材料两部分组成，屏蔽室可以隔断外界的电磁骚扰信号，又能抑制室内测试信号的外泄，起到双向屏蔽作用。吸波材料既要达到有效降低屏蔽室内的驻波，还必须减小屏蔽室表面的电磁反射，这样才能准确地测量电磁辐射的大小。目前现有电磁兼容暗室使用的吸波材料是由铁氧体和泡沫吸波材料共同组成，这主要是结合了铁氧体片低频性能好，占用空间体积小的优势和吸波泡沫适用于高频电磁波吸收（高端可达40ghz）的特点。因此在电磁兼容暗室的搭建时，通常在铁氧体片表面贴附含碳泡沫，通过复合结构实现宽频范围内对电磁波的高效吸收。

电磁兼容暗室所使用的吸波泡沫主要是浸泡过导电浆料的非结构型聚氨酯泡沫。由于聚氨酯泡沫的耐热、耐环境性较差、刚度低，难以胜任长期使用需求，在使用过程中会出现弯曲变形，特别是在我国南方地区，空气湿度大，其自身多孔结构更会吸收大量水分，导致吸波泡沫长期处于潮湿状态，碳粉脱落现象严重，吸波性能显著下降；同时吸波泡沫在浸渍导电浆料过程中，表面吸附导电炭黑的同时也会附着大量挥发性有害溶剂，在使用过程中，有害溶剂会逐渐挥发到电磁兼容暗室内部，污染环境，危害工作人员身体健康。

在吸波泡沫长期研发生产过程中，各单位通过改变配方、调整原料制成不同密度、硬度、耐热性能、阻燃性能的吸波泡沫产品。但是由于吸波泡沫的吸波性能是以其多孔结构为基础，同时需要通过浸渍有机浆料工艺实现泡沫表面附着导电浆料，因此吸波泡沫吸收水分、吸波性能显著下降和使用过程中有害气体的释放等问题还无法解决。

本发明主要针对电磁兼容暗室等场所对宽频吸波材料的需求，制备一种宽频段内电磁波强吸收型吸波体，用于电磁兼容暗室中电磁波吸收层，解决传统电磁兼容暗室用吸波泡沫存在的问题，在2~40ghz的频段范围反射率＜-10db，具有体积小、不掉粉、无气味、环境适应性强、制备工艺简单、生产成本低等特点。

技术实现要素：

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体，解决现有吸波泡沫容易吸收水分、性能下降严重，释放刺激性气体、污染环境的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体，包括聚碳酸酯壳体，羰基铁粉/聚氨酯溶液和膨胀石墨，在聚碳酸酯壳体中从下至上依次填充羰基铁粉/聚氨酯溶液涂层、膨胀石墨、聚碳酸酯薄膜、膨胀石墨、聚碳酸酯薄膜、膨胀石墨和聚碳酸酯薄膜。

所述羰基铁粉/聚氨酯溶液由羰基铁粉加入聚氨酯溶液制备。

一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体的制备方法，包括以下步骤：

s1、将加工好的聚碳酸酯壳体依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗，室温干燥；

s2、将羰基铁粉加入聚氨酯溶液制备羰基铁粉/聚氨酯溶液，将羰基铁粉/聚氨酯溶液在干燥器中进行真空抽泡处理；

s3、将s2中羰基铁粉/聚氨酯溶液倒至s1中高密度聚碳酸酯壳体底部，用涂膜器将羰基铁粉/聚氨酯溶液涂覆成薄膜状，将涂覆羰基铁粉/聚氨酯溶液的聚碳酸酯壳体放在室温条件下自然干燥；

s4、将膨胀石墨在干燥环境中进行筛网过滤，去除膨胀石墨制备过程中混入的杂质颗粒以及未膨化的石墨粉末，进行密封包装，用于后续工序使用；

s5、将s3完全干燥后的涂覆羰基铁粉/聚氨酯溶液的聚碳酸酯壳体逐层填充不同规格的膨胀石墨，不同规格膨胀石墨间由聚碳酸酯薄膜间隔，制备吸波体半成品；

s6、将s5制备好的吸波体半成品放入加热炉，缓慢加热至75-85℃，持续保温30-60min，在干燥环境中冷却至室温，通过加热使膨胀石墨表面吸附的水分子脱附，避免在后续使用过程中膨胀石墨吸波性能下降；

s7、向s6中经过干燥处理的吸波体缓慢充入保护气体氩气，由于氩气密度显著大于空气，氩气会逐渐填充聚碳酸酯壳体内部，将空气排出，避免在长期使用过程中吸波体内部吸波成分与氧气发生反应，降低吸波性能；

s8、将s7完成保护气体充入的吸波体进行加热密闭封装，最终在吸波体外壁涂覆保护漆或背胶，待干燥后进行打包，在室温条件下放置，完成整个吸波体的制备。

所述聚碳酸酯壳体根据电磁兼容暗室用吸波材料的尺寸生产加工。

所述聚碳酸酯壳体厚度控制在0.5mm。

所述羰基铁粉与聚氨酯质量比为1:2~1：4。

所述s3中薄膜厚度控制在50-100微米之间。

所述s5中每层膨胀石墨的填充厚度为9.5mm。

所述s5中膨胀石墨层设置为三层，各层参数如下：

底部层，含碳质量分数为96-99%、粒径为80目、体积膨胀倍数为100-150倍；

中部层，含碳质量分数为93-95%、粒径为80目、体积膨胀倍数为200-300倍；

上部层，含碳质量分数为85-92%、粒径为80目、体积膨胀倍数为350-500倍。

所述s6中加热炉升温速率为2℃/分钟。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

本发明采用价格低廉、已工业化规模生产的聚碳酸酯、膨胀石墨、羰基铁粉等为原材料，采用聚碳酸酯作为吸波体承载外壳，力学强度高、耐恶劣环境性强，显著提高吸波体的力学承载能力和抗变形能力，解决了传统软质泡沫随着使用时间的增长，发生吸潮变形、吸波性能下降的问题；吸波体内部以多层阻抗渐变设计理论为基础，采用膨胀石墨、羰基铁粉作为吸波成分，保证了吸波体在宽频范围内对电磁波的高效吸收；通过对吸波体内部进行保护气体灌封，避免了吸波剂的氧化失效；聚碳酸酯作为吸波体外部壳体材料性质稳定，解决了现有吸波泡沫由于多孔结构吸潮造成的变形及性能下降的问题；整个吸波体均采用无毒无味原材料，避免了对暗室内空气的污染；有望从根本上解决目前暗室用吸波泡沫存在的容易吸潮、性能下降、污染空气等问题，制备出的吸波体具有轻质、环保、高效吸收电磁波的特性，为今后搭建更高质量的电磁兼容暗室打下基础。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体结构示意图；

图2为本发明采用的膨胀石墨显微结构示意图；

图3为本发明实施例2样品的电磁波反射率测试结果图。

图1中：1为聚碳酸酯外壳、2为不同参数的膨胀石墨、3为羰基铁粉涂层。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体，包括聚碳酸酯壳体，羰基铁粉/聚氨酯溶液和膨胀石墨，在聚碳酸酯壳体中从下至上依次填充羰基铁粉/聚氨酯溶液涂层、膨胀石墨、聚碳酸酯薄膜、膨胀石墨、聚碳酸酯薄膜、膨胀石墨和聚碳酸酯薄膜。所述羰基铁粉/聚氨酯溶液由羰基铁粉加入聚氨酯溶液制备。

实施例1：

一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体的制备方法，包括以下步骤：

s1、根据电磁兼容暗室用吸波材料的尺寸生产加工180mm×180mm×30mm聚碳酸酯壳体，壳体厚度控制在0.5mm，将加工好的聚碳酸酯壳体依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗，室温干燥；

s2、将羰基铁粉加入聚氨酯溶液制备羰基铁粉/聚氨酯溶液，所述羰基铁粉与聚氨酯质量比为1：4，将羰基铁粉/聚氨酯溶液在干燥器中进行真空抽泡处理；

s3、将s2中羰基铁粉/聚氨酯溶液倒至s1中高密度聚碳酸酯壳体底部，用涂膜器将羰基铁粉/聚氨酯溶液涂覆成薄膜状，薄膜厚度控制在50-100微米之间，将涂覆羰基铁粉/聚氨酯溶液的聚碳酸酯壳体放在室温条件下自然干燥；

s4、将膨胀石墨在干燥环境中筛网过滤进行除杂清理，进行密封包装，用于后续工序使用；

s5、将s3完全干燥后的涂覆羰基铁粉/聚氨酯溶液的聚碳酸酯壳体逐层填充不同规格的膨胀石墨，每层膨胀石墨的填充厚度为9.5mm，不同规格膨胀石墨间由聚碳酸酯薄膜间隔，制备吸波体半成品；

s6、将s5制备好的吸波体半成品放入加热炉，加热炉升温速率为2℃/分钟，缓慢加热至85℃，持续保温30min，在干燥环境中冷却至室温；

s7、向s6中经过干燥处理的吸波体内部缓慢充入保护气体氩气，将空气排出；

s8、将s7完成保护气体充入的吸波体进行加热密闭封装，最终在吸波体外壁涂覆保护漆或背胶，待干燥后进行打包，在室温条件下放置，完成整个吸波体的制备。

在本实施例中，所述s5中膨胀石墨层设置为三层，各层参数如下：

底部层，含碳质量分数为97%、粒径为80目、体积膨胀倍数为125倍；

中部层，含碳质量分数为95%、粒径为80目、体积膨胀倍数为300倍；

上部层，含碳质量分数为92%、粒径为80目、体积膨胀倍数为500倍。

实施例2：

一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体的制备方法，包括以下步骤：

s1、根据电磁兼容暗室用吸波材料的尺寸生产加工300mm×300mm×30mm聚碳酸酯壳体，壳体厚度控制在0.5mm，将加工好的聚碳酸酯壳体依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗，室温干燥；

s2、将羰基铁粉加入聚氨酯溶液制备羰基铁粉/聚氨酯溶液，所述羰基铁粉与聚氨酯质量比为1:3，将羰基铁粉/聚氨酯溶液在干燥器中进行真空抽泡处理；

s3、将s2中羰基铁粉/聚氨酯溶液倒至s1中高密度聚碳酸酯壳体底部，用涂膜器将羰基铁粉/聚氨酯溶液涂覆成薄膜状，薄膜厚度控制在50-100微米之间，将涂覆羰基铁粉/聚氨酯溶液的聚碳酸酯壳体放在室温条件下自然干燥；

s4、将膨胀石墨在干燥环境中筛网过滤进行除杂清理，进行密封包装，用于后续工序使用；

s5、将s3完全干燥后的涂覆羰基铁粉/聚氨酯溶液的聚碳酸酯壳体逐层填充不同规格的膨胀石墨，每层膨胀石墨的填充厚度为9.5mm，不同规格膨胀石墨间由聚碳酸酯薄膜间隔，制备吸波体半成品；

s6、将s5制备好的吸波体半成品放入加热炉，加热炉升温速率为2℃/分钟，缓慢加热至80℃，持续保温45min，在干燥环境中冷却至室温；

s7、向s6中经过干燥处理的吸波体内部缓慢充入保护气体氩气，将空气排出；

s8、将s7完成保护气体充入的吸波体进行加热密闭封装，最终在吸波体外壁涂覆保护漆或背胶，待干燥后进行打包，在室温条件下放置，完成整个吸波体的制备。

在本实施例中，所述s5中膨胀石墨层设置为三层，各层参数如下：

底部层，含碳质量分数为99%、粒径为80目、体积膨胀倍数为150倍；

中部层，含碳质量分数为93%、粒径为80目、体积膨胀倍数为250倍；

上部层，含碳质量分数为85%、粒径为80目、体积膨胀倍数为350倍。

图3为本实施例制备的吸波体电磁波反射率测试结果图。

实施例3：

一种用于电磁兼容暗室的高性能环保吸波体的制备方法，包括以下步骤：

s1、根据电磁兼容暗室用吸波材料的尺寸生产加工500mm×500mm×30mm聚碳酸酯壳体，壳体厚度控制在0.5mm，将加工好的聚碳酸酯壳体依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗，室温干燥；

s2、将羰基铁粉加入聚氨酯溶液制备羰基铁粉/聚氨酯溶液，所述羰基铁粉与聚氨酯质量比为1:2，将羰基铁粉/聚氨酯溶液在干燥器中进行真空抽泡处理；

s3、将s2中羰基铁粉/聚氨酯溶液倒至s1中高密度聚碳酸酯壳体底部，用涂膜器将羰基铁粉/聚氨酯溶液涂覆成薄膜状，薄膜厚度控制在50-100微米之间，将涂覆羰基铁粉/聚氨酯溶液的聚碳酸酯壳体放在室温条件下自然干燥；

s4、将膨胀石墨在干燥环境中筛网过滤进行除杂清理，进行密封包装，用于后续工序使用；

s5、将s3完全干燥后的涂覆羰基铁粉/聚氨酯溶液的聚碳酸酯壳体逐层填充不同规格的膨胀石墨，每层膨胀石墨的填充厚度为9.5mm，不同规格膨胀石墨间由聚碳酸酯薄膜间隔，制备吸波体半成品；

s6、将s5制备好的吸波体半成品放入加热炉，加热炉升温速率为2℃/分钟，缓慢加热至75℃，持续保温60min，在干燥环境中冷却至室温；

s7、向s6中经过干燥处理的吸波体内部缓慢充入保护气体氩气，将空气排出；

s8、将s7完成保护气体充入的吸波体进行加热密闭封装，最终在吸波体外壁涂覆保护漆或背胶，待干燥后进行打包，在室温条件下放置，完成整个吸波体的制备。

在本实施例中，所述s5中膨胀石墨层设置为三层，各层参数如下：

底部层，含碳质量分数为96%、粒径为80目、体积膨胀倍数为100倍；

中部层，含碳质量分数为94%、粒径为80目、体积膨胀倍数为200倍；

上部层，含碳质量分数为90%、粒径为80目、体积膨胀倍数为450倍。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。