一种复合材料吸波尖劈及其制备方法技术

一种复合材料吸波尖劈，其由内至外依次包括基板层、导电涂层和保护层，基板层采用纤维增强树脂基复合材料体系，导电涂层的主要成分为导电炭黑，保护层是由树脂固化后包覆在导电涂层外部的保护涂层。该吸波尖劈的制备包括以下步骤：以相应的基体树脂、增强纤维为原料，制备基板层；将基板层采用数控铣床加工出尖劈的四个面板，然后以尖劈模具为芯模，采用树脂将四个面板粘接成尖劈粗坯；将尖劈粗坯进行打磨、固定后，采用丝网印刷工艺将制备好的导电浆料印制于尖劈粗坯的各个面上，固化后形成导电涂层；在导电涂层的外表面喷涂环氧树脂，固化后在导电涂层的表面形成保护层。本发明专利技术的复合材料吸波尖劈具有较好的力学性能、吸波性能和阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及吸波材料及其制备工艺，具体涉及一种吸波尖劈及其制备方法。
技术介绍
随着通信技术、隐身技术、仿真试验技术以及各种电子装备的发展，微波暗室以及 吸波材料得到了迅速的发展，并广泛应用于通信、微波技术、航空航天等领域。伴随着电子 化、信息化的迅猛发展，对微波暗室的性能提出了更高的要求，而微波暗室的性能，在很大 程度上取决于吸波尖劈。 目前常用的吸波尖劈主要采用渗炭的聚氨酯泡沫材料，此类材料应用于微波暗室 中存在以下问题：1)由于基材为泡沫材料，容易出现吸潮问题，从而影响尖劈性能；2)在长 期使用过程中，尤其是经常需要移动的尖劈，容易出现炭粉掉落问题，导致尖劈性能下降； 3)泡沫材料力学性能较差，容易出现破损，致使尖劈的寿命较短；4)阻燃性能较差，容易发 生火灾；5)由于采用有机材料，尖劈耐温性能有限，在大功率微波辐照以及高温条件下难 以应用。 针对目前吸波尖劈存在的问题，国内开展了大量工作旨在解决以上问题。 在改善尖劈阻燃性方面，CN101080163A号中国专利文献（申请号200710015954. X)公布了一种高阻燃吸波尖劈，基体材料采用硬质酚醛泡沫，制备的尖劈具有较好的吸波 性能，在2?18GHz频段范围具有-30?-50dB的吸波性能，同时由于采用了酚醛为基体材 料，改善了尖劈的成型工艺，改进了材料的机械性能，尤其是掉粉性，其寿命相对传统聚氨 酯基吸波尖劈也有了显著改善。 在改进尖劈吸波性能以及制备方法等方面也有研究人员开展了相关工作， CN101902898A号中国专利文献（申请号200910238375. 0)、CN103289641A号中国专利文献 (申请号201310229213. 7)分别公布了多层型吸波尖劈及其制备方法。CN102529229A号中 国专利文献（申请号201010597977. 8)公布了一种PMI泡沫夹芯结构尖劈及其制备方法。 CN103347379A号中国专利文献（申请号201310288684. 5)公布了一种难燃型宽频段高功率 复合型吸波尖劈及其制备方法，包括涂覆阻燃吸收剂的无纺布外壳、浸渍阻燃吸收剂的聚 氨酯内芯和底座组成，制备的尖劈具有较好的吸波性能，在1?18GHz频段范围内反射率均 可低于_50dB。 然而，目前公布专利的吸波材料基材仍然以泡沫材料为主，存在强度差、阻燃性能 差等问题。CN1664960A号中国专利文献（申请号200510038653.X)、CN1909115A号中国专 利文献（申请号200610041349. 5)公布了难燃型吸波尖劈及其制备方法，这两篇专利文献 均采用涂覆了阻燃剂与吸收剂的无纺布为基材，然后通过压切、折叠、粘合形成吸波尖劈。 以上两专利报道的尖劈均未采用泡沫材料，而是直接将吸收剂涂覆于无纺布上形成吸波材 料。尽管上述专利在吸波材料结构上有所改进，可以不采用泡沫基材，但由于无纺布与吸收 剂复合后制备的材料力学性能较差，并且刚性不足，仍然存在容易破损和使用不方便等问 题。同时由于无纺布表面较为粗糙，在涂覆吸收剂的过程中电性能较难控制，可能存在制备 的尖劈性能一致性不理想、次品率高等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一 种同时具有较好力学性能和吸波性能、且可阻燃的复合材料吸波尖劈，还相应提供该复合 材料吸波尖劈的制备方法。 为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种复合材料吸波尖劈，所述复 合材料吸波尖劈由内至外依次包括基板层、导电涂层和保护层，所述基板层采用纤维增强 树脂基复合材料体系，所述导电涂层的主要成分为导电炭黑，所述保护层是由树脂固化后 包覆在导电涂层外部的保护涂层。 上述的复合材料吸波尖劈中，优选的，所述复合材料吸波尖劈的单元结构为一空 心结构的正四棱锥，所述正四棱锥由四块形状基本相同的三角形吸波侧板拼接而成，且每 块三角形吸波侧板均由所述的基板层、导电涂层和保护层相互叠加而成。 上述的复合材料吸波尖劈中，优选的，所述正四棱锥的底边长设为a，吸波侧板厚 度设为t，吸波侧板的垂直高度设为h，则a的范围控制为25?35mm，t的范围控制为1? 2mm，h的范围控制为270?330_。 上述的复合材料吸波尖劈中，优选的，所述纤维增强树脂基复合材料体系中的增 强纤维选用无碱玻璃纤维平纹布或石英纤维平纹布，树脂基体选用环氧树脂、不饱和聚酯 树脂或丙烯酸树脂。 上述的复合材料吸波尖劈中，优选的，所述导电涂层的涂层方阻范围控制为50? 200Q/ 口。 作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的复合材料吸波尖劈的制备方 法，包括以下步骤： (1)以相应的基体树脂、增强纤维为原料，制备由纤维增强树脂基复合材料体系组 成的基板层；可采用手糊等各种常规树脂基复合材料工艺制备； (2)将上述制备好的基板层采用数控铣床加工出尖劈的四个面板，然后以尖劈模 具为芯模，采用树脂将所述四个面板粘接成尖劈粗坯； (3)准备导电浆料，将上述粘接好的尖劈粗坯进行打磨，保证尖劈各面平整，将打 磨好的尖劈粗坯固定后（固定在专用工装中），采用丝网印刷工艺将制备好的导电浆料 印制于尖劈粗坯的各个面上，在烘箱中固化导电炭浆，固化后在尖劈粗坯表面形成导电涂 层； (4)在上述制备好的导电涂层的外表面喷涂环氧树脂，固化后在导电涂层的表面 形成保护层，完成复合材料吸波尖劈的制备。 上述的制备方法，优选的，所述导电浆料为导电炭浆，所述导电炭浆的制备过程包 括混料、搅拌分散和研磨工艺，所述混料过程是将导电炭黑、粘接剂环氧树脂和功能助剂 (例如分散剂、消泡剂和流平剂等）进行混合，且导电炭浆中导电炭黑、粘结剂环氧树脂和 功能助剂的质量含量分别为20%?30%、62%?77%和3%?8%。 上述的制备方法，优选的，所述搅拌分散为机械式搅拌，搅拌时间为2?4h。 上述的制备方法，优选的，所述研磨工艺是采用篮式砂磨机研磨至所需细度，研磨 时间为2?4h。 上述的制备方法，优选的，所述步骤（3)中，固化温度为120°C?150°C，固化时间 为0? 5?lh。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于： (1)本专利技术制备的复合材料吸波尖劈不采用泡沫有机材料制作，不存在吸潮、掉粉 等技术缺陷； (2)本专利技术制备的复合材料吸波尖劈采用了纤维增强树脂基复合材料体系的基板 层，在力学性能、阻燃性能等方面得到显著改善； (3)本专利技术制备的复合材料吸波尖劈为空心结构，重量轻，便于铺设，尤其适用于 外场环境比较复杂的环境； (4)本专利技术制备的复合材料吸波尖劈采用的原料成本低，可在市场上大批量购买， 尖劈生产成本低，耐环境性能好，性价比高，便于市场化推广。 【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例中复合材料吸波尖劈的结构示意图（立体图）。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料吸波尖劈，其特征在于：所述复合材料吸波尖劈由内至外依次包括基板层、导电涂层和保护层，所述基板层采用纤维增强树脂基复合材料体系，所述导电涂层的主要成分为导电炭黑，所述保护层是由树脂固化后包覆在导电涂层外部的保护涂层。

【技术特征摘要】
1. 一种复合材料吸波尖劈，其特征在于：所述复合材料吸波尖劈由内至外依次包括基 板层、导电涂层和保护层，所述基板层采用纤维增强树脂基复合材料体系，所述导电涂层的 主要成分为导电炭黑，所述保护层是由树脂固化后包覆在导电涂层外部的保护涂层。2. 根据权利要求1所述的复合材料吸波尖劈，其特征在于，所述复合材料吸波尖劈的 单元结构为一空心结构的正四棱锥，所述正四棱锥由四块形状基本相同的三角形吸波侧板 拼接而成，且每块三角形吸波侧板均由所述的基板层、导电涂层和保护层相互叠加而成。3. 根据权利要求2所述的复合材料吸波尖劈，其特征在于，所述正四棱锥的底边长设 为a，吸波侧板厚度设为t，吸波侧板的垂直高度设为h，则a的范围控制为25?35mm，t的 范围控制为1?2mm，h的范围控制为270?330mm。4. 根据权利要求1或2或3所述的复合材料吸波尖劈，其特征在于，所述纤维增强树脂 基复合材料体系中的增强纤维选用无碱玻璃纤维平纹布或石英纤维平纹布，树脂基体选用 环氧树脂、不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂。5. 根据权利要求1或2或3所述的复合材料吸波尖劈，其特征在于，所述导电涂层的涂 层方阻范围控制为50?200 Q / 口。6. -种如权利要求1?5中任一项所述的复合材料吸波尖劈的制备方法，包括以下步 骤： (1) 以相应的基体树脂、增...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永江，程海峰，刘海韬，祖梅，黄文质，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43