高频下具有特定介电常数的复合材料、其制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种高频下具有特定介电常数的复合材料、其制备方法及用途，该方法包含：步骤1，对基体材料进行介电常数空白试验测试；步骤2，向基体材料中加入不同用量的改性添加剂，制备第一高分子复合材料；步骤3，进行介电常数检测，建立第一高分子复合材料介电常数与改性添加剂添加量的测试曲线；步骤4，根据不同高频的介电常数要求，按照上述测试曲线初步确定改性添加剂的用量比例，制备第二高分子复合材料；步骤5，进行介电常数测试，根据测试结果调整改性添加剂的用量，直到达到要求的介电常数。本发明专利技术可以通过不同的材料配比，非常容易地制备出高频下具有不同介电常数的缩比材料，满足不同场合下非金属材料的缩比测试要求。

【技术实现步骤摘要】
高频下具有特定介电常数的复合材料、其制备方法及用途
本专利技术涉及复合材料制备
，具体涉及一种高频下具有特定介电常数的复合材料、其制备方法及用途。
技术介绍
获取在高频测试频率下具有特定介电常数的非金属材料是进行电磁缩比测量等试验的重要前提。电磁缩比测量是研究大型及外军目标电磁散射特性的主要方法之一。依据电磁缩比原理，要求被测目标的几何、物理特性及测试系统的相关参数满足相应的缩比关系。金属材料的目标由于很容易满足缩比关系，缩比测量已经广泛应用在金属材料目标电磁散射特性的研究中，但对于水泥地面、橡胶等非金属材料，除保持几何尺寸、工作波长满足缩比关系外，还需要使两种材料的介电特性保持一致，但非金属材料的介电常数随频率发生较大变化，这就需要利用模拟复合材料替代真实非金属目标，详见参考文献《水泥地面电磁缩比测试技术研究》(制导与引信，2009年第2期，P58)。例如，橡胶、水泥材料在2GHz频率下的介电常数分别为3.81和4.67，这两种材料随着频率的变化，介电常数会发生变化。根据电磁缩比测量理论，在不同的频率下进行缩比测量时，要保证材料的介电特性不变，因此，需要寻找一种替代材料，这种替代材料在高频10GHz、35GHz下的介电常数要与橡胶、水泥在低频2GHz时的介电常数一致。根据电磁缩比原理以及根据Bruggemen理论模型和Maxwell-Garnett理论模型，要保证非金属缩比材料在缩比测试频段的介电常数与真实频段下原型材料的介电常数相同，可通过已知介电常数的粉末原料与高分子材料树脂进行适宜的非金属缩比材料构造，构造完成的非金属缩比材料的介电常数与此材料中每个成分的微结构有着密切关系。通过复合材料构造，成份修复等步骤，可构造出满足缩比关系介电常数要求的高分子复合材料。满足电磁缩比要求的特定介电常数的复合材料必须满足以下综合要求：(1)在缩比测试频段的介电常数与真实频段下原型材料的介电常数相同；(2)与原型材料在强度、韧性、弹性等物理性能较为接近；(3)基本材料具有优异的溶解性能，可实现粉末材料在基体材料中的均匀分散，且粉末不易沉淀；(4)固化性能优异，可操作性好。目前，在具有特定介电性能要求的材料研究方面已有一定研究。在金属基体材料中添加陶瓷粉末，可以得到很高介电常数的复合材料，如专利CN101550511B《超高介电常数铌酸纳钾-银颗粒复合材料及制备方法》，介绍了一种在铌酸纳钾纳米粉体中加入硝酸银粉体而得到介电常数达到170000的复合材料及其制备方法。但该种方法制备的复合材料性能与非金属材料差异较大，不能作为缩比测试用的非金属材料。近年来，关于高介电常数聚合物复合材料的研究很多，其中最常用的一种方法是制备陶瓷/聚合物复合材料。有机聚合物基复合材料可以在较低温度下复合，具有弹性，但是其自身的介电常数较低，所以通过利用陶瓷的高介电特性提高聚合物基复合材料的介电常数。专利CN103382240B《高介电常数的钛酸钡/聚合物复合材料及其制备方法》介绍了一种具有核-壳-壳之间共价键连接结构的复合材料，基体材料为聚甲基丙烯酸甲酯，添加材料为钛酸钡陶瓷颗粒；专利CN103547548A《高介电常数复合材料和制造方法》介绍种在频率200MHz～4.5GHz的频率下具有高介电常数的复合材料的制备方法，复合材料采用陶瓷颗粒和聚合物粘合剂组成，陶瓷颗粒包括钛酸钡、钛酸钡锶或其组合，聚合物包括硅烷、钛酸酯、锆酸酯或其组合；专利CN102718981B《一种复合材料的制备方法及超材料》介绍了一种在有机高分子膜制备过程中均匀分散纳米级陶瓷颗粒来调节介电常数的方法。有机高分子材料为聚矾类树脂、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚酰亚胺树脂或聚丙烯睛，陶瓷颗粒为纳米级的二氧化钛颗粒、氧化铝颗粒、二氧化硅颗粒、碳化硅颗粒或氮化硅颗粒；专利CN10042412C《一种高介电常数低介电损耗树脂的制造方法》介绍了一种包含纳米核/壳结构复合颗粒的绝缘树脂，由有机物和纳米颗粒组成，其中有机物为丁腈橡胶、氯丁橡胶或聚氨酯橡胶，纳米颗粒为钛酸钡、钛酸锶或钛酸铝。然而，这种方法一般都需要较大的陶瓷填充量，大量填充陶瓷体填料使得弹性体的模量提高，降低了弹性体的柔韧性和力学变形能力，复合材料成型过程也较为困难；同时采用陶瓷粉末作为添加材料，难以得到高频下具有优异介电性能的复合材料，因此以上专利介绍的复合材料多用于10GHz以下的场合。为改善聚合物中填充陶瓷粉末造成复合材料的加工和使用性能降低的问题，可使用一种填充导体或者是半导体填料，如铝粉、银粉、石墨烯、碳纳米管等。由于导体/半导体填料溶解性能差，容易形成沉淀等问题，影响了复合材料的均匀性，必须选用具有优异溶解性能的基体材料。专利CN101293986A《含有核＠壳结构填料的高介电复合材料及其制备方法》介绍了一种含有铝粉和聚苯乙烯的复合材料，铝粉的含量范围为10～45wt％，聚苯乙烯的含量范围为55～90wt％。由于聚苯乙烯粘度大、分散性差，因此采用对铝粉进行钝化，以提升复合材料的界面特性，这就造成复合材料的制备工艺较为复杂。聚氨酯材料是一种具有优异力学性能与介电性能的高分子材料，其溶解性能好，可以实现填料的均匀分散，并且可以固化性能优异，可操作性好，是一种优异的基体材料，但现有专利较多关注于调节聚氨酯复合材料力学性能、热学性能等方面的研究。专利CN201410763389《一种聚氨酯复合材料及其制备方法》介绍了一种由低聚物多元醇、异氰酸酯、小分子扩散链剂、亚微米粒子组成的聚氨酯复合材料，其目的在于提升复合材料的耐磨性能和力学性能。如专利CN104212157A《一种高弹性聚氨酯复合材料及其制备方法》公开了一种高弹性聚氨酯复合材料，包含端轻基多元醇、异氰酸酯50～70份、纳米氧化铝粉份、铵盐催化剂等成分，其主要目的是提高聚氨酯复合材料的弹性和抗疲劳强度。专利CN105968290A《一种聚氨酯复合材料》介绍了一种由乙酸乙酯、异氰酸酯、纳米氧化镁、竹炭纤维、氧化剂等成份构成的复合材料，通过在聚氨酯中分散镁粉来提高导热性能，另外通过竹炭纤维与镁粉相互作用，提高聚氨酯复合材料的导热系数。专利CN105885005A《一种聚氨酯弹性体材料的制备方法》介绍了一种在丙烯腈共聚物中加入异氰酸酯进行反应而得到的聚氨酯弹性体材料。该方法采用化学反应的方式提高聚氨酯的介电常数与力学性能，但该类方法对基体材料的性能改变不大，难以制备出在高频波段下具有较高介电常数的复合材料。现有文献中也有关于电磁缩比材料方面的研究。专利CN105224762A《一种基于电磁参数优化设计的缩比复合材料配制方法》介绍了一种电磁缩比材料的计算方法，通过将混合材料的电磁参数测试与等效媒质理论结合，得到优化的电磁缩比材料的配制方法，该专利主要从理论仿真计算角度出发对电磁缩比材料的配比方案，采用环氧树脂掺杂羰基铁粉，由于环氧树脂溶解性差、性脆，制备的复合材料存在较大的不均匀性，且容易开裂。专利CN106503311《基于生物基材料的地面背景电磁缩比材料的制备方法》公开了一种基于生物基材料的地面背景电磁缩比材料的制备方法，利用生物基磁性吸波微粒与树脂基粘结剂混合，通过滚压方式能够实现平面型地面背景缩比材料的制造，生物基填料为包覆硅藻土或包覆螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频下具有特定介电常数复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1，对基体材料进行介电常数空白试验测试；步骤2，向基体材料中加入若干不同用量的改性添加剂，混合，模具压制若干第一高分子复合材料；步骤3，对第一高分子复合材料进行介电常数检测，建立第一高分子复合材料介电常数与改性添加剂添加量的测试曲线；步骤4，根据不同高频要求的介电常数要求，按照上述测试曲线初步确定改性添加剂的用量比例，制成第二高分子复合材料；步骤5，对第二高分子复合材料进行介电常数测试，并根据测试果对改性添加剂的添加比例进行调整，直到达到不同高频要求的介电常数，获得需要的改性添加剂的添加比例，从而制得高频下具有特定介电常数复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种高频下具有特定介电常数复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1，对基体材料进行介电常数空白试验测试；步骤2，向基体材料中加入若干不同用量的改性添加剂，混合，模具压制若干第一高分子复合材料；步骤3，对第一高分子复合材料进行介电常数检测，建立第一高分子复合材料介电常数与改性添加剂添加量的测试曲线；步骤4，根据不同高频要求的介电常数要求，按照上述测试曲线初步确定改性添加剂的用量比例，制成第二高分子复合材料；步骤5，对第二高分子复合材料进行介电常数测试，并根据测试果对改性添加剂的添加比例进行调整，直到达到不同高频要求的介电常数，获得需要的改性添加剂的添加比例，从而制得高频下具有特定介电常数复合材料。2.如权利要求1所述的高频下具有特定介电常数复合材料的制备方法，其特征在于，所述的基体材料为弹性聚氨酯。3.如权利要求1所述的高频下具有特定介电常数复合材料的制备方法，其特征在于，所述的改性添加剂包含铝粉或石墨粉。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾照勇，周丽，沈艳，李迎新，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31