一种高温度稳定性吸波涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高温度稳定性吸波涂层及其制备方法，主要解决的是现有涂层微波吸收性能的温度稳定性差、吸收频带窄等问题。上述涂层以羰基铁和碳泡沫为主要吸收剂，通过控制碳泡沫的碳化温度以及碳泡沫和羰基铁的比例来调节涂层的吸收带宽和吸收性能的温度稳定性。制备的方法：1.将三聚氰胺泡沫在氩气氛围中分别在700℃、800℃和900℃下碳化2‑6h；2.按照一定比例将羰基铁与环氧树脂制成混合浆料；3.将碳泡沫在制得的混合浆料中真空浸渍；4.采用刮涂法将碳泡沫/羰基铁复合浆料涂覆于基板上，在100‑120℃下固化2‑4h获得涂层。本发明专利技术得到的涂层能够在室温至300℃保持8GHz以上的有效吸收频带，实现了有效吸收带宽以及微波吸收性能的温度稳定性的同时提升。

【技术实现步骤摘要】
一种高温度稳定性吸波涂层及其制备方法和应用
本专利技术属于吸波涂层材料
，具体涉及一种高温度稳定性吸波涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
吸波材料是指能够将入射进材料内部的电磁波衰减，把电磁能转化成热能或者其他形式能量的一类材料。在众多吸波材料中，吸波涂层由于其工艺简单、形状适应性强等优势而被广泛应用。吸波涂层的主要成分为吸收剂和树脂基体。吸收剂主要分为三种类型，分别为磁损耗型吸收剂、电导损耗型吸收剂和介电损耗型吸收剂。磁损耗型吸收剂单位厚度吸收效率高，有效吸收带频带宽，但是其吸收性能的温度稳定性较差，电导损耗型和介电损耗型吸收剂的吸收效率较低，有效吸收频带较窄。因此导致目前使用的吸波涂层存在有效带宽窄、吸波性能的温度稳定性差、厚度大等问题。另一方面，随着各类电子设备集成化和小型化的程度越来越高，在狭小的空间内会产生更多的热辐射和电磁干扰。因此许多领域需要吸波涂层能够在室温-300℃内具备宽的有效吸收频带和稳定微波吸收性能，同时涂层的厚度小于1.5mm。因此需要研制出一种厚度薄、有效吸收频带宽且吸波性能的温度稳定性高的吸波涂层，才能满足各类电子设备发展的需求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高温度稳定性的吸波涂层的制备方法，通过磁性和导电型吸收剂的复合来同时实现拓宽有效吸收频带、降低涂层厚度、提高微波吸收性能的温度稳定性等多个目标。本专利技术提供的高温度稳定性吸波涂层，所述吸波涂层由碳泡沫/羰基铁复合浆料固化制备，所述吸波涂层的原料中碳泡沫与羰基铁浆料的体积比为1:1-2:1，羰基铁浆料中羰基铁与环氧树脂和固化剂的质量比为(1-3):0.5:0.6。进一步地，在上述技术方案中，涂层的厚度为1.0-1.1mm，涂层在室温至300℃条件下，8-18GHz频带内获得8GHz以上的有效吸收带宽。本专利技术还提供了一种制备上述的高温度稳定性的吸波涂层的方法，该方法包括以下步骤：步骤一、制备碳泡沫：将三聚氰胺泡沫用酒精溶液超声清洗，在烘箱中烘干12-24h，将所得三聚氰胺泡沫置于管式炉中，氩气氛围中碳化2-6h，将所得碳泡沫放入粉碎机中粉化，得到碳泡沫颗粒；步骤二、制备羰基铁浆料：将羰基铁、环氧树脂和固化剂按照一定质量比混合均匀，得到羰基铁浆料；步骤三、制备碳泡沫/羰基铁复合浆料：将一定体积的碳泡沫真空浸渍于步骤二中得到的羰基铁浆料中，得到碳泡沫/羰基铁复合浆料；步骤四、制备吸波涂层：采用刮涂法将步骤三中所得的碳泡沫/羰基铁复合浆料涂覆于金属基板上，使用模具控制涂层厚度，加热固化获得具有高温度稳定性吸波涂层。优选地，步骤一所述的酒精溶液中蒸馏水和乙醇的质量比为1:1-1:3，烘干温度为80-100℃，三聚氰胺泡沫的碳化温度为700℃-900℃，碳泡沫颗粒粒径为100-1000μm。优选地，步骤二所述的羰基铁浆料中羰基铁与环氧树脂和固化剂的质量比为(1-3):0.5:0.6，并且为保证各组分混合均匀，将羰基铁浆料进行机械搅拌和超声分散，机械搅拌的转速为480-960r/min，搅拌时长为15-60min，超声分散时长为15-60min。优选地，步骤三所述的碳泡沫/羰基铁复合浆料中碳泡沫和羰基铁浆料的体积比为1:1-2:1，且为保证羰基铁与碳泡沫均匀复合，真空浸渍的压力需小于0.09MPa，真空浸渍时间为30min，真空浸渍温度为30-50℃。优选地，步骤四所述的吸波涂层厚度控制在1.0-1.1mm，涂层固化温度为100-120℃，固化时长为2-4h。所述的高温度稳定性吸波涂层的方法，上述具有高温度稳定性吸波涂层能够有效的在手机贴片，小型化集成化水平高的电子设备、相关飞行器领域以及工作环境温度波动较大的电子器件中产生良好的电磁波吸收效果。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术高温度稳定性吸波涂层，以碳泡沫和羰基铁组成的复合材料为吸收剂，制备的这种吸收剂集成了磁损耗和电导损耗等多种损耗方式，能够有效的提高涂层单位厚度的吸波效率。另外，碳泡沫的三维骨架结构为羰基铁提供了大量的附着位点和导电路径能够有效的拓宽涂层有效吸收频带。通过调节碳泡沫的碳化温度以及添加含量，能够调节涂层的微波吸收性能的温度特性，在室温-300℃范围内实现稳定的电磁波吸收。在涂层的制备过程中采用了真空浸渍法，能够保证耐高温的环氧树脂与吸收剂充分接触、浸润，从而有效地解决了羰基铁高温氧化的问题；另外在涂层制备过程中模具刮涂法的使用能够有效地简化涂层的涂覆工艺同时提高涂层的平整度。本专利技术高温度稳定性吸波涂层能够在涂层厚度为1.0-1.1mm的情况下，在室温-300℃范围内获得8GHz以上的有效吸收频带，覆盖了全部的Ku波段以及57％以上的X波段。另外在整个温度段内吸波涂层均能够展现出最佳吸波性能，具有良好的微波吸收性能的温度稳定性。因此本专利技术高温度稳定性吸波涂层同时实现了薄厚度、宽有效吸收频带和高温度稳定性等多项关键指标的同时优化。下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。附图说明图1为本专利技术高温度稳定性吸波涂层的制备流程图。图2为实施例3制备的碳泡沫的形貌图。图3为实施例1使用的羰基铁形貌图。图4为实施例1制备的碳泡沫/羰基铁复合吸收剂的形貌图。图5为实施例1制备的吸波涂层的变温反射损耗图。该变温反射损耗测试是按照GJB2038A-2011雷达吸波材料反射率测试方法进行的。图6为实施例5制备的吸波涂层和环氧树脂的热失重曲线。该热失重测试采用的是GB/T27761-2011测试方法。表1为实施例1制备的吸波涂层与现有吸收剂在室温-300℃范围内微波吸收性能的对比。具体实施方式实施例1本实施例的高温度稳定性吸波涂层的原料主要有羰基铁(产自陕西兴化集团有限责任公司)、环氧树脂(产自江苏泰特尔新材料科技有限公司)、甲基六氢苯酐固化剂(产自深创化工有限公司)、三聚氰胺泡沫(产自河北威森新材料科技有限公司)。各种原料配比为：羰基铁与环氧树脂和固化剂的质量比为1.7:0.5:0.6，碳泡沫与羰基铁浆料的体积比为1.5:1。其中本实施例中使用的碳化泡沫的原料为三聚氰胺泡沫，羰基铁为片状羰基铁，粉体的长径比大于40(如图3所示)。本实施例中，所述高温度稳定性吸波涂层的制备方法包括以下步骤(制备流程图见图1)：(1)制备碳泡沫：将三聚氰胺泡沫在质量分数为50％的酒精溶液中超声清洗30min，在烘箱中烘干24h，烘干温度为80℃，将所得三聚氰胺泡沫置于管式炉中，在800℃、氩气氛围中碳化2h，将所得碳泡沫放入粉碎机中粉化，碳泡沫颗粒粒径为100-1000μm，得到碳泡沫颗粒；(2)制备羰基铁浆料：将羰基铁、环氧树脂和固化剂按照1.7:0.5:0.6质量比混合,为保证各组分混合均匀，将羰基铁浆料进行机械搅拌和超声分散，机械搅拌的转速为480r/min，搅拌时长为30min，超声分散时长为30min；(3)制备碳泡沫/羰基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温度稳定性吸波涂层，其特征在于，所述吸波涂层由碳泡沫/羰基铁复合浆料固化制备，所述吸波涂层的原料中碳泡沫与羰基铁浆料的体积比为1:1-2:1，羰基铁浆料中羰基铁与环氧树脂和固化剂的质量比为(1-3):0.5:0.6。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温度稳定性吸波涂层，其特征在于，所述吸波涂层由碳泡沫/羰基铁复合浆料固化制备，所述吸波涂层的原料中碳泡沫与羰基铁浆料的体积比为1:1-2:1，羰基铁浆料中羰基铁与环氧树脂和固化剂的质量比为(1-3):0.5:0.6。


2.根据权利要求1所述高温度稳定性吸波涂层，其特征在于，涂层的厚度为1.0-1.1mm，涂层在室温至300℃条件下，8-18GHz频带内获得8GHz以上的有效吸收带宽。


3.一种制备如权利要求1或2所述的高温度稳定性吸波涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、制备碳泡沫：将三聚氰胺泡沫用酒精溶液超声清洗，在烘箱中烘干12-24h，将所得三聚氰胺泡沫置于管式炉中，氩气氛围中碳化2-6h，将所得碳泡沫放入粉碎机中粉化，得到碳泡沫颗粒；
步骤二、制备羰基铁浆料：将羰基铁、环氧树脂和固化剂按照质量比为(1-3):0.5:0.6混合均匀，得到羰基铁浆料；
步骤三、制备碳泡沫/羰基铁复合浆料：将碳泡沫真空浸渍于步骤二中得到的羰基铁浆料中，碳泡沫与羰基铁浆料的体积比为1:1-2:1，真空浸渍时间为30min，真空浸渍的温度为30-50℃，得到碳泡沫/羰基铁复合浆料；
步骤四、制备吸波涂层：采用刮涂法将步骤三中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：段玉平，杨萱，黄灵玺，庞慧芳，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21