一种分层磁取向光敏树脂基电磁波吸收体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种分层磁取向光敏树脂基电磁波吸收体的制备方法。利用可调角度的磁场对分散于光敏树脂中的低维各向异性铁磁或亚铁磁基吸波材料进行磁取向，并通过紫外光固化的方式对取向结构进行固定，形成单层具有特定结构取向的电磁波吸收体，进而带动电磁偶极取向排列和电磁性能增强；分层依次进行不同角度磁取向光固化后，可设计并获得由各层特定磁取向排列构成的多层电磁波吸收体，从而叠加和综合各层因结构取向带来的有效吸收频带优势。本发明专利技术制备的电磁波吸收体具有吸收频带可调、宽频吸收、吸收率高等优点。吸收率高等优点。吸收率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种分层磁取向光敏树脂基电磁波吸收体的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种电磁波吸收体的制备方法，尤其涉及一种分层磁取向光敏树脂基电磁波吸收体的制备方法。

技术介绍

[0002]电磁波吸收材料及其器件广泛应用于国防、医疗、电子、航空、通讯等行业，具有非常广阔的应用和发展前景。目前应用的电磁波吸收材料及产品存在的主要问题有：1、材料多由各向同性晶粒或颗粒组成，性能仅能通过成分调节，提升程度较小；2、阻抗仅能通过成分进行有限度的匹配，吸收频宽依靠有效吸收峰的叠加效果也受到了局限；3、成分均匀的吸收体对电磁波的有效吸收频带会随厚度的微小变化而发生漂移，导致产品性能的不稳定。低维(一维、二维、层级等)结构因其几何形状带来的轴向或面内磁晶各向异性增强，及界面介电偶极阵列，使择优取向成为提升材料本征微波电磁性能的潜在有效方式。特别是易磁化轴或界面偶极与电磁波的电磁矢量平行时，磁矩和偶极对交变电磁场的敏感性急剧增加，转向极化凸显出来导致电磁损耗的增强。因此，利用电磁偶极与电磁波矢量进行不同的角度的排列是调制材料电磁参数和吸收频带的有效方法。若以树脂基体固定低维结构不同角度取向的分层排列，利用不同几何分布的吸收频带优势叠加，则可为调制或拓宽现有材料的频宽和性能提供新的有效途径。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对目前电磁波吸收体的不足，提供了一种分层磁取向光敏树脂基电磁波吸收体的制备方法。本专利技术利用可调角度的磁场对分散于光敏树脂中的低维各向异性铁磁或亚铁磁基吸波材料进行磁取向，并通过紫外光固化的方式对取向结构进行固定，形成一层具有特定结构取向的电磁波吸收体，分层依次进行不同角度取向固化后，设计获得各层分别磁取向组合的多层复合的电磁波吸收体。本专利技术的电磁波吸收体具有吸收频带可调、宽频吸收、吸收率高等优点。
[0004]本专利技术分层取向光敏树脂基电磁波吸收体的制备方法，包括如下步骤：
[0005]步骤1：光敏树脂基吸波材料磁流体的制备
[0006]将电磁波吸收材料0.01
–
10g、光敏树脂0.1
–
5mL混合并搅拌均匀，添加0.1
–
3mL稀释剂，放入超声波清洗机内超声处理0
–
30分钟，直到完全分散均匀，得到光敏树脂基电磁波吸收体磁流体。
[0007]所述电磁波吸收材料粉体包括铁磁性或亚铁磁性金属、合金、铁氧体材料等的微纳米结构，或其与不同介电材料的复合结构。
[0008]所述光敏树脂基于各类丙烯酸树脂、不饱和聚酯、聚氨酯等树脂体系，如环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂和丙烯酸酯树脂等。
[0009]所述稀释剂为乙醇或丙酮。
[0010]步骤2：分层磁取向和光固化
[0011]此步骤使用磁场取向辅助且角度可调的紫外光固化装置进行吸收体的逐层分层制备，装置的结构示意图如图1
–
3所示。将步骤1中获得的光敏树脂基磁流体倒入装置的料槽(成型腔)中，通过磁体上支架或磁体下支架上的磁体对料槽中的光敏树脂基磁流体施加定向磁场并进行该方向的磁取向；通过紫外光照射对料槽内磁取向后的光敏树脂基磁流体进行光固化，得到固态的单层树脂基电磁波吸收体，且单层树脂基电磁波吸收体附着于成型面板底部；固化过程中，应保证磁场方向不变，得到的单层树脂基电磁波吸收体中晶粒的易磁化轴或形状各向异性较强方向的取向一致。随后抬升成型面，已磁取向固化后的一层电磁波吸收体随成型面上升，未固化的光敏树脂基磁流体流入单层树脂基电磁波吸收体与离型膜的间隙内，再次进行取向和固化操作，得到新一层的单层树脂基电磁波吸收体，该单层树脂基电磁波吸收体附着于上一层单层树脂基电磁波吸收体的底部；继续重复取向和固化操作，直至各单层树脂基电磁波吸收体构成的树脂基电磁波吸收体的总厚度达到预定值。每一层可以分别进行不同角度的磁取向，层层叠加，即获得低维结构在吸收体中分层取向排列的效果。
[0012]拱形磁场装置可以使每层的低维结构磁性组分的易磁化方向与电磁波入射方向呈0～360
°
任意角度取向。
[0013]成型面的抬升高度决定了每层吸收体的厚度，考虑装置机械结构的稳定性，低维取向结构的有效吸收强度，及层间界面的多重反射设计，单一固化层可在0.05～2mm可调。可通过设置成型面抬升高度和抬升次数，定制电磁波吸收体每层的厚度和总厚度，总厚度在0.05～10cm范围内可调。
[0014]步骤3：后处理
[0015]将已固化完成的分层取向光敏树脂基电磁波吸收体继续置于紫外光下辐照0.5
–
2小时，再将其加工成测试样本或应用产品的形状。
[0016]与现有的技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0017]1、通过改变每层低维结构电磁偶极的择优取向与电磁波电磁矢量的相对角度，能够有效调节电磁波吸收体在各频段的微波电磁参数，进而调节输入阻抗和有效吸收频带，实现同种材料对某一特定频段的高效吸收可调。
[0018]2、通过层与层之间不同磁取向低维结构、厚度、界面的设计和排列，突出各层有效吸收频带的优势，经过叠加组合，实现同种材料的宽频带电磁波吸收可调。
附图说明
[0019]图1为本专利技术中分层磁取向固化过程所用装置的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术中分层磁取向固化过程所用装置去除框架后的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术中分层磁取向固化过程所用装置的主视剖视结构示意图；
[0022]图4a和4b分别为本专利技术中分层磁取向固化过程所用装置对吸收体实施与水平面夹角为0
°
和90
°
时磁体的位置示意图。
[0023]图中：
[0024]1、步进电机支架，2、联轴器，3、上板，4、光轴座，5、丝杆座，6、丝杆，7、光轴，8、丝杆螺母，9、直线轴承，10、连接柱，11、磁体上支架，12、上料槽，13、下料槽，14、离型膜，15、挡光片，16、固化灯支架，17、紫外固化灯，18、反光镜，19、磁体下支架，20、下板，21、中板，22、成
型面板，23、框架，24、步进电机，25、永磁体或电磁铁。
[0025]图5是分层取向光敏树脂基电磁波吸收体的制备工艺流程图。
[0026]图6是分层取向光敏树脂基电磁波吸收体的微观结构示意图。
[0027]图7是实施例1中BaFe
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O
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/PANI复合纳米片样品的扫描电子显微镜(SEM)图像。从图中可见大量六角形二维纳米片，其外包覆一层聚合物壳层，即形成PANI在BaFe
12
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纳米片表面的均匀聚合和包覆。
[0028]图8是实施例1中经磁取向和光固化后的电磁波吸收体截面的SEM图像。其中，(a)为0
°
取向的环氧树脂基BaFe
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/PANI复合纳米片电磁波吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分层磁取向光敏树脂基电磁波吸收体的制备方法，其特征在于：利用可调角度的磁场对分散于光敏树脂中的低维各向异性铁磁或亚铁磁基吸波材料进行磁取向，并通过紫外光固化的方式对取向结构进行固定，形成单层具有特定结构取向的电磁波吸收体，分层依次进行不同角度磁取向光固化后，获得各层分别磁取向组合的多层复合的电磁波吸收体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：光敏树脂基吸波材料磁流体的制备将0.01
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10g电磁波吸收材料与0.1
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5mL光敏树脂混合并搅拌均匀，添加0.1
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3mL稀释剂，放入超声波清洗机内超声处理0
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30分钟，直到完全分散均匀，得到光敏树脂基电磁波吸收体磁流体；步骤2：逐层磁取向和光固化此步骤使用磁场取向辅助且角度可调的紫外光固化装置进行吸收体的逐层分层制备；将步骤1中获得的光敏树脂基磁流体倒入装置的成型料槽中，通过磁场装置对料槽中的光敏树脂基磁流体施加定向磁场并进行该方向的磁取向；通过紫外光照射对料槽内磁取向后的光敏树脂基磁流体进行光固化，得到固态的单层树脂基电磁波吸收体，且单层树脂基电磁波吸收体附着于成型面板底部；随后抬升成型面，已磁取向固化后的一层电磁波吸收体随成型面上升，未固化的光敏树脂基磁流体流入单层树脂基电磁波吸收体与离型膜的间隙内，再次进行取向和固化操作，得到新一层的单层树...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪嘉恒，徐冲，吴玉程，杨星宇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：