一种具有防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料及其制备方法，属于电磁防护功能复合材料制备领域。目的在于解决当前电磁屏蔽材料制备工艺中仪器设备投入大，生产成本高、制备工艺复杂，发泡不均匀，而且不具备防护性能的问题。本发明专利技术无需复杂生产仪器及设备，生产成本低廉，并且操作工艺简单，通过物理与化学发泡相结合的方法，使得孔洞密度更加均匀，发泡更加充分，吸波剂分散更加均匀；同时吸波剂的改性处理使得吸波剂与树脂基体间的界面性能更好，制备所得泡沫电磁屏蔽材料的稳定性显著提高；并且由表及里的梯度化结构设计，使制备所得复合材料同时具备电磁屏蔽性能和防弹性能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料及其制备方法
一、

[0001]本专利技术属于电磁防护功能复合材料制备领域，具体涉及一种具有防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料及其制备方法。
二、
技术介绍

[0002]随着科学技术的不断进步，信息技术得到了迅猛的发展，无线通讯系统和电子设备的普及，极大提高了人们的工作效率和生活质量，使得人们无论在军事、商业还是在日常生活中，均表现出对电子设备前所未有的依赖。然而，电子设备在运作过程中会不断产生电磁辐射，严重影响人类的身体健康；而高频率的信号波段具有极强的穿透力，极易引发电磁干扰，更严重的导致各种安全事故，从而带来巨大的经济损失和人员伤亡。例如，在民用领域，强干扰源会导致民航客机的通讯中断、导航失灵等故障，对机组人员及乘客带来严重的生命安全威胁；在军用领域，电磁干扰会阻碍情报的获取和指令的传达，特别是军事设施及装备释放的电磁信号，会在电磁对抗中会暴露自身目标，被敌方探测，严重威胁国防安全以及战场局势。而现代军事探测和制导技术的飞速发展以及电磁辐射形势的复杂化，“发现就意味着毁灭”已成为各国战争专家的共识，电磁屏蔽材料的更新发展越来越受到各国的高度重视。
[0003]美国自上个世纪五十年代就开始了对电磁屏蔽材料的研究，其研制的隐身战机F
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117A在海湾战争中表现出色，迫使世界各个国家争相开始电磁屏蔽材料的研究。随着科技的发展和时代的进步，电磁屏蔽材料已经广泛应用在隐身飞机、隐身舰艇、卫星、通信基站、电器设备等领域。电磁屏蔽材料实现电磁屏蔽的本质都是能量转化，其通过将电磁能转化为其他形式的能量进而实现损耗，电磁屏蔽材料按照应用形式可以划分为涂覆型、贴片型及结构型等多种类别，结构型电磁屏蔽材料可兼具承载和吸波的双重功能，是实现军事设施及武器装备等结构隐身一体化的有效途径。其中泡沫类电磁屏蔽材料在具有优异电磁屏蔽效果的基础上，同时还具有可设计性强、密度低、强度高、耐候性好以及吸声、隔热、减震等诸多优点，受到了国内外的广泛关注和研究。但是，目前针对泡沫类电磁屏蔽材料的制备技术仍然存在工艺复杂、成本高昂以及泡沫孔洞密度不均匀等系列缺点；并且，在保证优异电磁屏蔽效果的基础上，进行制备兼具长使用寿命与优异机械性能的电磁屏蔽材料存在较大难度，严重限制了泡沫类电磁屏蔽材料在实际中的大规模应用。
[0004]中国专利CN 113248873 A公开了一种低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料及其制备方法，通过物理发泡和化学发泡相结合的方式，解决了热量积蓄与密度过大的问题，同时保证了发泡充分；中国专利CN 113817210 A公开了一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料及其制备方法，通过使用具有高比表面积的碳纳米材料，同时以片层石墨烯和碳纳米管叠加使用，降低了吸波材料整体的重量；中国专利113831131 A提供了一种碳泡沫原位生长碳纳米原位生长碳纳米管复合电磁屏蔽材料，通过将密胺泡沫置于高温管式炉中碳化，得到碳泡沫，进而以二氧化硅层进行修饰，并在碳泡沫骨架上生长碳纳米管，得到的电磁屏蔽材料具有生长密度高、效能好以及稳定性好等优点。可以发现，现有工艺中仪器设备投入大，
生产成本高，并且制备条件复杂、不易调控，对于电磁屏蔽效果的提升有限，特别是随着战场环境的不断变化，更多具有防护功能的电磁屏蔽材料不断受到重视，传统的电磁屏蔽材料已经渐渐不能满足市场多功能化的需求。
[0005]因此，针对上述缺陷与不足，本专利技术提供一种具有防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料及其制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决当前电磁屏蔽材料制备工艺中仪器设备投入大，生产成本高、制备工艺复杂，发泡不均匀，而且不具备防护性能的问题。
[0007]本专利技术专利是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种具有防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料及其制备方法，具体步骤如下：
[0009]步骤1、按照基体树脂、偶氮二异丁腈、改性吸波剂、4，4
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二氨基二苯甲烷、三聚氰胺与纳米导电石墨粉的质量比为60∶2～5∶7～10∶2～3∶1～2∶1～2分别称取按照基体树脂、偶氮二异丁腈、吸波剂粉末、4，4
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二氨基二苯甲烷、三聚氰胺与纳米导电石墨粉；并按照基体树脂与分散溶液的质量体积比为1g∶50～70 ml量取分散溶液；
[0010]所述基体树脂为聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、环氧树脂(EP)或聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)中的任意一种；
[0011]所述改性吸波剂基体为碳化硅纤维、纳米氧化锌粉末、纳米二氧化硅粉末或多晶铁纤维中的一种或多种；
[0012]进一步地，所述纳米氧化锌粉末、纳米二氧化硅粉末的平均粒径分布为 20～50nm；
[0013]更进一步地，所述改性吸波剂的制备方法为：按照吸波剂基体、硅烷偶联剂质量比为20∶1～2分别称取吸波剂基体、硅烷偶联剂；并按照吸波剂基体与无水乙醇的质量体积比为1g∶30～50ml量取无水乙醇溶液；继而将吸波剂基体与硅烷偶联剂加入到无水乙醇溶液中，加热至30～40℃，并使用机械搅拌，搅拌转速为200～300r/min，20～30min后得到改性分散液；过滤改性分散液得到改性吸波剂前驱体，将改性吸波剂前驱体置于80～100℃烘箱中，30～60min 后即得到改性吸波剂；
[0014]所述纳米导电石墨粉的平均粒径分布为30～70nm；
[0015]所述分散溶液为无水乙醇、四氢呋喃、甲酸甲酯或乙酸乙酯中的任意一种；
[0016]步骤二、将步骤1中称取的基体树脂溶解到分散溶液中，并使用机械搅拌，搅拌转速为200～300r/min，10～30min后得到混合溶液A；继而将混合溶液A 转移至5～15℃环境中，并将步骤1中称取的偶氮二异丁腈与改性吸波剂加入到混合溶液A中，继续机械搅拌，搅拌速度为300～500r/min，同时持续进行超声分散，超声功率为500W，频率为50kHz，30～50min后即得到吸波树脂分散液；
[0017]步骤三、保持步骤二的温度环境，向步骤二所得吸波树脂分散液持续通入高纯二氧化碳(CO2)气流，气体流速为30～50ml/min；继而将步骤1中称取的4，4
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二氨基二苯甲烷、三聚氰胺与纳米导电石墨粉加入到步骤二所得吸波树脂分散液中，使用机械搅拌，搅拌转速为500～800r/min，90～120min后得到电磁屏蔽混合液；
[0018]所述高纯二氧化碳气流的纯度≥99.99％；
[0019]步骤四、将芳纶无纬布裁剪为48mm x 98mm规格布块，并在布块向上的一面涂刷改性乙烯
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乙烯醇树脂(EOVH)，继而迅速将涂覆后的芳纶无纬布块按涂覆面向上规整叠加10～20层，即得到防弹芳纶芯片，然后置于50mm x 100mm x 30mm的热压模具中备用；
[0020]所述改性乙烯
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乙烯醇树脂的制备方法为：按照乙烯
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乙烯醇树脂与片层石墨烯质量比为30∶1～2分别称取乙烯
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料及其制备方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1、按照基体树脂、偶氮二异丁腈、改性吸波剂、4，4
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二氨基二苯甲烷、三聚氰胺与纳米导电石墨粉的质量比为60∶2～5∶7～10∶2～3∶1～2∶1～2分别称取按照基体树脂、偶氮二异丁腈、吸波剂粉末、4，4
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二氨基二苯甲烷、三聚氰胺与纳米导电石墨粉；并按照基体树脂与分散溶液的质量体积比为1g∶50～70ml量取分散溶液；所述纳米导电石墨粉的平均粒径分布为30～70nm；步骤二、将步骤1中称取的基体树脂溶解到分散溶液中，并使用机械搅拌，搅拌转速为200～300r/min，10～30min后得到混合溶液A；继而将混合溶液A转移至5～15℃环境中，并将步骤1中称取的偶氮二异丁腈与改性吸波剂加入到混合溶液A中，继续机械搅拌，搅拌速度为300～500r/min，同时持续进行超声分散，超声功率为500W，频率为50kHz，30～50min后即得到吸波树脂分散液；步骤三、保持步骤二的温度环境，向步骤二所得吸波树脂分散液持续通入高纯二氧化碳(CO2)气流，气体流速为30～50ml/min；继而将步骤1中称取的4，4
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二氨基二苯甲烷、三聚氰胺与纳米导电石墨粉加入到步骤二所得吸波树脂分散液中，使用机械搅拌，搅拌转速为500～800r/min，90～120min后得到电磁屏蔽混合液；所述高纯二氧化碳气流的纯度≥99.99％；步骤四、将芳纶无纬布裁剪为48mm x 98mm规格布块，并在布块向上的一面涂刷改性乙烯
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乙烯醇树脂(EOVH)，继而迅速将涂覆后的芳纶无纬布块按涂覆面向上规整叠加10～20层，即得到防弹芳纶芯片，然后置于50mm x 100mm x 30mm的热压模具中备用；步骤五、将步骤三所得电磁屏蔽混合液倒入步骤四中盛放防弹芳纶芯片的模具中；继而将模具置于70～90℃热压机中进行热压成型，压力值为6～8MPa，5～8h后即得到具备防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料前驱体；然后将具备防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料前驱体置于300～400℃管式炉中进行热处理，50～90min后即得到具备防弹功能的泡沫电磁屏蔽材料。所述管式炉使用高纯氩气进行氛围保护，高纯氩气的纯度≥99.99％。2.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈虹，李年华，虎龙，艾青松，许冬梅，李宗家，崔正浩，方心灵，刘元坤，吴中伟，潘智勇，傅丽强，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所北京航天雷特机电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：