[發明專利]核－殼型輕質寬頻復合吸波材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810070597.1
• 申請日: 2008-01-29
• 公開（公告）號: CN101235206A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 熊國宣;鄧敏;徐玲玲;陸春華;鄧雪萍;曾東海
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: C08L91/06
• 分類號: C08L91/06;C09D5/32;C09D191/06;C08K9/06;H05K9/00;C08L33/12;C08L79/02
• 代理公司: 江西省專利事務所
• 代理人: 張靜

技術領域

本發明屬于復合功能材料技術領域，涉及一種核-殼型輕質寬頻復合吸波材料及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展，電子、通訊、計算機與電器設備等進入家庭，導致城市空間人為電磁能量逐年增長，使有限空間內的電磁環境更為惡化，電磁輻射(電磁波頻率一般在5GHz內)已成為人類第四污染源，惡化的電磁環境不僅對人們日常的通訊、計算機、運輸業和其它電子系統造成危害，而且會對人們的身體健康帶來威脅。在軍事方面，雷達仍是探測目標最主要和最可靠的設備，且不斷向高頻化和寬頻方向發展，其主要工作頻段在2～18GHz內。這就要求軍用目標在較高的寬頻范圍內具備優良的吸波性能，達到干擾雷達探測，以避免敵方的軍事打擊。通常情況下用于軍事目標的吸波材料的反射率小于-10dB才有實際應用價值，且反射率小于-10dB的連續帶寬越大越好；用于民用的電磁波防護材料，其反射率小于-7dB就有一定的實際使用價值。

目前吸波材料的研究主要集中在鐵氧體、羰基鐵粉、納米材料、纖維和有機聚合物等方面，其中鐵氧體和羰基鐵粉吸波材料已應用到實際工程中。國內外針對羰基鐵粉吸波材料的研究主要有以下幾種，如《材料工程》2006，(4)：8-11，上公開的單層雷達吸波材料研究，以羰基鐵粉與聚氯乙烯為原料，制備厚度為3.2mm的吸波貼片，在2～18GHz波段內反射率小于-10dB的帶寬只有2GHz；北京科技大學學報，2006，28(8)：766-769公開的復合型雷達吸波材料，公開了一種由羰基鐵粉和導電聚苯胺(PAN)復合而成的新型寬頻帶雷達吸波材料，在6～18GHz范圍內，厚度為0.9mm的單層吸波涂層的吸收量達5dB，且通過設計還可以進一步拓寬頻帶和增強吸收；把導電聚苯胺與羰基鐵粉以2∶8的比例制成復合粉，然后將復合粉與聚脲粘合劑以2∶8的比例混合制成2.0mm厚的吸波涂料，在2～12GHz的頻段范圍可獲得優于-10dB的吸波性能；《PolymerDegradation?and?Stability》，2001，73：1～5.公開的羰基鐵粉與碳黑復合的聚氯丁二烯復合吸波材料，厚度為2.0mm的復合材料在8～16GHz的頻段范圍內的反射率均小于-5dB，小于-10dB的有效帶寬僅4GHz左右。

上述研究存在以下一些問題：(1)吸波性能不理想，主要體現為較薄的吸波涂料其有效吸收頻帶不寬，除研究的一項復合材料反射率小于-10dB帶寬能夠達到10GHz外，其它的僅有4GHz左右；(2)涂層密度偏大，一般都在5.0kg/m³以上，主要是羰基鐵粉用量偏多，且涂層厚度偏厚，理想的涂層密度應在3.5kg/m³以內，厚度不太于1.0mm。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述存在的問題，通過以羰基鐵粉(CIP)作為電磁波的磁損耗層，在其表層均勻包覆一層PMMA透波層，然后再在PMMA上包覆一層PANI電損耗層，得到雙層包覆核-殼型輕質寬頻復合吸波劑CIP/PMMA/PANI，以提高吸波性能和降低涂料密度與厚度。

本發明所述核～殼型輕質寬頻復合吸波材料由羰基鐵粉CIP、聚甲基丙烯酸甲脂PMMA、聚苯胺PANI和石蠟制成。其中羰基鐵粉、聚甲基丙烯酸甲脂和聚苯胺形成雙層包覆核-殼型結構，簡寫為CIP/PMMA/PANI，然后與石蠟混合制成輕質寬頻復合吸波材料。

本發明所述核殼型輕質寬頻復合吸波材料CIP與PMMA的質量百分比為33～40∶67～60、CIP/PMMA與PANI的質量百分比為60～70∶40～30、CIP/PMMA/PANI與石蠟的質量百分比為30～50∶70～50。

本發明所述的核殼型輕質寬頻復合吸波材料由以下制備方法制得：(1)采用原位復合技術使甲基丙烯酸甲酯(MMA)在CIP表面發生聚合反應，所得固體用鹽酸及蒸餾水清洗后置于烘箱內烘干、研磨、磁選得到CIP/PMMA復合材料；(2)利用化學氧化法和原位復合技術使苯胺單體在CIP/PMMA上發生聚合反應，反應結束后過濾，依次用無水乙醇和蒸餾水洗滌；過濾物真空干燥，磁選后得到CIP/PMMA/PANI復合材料；(3)CIP/PMMA/PANI復合材料與熔融石蠟采用機械混合，制得吸波涂料。

本發明所述的核殼型輕質寬頻復合吸波材料制備方法包括以下步驟：(1)CIP/PMMA復合材料的制備