本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種膠膜及其制作方法、吸波預(yù)浸料及其制作方法、吸波超材料和方艙壁板。

背景技術(shù)：

預(yù)浸料是用樹脂基體在嚴格控制的條件下浸漬連續(xù)纖維或織物，制成樹脂基體與增強體的組合物，是制造復合材料的中間材料。目前市面上有多種預(yù)浸料，比如碳纖維預(yù)浸料、石英纖維預(yù)浸料、玻璃纖維預(yù)浸料等。

現(xiàn)有技術(shù)為了使吸波材料在多種領(lǐng)域中得到應(yīng)用，一般運用微結(jié)構(gòu)與預(yù)浸料結(jié)合形成吸波超材料，微結(jié)構(gòu)層之間采用預(yù)浸料，預(yù)浸料固化后形成介質(zhì)層，電磁波在微結(jié)構(gòu)層之間形成諧振，產(chǎn)生吸波效果。但是，所采用的預(yù)浸料沒有吸波性能，只有介電性能，因此只能充當介質(zhì)板。因此，也有技術(shù)人員對吸波預(yù)浸料進行了研究，由于將預(yù)浸料與吸波材料復合比較困難，吳健等人在“吸波復合材料預(yù)浸料制備工藝研究”中對吸波復合材料預(yù)浸料制備工藝特性及存在的問題進行了分析，并提出了由雙槽輥式涂膠法與噴涂浸膠法組合而成的機械化預(yù)浸料制備工藝。但是，該制備工藝復雜，僅適用于用量較少的吸波材料的復合，而且所制得的吸波預(yù)浸料中吸波材料較少；該制備工藝對纖維類的吸波材料較為適用，不能推廣至無機類吸波材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種膠膜及其制作方法、吸波預(yù)浸料及其制作方法、吸波超材料和方艙壁板，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的吸波預(yù)浸料中吸波材料含量較低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種膠膜，該膠膜包括樹脂基體和分散在上述樹脂基體中的吸波金屬粉，上述吸波金屬粉與上述樹脂基體的重量比為3:2～4:1，上述吸波金屬粉的粒徑為0.8～1.0μm。

進一步地，上述樹脂基體為環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂與氰酸酯樹脂中的一種或多種。

進一步地，上述吸波金屬粉為HF型金屬粉或TGSW型金屬粉。

進一步地，上述TGSW型金屬粉與上述樹脂基體的重量比為3:2～7:3。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種上述的膠膜的制作方法，該制作方法包括：將樹脂基體在60～120℃的溫度下熱熔后，與吸波金屬粉通過600～2000r/min的攪拌速度攪拌混合，形成預(yù)混料；采用流延法將上述預(yù)混料制成膠膜。

進一步地，上述流延法中的流延速度在2～4m/min之間。

為了實現(xiàn)上述目的，提供了一種吸波預(yù)浸料，上述吸波預(yù)浸料包括纖維基體和分散在上述纖維基體中的吸波材料分散體，上述吸波材料分散體包括樹脂和吸波金屬粉，上述吸波金屬粉與上述樹脂的重量比為3:2～4:1，上述吸波金屬粉的粒徑為0.8～1.0μm，上述吸波預(yù)浸料中上述吸波金屬粉的含量為65～85wt％。

進一步地，上述樹脂為環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂與氰酸酯樹脂中的一種或多種。

進一步地，上述纖維基體為芳綸纖維布、石英纖維與玻璃纖維中的一種或多種。

進一步地，上述吸波金屬粉為HF型金屬粉或TGSW型金屬粉。

進一步地，上述TGSW型金屬粉與上述樹脂的重量比為3:2～7:3。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種吸波超材料，該吸波超材料包括基材和導電幾何結(jié)構(gòu)，所述基材為任一項上述的吸波預(yù)浸料。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種方艙壁板，該方艙壁板包括由外至內(nèi)依次設(shè)置的外蒙皮、吸波夾心層、保溫材料層和內(nèi)蒙皮，所述吸波夾心層包括底層、吸波中間層和頂層，所述吸波中間層為任一項上述的吸波預(yù)浸料或上述的吸波超材料。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種吸波預(yù)浸料的制作方法上述制作方法包括：步驟S1，采用上述的制作方法制作膠膜；步驟S2，在兩卷相鄰的膠膜之間放置纖維布，形成三層夾心結(jié)構(gòu)；步驟S3，對上述三層夾心結(jié)構(gòu)進行輥壓，上述輥壓的壓力為0.2～0.4MPa，上述輥壓的溫度為60～80℃；以及步驟S4，使輥壓后的上述膠膜與上述纖維布分離，得到上述吸波預(yù)浸料。

進一步地，上述膠膜中吸波金屬粉相對于上述纖維布的用量為0.0468～00663g/cm²。

進一步地，上述步驟S2和上述步驟S3在上述三層夾心結(jié)構(gòu)被牽引運行的條件下進行，上述三層夾心結(jié)構(gòu)的運行速度為2～4m/min。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，將吸波金屬粉分散在樹脂基體中形成膠膜，其中的吸波金屬粉的使用量相對于樹脂基體的使用量較大，因此，該膠膜能夠提供較多的具有吸波性能的吸波金屬粉；進一步利用該膠膜作為吸波預(yù)浸料的吸波材料的供體將膠膜中的吸波金屬粉轉(zhuǎn)移至纖維基體中，使得吸波預(yù)浸料中的吸波金屬粉的含量也相對于現(xiàn)有技術(shù)有明顯提高；且將吸波金屬粉以膠膜作為供體再進入纖維基體中，不僅使得操作工藝簡化，而且使得吸波金屬粉在纖維基體中均勻分散。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施例提供的吸波預(yù)浸料的制作工藝流程示意圖；

圖2示出了實施例1至3所采用的吸波金屬粉的電磁性能示意圖；以及

圖3示出了實施例8的反射率測試結(jié)果示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中吸波預(yù)浸料的吸波材料含量較低的問題，對吸波材料和吸波工藝進行了研究，在一種典型的實施方式中，提供了一種膠膜，該膠膜包括樹脂基體和分散在樹脂基體中的吸波金屬粉，吸波金屬粉與樹脂基體的重量比為3:2～4:1，該吸波金屬粉的粒徑為0.8～1.0μm。

將吸波金屬粉分散在樹脂基體中形成膠膜，其中的吸波金屬粉的使用量相對于樹脂基體的使用量較大，因此該膠膜能夠提供較多的具有吸波性能的吸波金屬粉；進一步利用該膠膜作為吸波預(yù)浸料的吸波材料的供體將膠膜中的吸波金屬粉轉(zhuǎn)移至纖維基體中，使得吸波預(yù)浸料中的吸波金屬粉的含量也相對于現(xiàn)有技術(shù)有明顯提高；且將吸波金屬粉以膠膜作為供體再進入纖維基體中，不僅使得操作工藝簡化，而且使得吸波金屬粉在纖維基體中均勻分散。

本申請膠膜中所采用的樹脂基體可以為本領(lǐng)域常規(guī)的熱塑性樹脂或熱固性樹脂，為了有較好的耐溫性能，優(yōu)選上述樹脂基體為環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂與氰酸酯樹脂中的一種或多種。

目前市場上的常規(guī)吸波金屬粉均可考慮作為本申請的吸波金屬粉使用，為了使得吸波金屬粉在樹脂基體中更易分散，分散效果更好，且為了使所提供的膠膜的吸波能力更好，優(yōu)選上述吸波金屬粉為HF型金屬粉或TGSW型金屬粉，上述TGSW型金屬粉與上述樹脂基體的重量比為3:2～7:3。

在本申請另一種典型的實施方式中，提供了一種上述的膠膜的制作方法，該制作方法包括：將樹脂基體在60～120℃℃的溫度下熱熔后，與吸波金屬粉通過600～2000r/min的攪拌速度攪拌混合，形成預(yù)混料；采用流延法將預(yù)混料制成膠膜。

將樹脂基體在上述溫度下熱熔后，樹脂基體的流動性和分子的活性較高，因此在將其與吸波金屬粉攪拌混合的過程中，吸波金屬粉能夠以較快的速度分散在樹脂基體中，且利用600～2000r/min的攪拌速度不僅能夠進一步加快分散過程還能夠優(yōu)化分散效果，使得吸波金屬粉盡可能均勻分散在樹脂基體中；進一步采用流延法將預(yù)混料制成膠膜，將形成的預(yù)混料壓成片狀。

本申請實施上述流延法的過程可以參考現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)的流延法流程，優(yōu)選流延法實施過程中，控制流延速度在2～4m/min之間。

在本申請又一種典型的實施方式中，提供了一種吸波預(yù)浸料，該吸波預(yù)浸料包括纖維基 體和分散在纖維基體中的吸波材料分散體，吸波材料分散體包括樹脂和吸波金屬粉，吸波金屬粉與樹脂的重量比為3:2～4:1，吸波金屬粉的粒徑為0.8～1.0μm，吸波預(yù)浸料中吸波金屬粉的含量為60～85wt％。

上述吸波預(yù)浸料中的吸波金屬粉含量較多，且在纖維基體中分散因此使得該吸波預(yù)浸料的吸波性能較好；且上述吸波金屬粉的含量與纖維基體和樹脂相配合，保持了預(yù)浸料原有的柔軟可變形的特點。

在本申請一種優(yōu)選的實施例中，上述樹脂為環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂與氰酸酯樹脂中的一種或多種。上述纖維基體為芳綸纖維布、石英纖維與玻璃纖維中的一種或多種。進一步優(yōu)選上述樹脂為環(huán)氧樹脂，纖維基體為芳綸纖維布，環(huán)氧樹脂與芳綸纖維布的配合性能較好，能夠保持預(yù)浸料良好的柔軟可變形的特點。

與膠膜選擇吸波金屬粉的理由相同，上述吸波預(yù)浸料的吸波金屬粉優(yōu)選為HF型金屬粉或TGSW型金屬粉，進一步優(yōu)選TGSW型金屬粉與樹脂的重量比為3:2～7:3。

在本申請又一種典型的實施方式中，提供了一種吸波超材料，包括基材和導電幾何結(jié)構(gòu)，基材為上述的吸波預(yù)浸料。將本申請的吸波預(yù)浸料應(yīng)用到現(xiàn)有技術(shù)的吸波超材料的基材中，不僅使得吸波超材料的具有導電幾何結(jié)構(gòu)的吸波效果還使得基材具有吸波效果，因此與不同的導電幾何結(jié)構(gòu)進行配合，使得吸波超材料所吸收的波長范圍更寬泛，進一步拓展了吸波超材料的應(yīng)用范圍。

在本申請又一種典型的實施方式中，提供了一種方艙壁板，包括由外至內(nèi)依次設(shè)置的外蒙皮、吸波夾心層、保溫材料層和內(nèi)蒙皮，吸波夾心層包括底層、吸波中間層和頂層，吸波中間層上述的吸波預(yù)浸料或上述的吸波超材料。將本申請吸波預(yù)浸料或吸波超材料應(yīng)用于方艙壁板中，使得方艙壁板對雷達的屏蔽效果更好。

在本申請又一種典型的實施方式中，提供了一種吸波預(yù)浸料的制作方法，該制作方法包括：步驟S1，采用本申請上述的制作方法制作膠膜；步驟S2，在兩卷相鄰的膠膜之間放置纖維布，形成三層夾心結(jié)構(gòu)；步驟S3，對三層夾心結(jié)構(gòu)進行輥壓，輥壓的壓力為0.2～0.4MPa，輥壓的溫度為60～80℃；以及步驟S4，使輥壓后的膠膜與纖維布分離，得到吸波預(yù)浸料。

利用本申請前述制作方法制作的膠膜中，吸波金屬粉在膠膜中含量較高且分散較為均勻，因此對其進行輥壓將其中的吸波金屬粉和樹脂基體輥壓至纖維布中時，使得吸波金屬粉在纖維布中的分布也相對均勻；而通過進一步控制輥壓的溫度和壓力，使得膠膜中的樹脂呈流動狀態(tài)，吸波金屬粉在輥壓壓力以及樹脂流動的雙重作用下將會盡可能多地進入纖維布中，進而增加了纖維布中的吸波金屬粉的含量，使得最終得到吸波預(yù)浸料中的吸波金屬粉含量較多。通過上述制作方法的過程可知，該制作方法相對于現(xiàn)有的制作方法簡單、工藝流程也容易控制。

為了使所得到的吸波預(yù)浸料中的吸波金屬粉含量盡可能地高，在60～85wt％之間，優(yōu)選上述膠膜中吸波金屬粉相對于纖維布的用量為0.0468～00663g/cm²。

在本申請一種優(yōu)選的實施例中，上述步驟S2和步驟S3在三層夾心結(jié)構(gòu)被牽引運行的條件下進行，三層夾心結(jié)構(gòu)的運行速度為2～4m/min。上述制作方法的實施可以參考圖1，在牽引運行的條件下實施上述步驟，使所形成的吸波預(yù)浸料中的吸波金屬粉含量較為均勻，且使得上述各步驟的實施容易控制。

以下將結(jié)合實施例和對比例，進一步說明本發(fā)明的有益效果。

實施例1

將環(huán)氧樹脂在80℃下熱熔后，與吸波金屬粉以2:3重量比通過2000r/min的攪拌速度攪拌混合，形成預(yù)混料；采用流延機設(shè)備實施流涎法將預(yù)混料制成連續(xù)成卷膠膜，流延法實施過程中控制流延速度為2m/min。其中，環(huán)氧樹脂由昆山裕博復合材料有限公司生產(chǎn)，吸波金屬粉采用德國巴斯夫公司生產(chǎn)超細HF型金屬粉，該超細HF型金屬粉的電磁性能如圖2所示，粒徑在0.8～1.0μm之間。

將膠膜置于開卷裝置，上下各一卷，在兩卷膠膜中間放置纖維布形成三層夾心結(jié)構(gòu)，將三層夾心結(jié)構(gòu)牽引，三層夾心結(jié)構(gòu)的運行速度2m/min；其中，纖維布是由杜邦公司生產(chǎn)的芳綸纖維。

經(jīng)過浸膠機輥壓，輥壓的溫度60℃，輥壓的壓力0.4MPa，將膠膜中的樹脂與鐵粉壓入纖維布中；繼續(xù)牽引、收卷，得到實施例1的吸波預(yù)浸料。

實施例2和3

環(huán)氧樹脂由昆山裕博復合材料有限公司生產(chǎn)，吸波金屬粉采用德國巴斯夫公司生產(chǎn)超細HF型金屬粉，該超細HF型金屬粉的電磁性能如圖2所示，粒徑在0.8～1.0μm之間。纖維布是由杜邦公司生產(chǎn)的芳綸纖維。實施過程與實施例1相同,具體的用量和操作參數(shù)見表1。

實施例4至7

環(huán)氧樹脂由昆山裕博復合材料有限公司生產(chǎn)，吸波金屬粉采用江蘇泰州拓谷超細粉體有限公司生產(chǎn)的TGSW金屬粉，該TGSW金屬粉的電磁性能如圖3所示，粒徑在0.8～1.0μm之間。纖維布是由杜邦公司生產(chǎn)的芳綸纖維。實施過程與實施例1相同，具體的用量和操作參數(shù)見表1。

實施例8

樹脂由合肥華越新材料科技有限公司生產(chǎn)的聚氨酯樹脂，吸波金屬粉采用德國巴斯夫公司生產(chǎn)超細HF型金屬粉，該超細HF型金屬粉的電磁性能如圖2所示，粒徑在0.8～1.0μm之間。纖維布是由杜邦公司生產(chǎn)的芳綸纖維。實施過程與實施例1相同，具體的用量和操作參數(shù)見表1。

實施例9

環(huán)氧樹脂由昆山裕博復合材料有限公司生產(chǎn)，吸波金屬粉采用江蘇泰州拓谷超細粉體有 限公司生產(chǎn)，其粒徑在0.8～1.0μm之間。纖維布是由杜邦公司生產(chǎn)的芳綸纖維。實施過程與實施例1相同，具體的用量和操作參數(shù)見表1。

對比例1至5

環(huán)氧樹脂由昆山裕博復合材料有限公司生產(chǎn)，吸波金屬粉采用江蘇泰州拓谷超細粉體有限公司生產(chǎn)的TGSW金屬粉，該TGSW金屬粉的電磁性能如圖3所示。纖維布是由杜邦公司生產(chǎn)的芳綸纖維。實施過程與實施例1相同，具體的用量和操作參數(shù)見表1。

對比例6

利用吳健等人在“吸波復合材料預(yù)浸料制備工藝研究”的雙槽輥式涂膠法與噴涂浸膠法組合制備吸波預(yù)浸料，其中，原料中環(huán)氧樹脂與TGSW金屬粉的比例為1:3，將環(huán)氧樹脂的在80℃下熱熔形成樹脂膠液，然后，取2/3體積的樹脂膠液與TGSW金屬粉通過1300r/min的攪拌速度攪拌混合，形成吸波膠液，并置于膠桶中；按照該文獻圖2的流程即：將纖維布分別從放布輥放出后，經(jīng)張緊導向輥至涂膠輥，在壓輥的壓力作用下，樹脂膠液被分別涂到兩塊纖維布的面，完成了預(yù)浸法浸膠工藝；此時，控制系統(tǒng)啟動噴涂系統(tǒng)工作，將膠桶中的吸波膠液按0.03～0.2加侖/分的流量、1～50巴的壓力霧化沉積在右側(cè)纖維部的上表面，形成了吸收劑均勻分布的吸波膠液層，完成了噴涂法浸膠工藝；兩側(cè)的纖維布再經(jīng)壓輥擠壓復合，吸波膠液層恰好包孵于兩塊纖維布之間，形成了夾芯結(jié)構(gòu)的吸波預(yù)浸料，經(jīng)張緊導向輥至收布輥。

對比例7

環(huán)氧樹脂由昆山裕博復合材料有限公司生產(chǎn)，碳纖維采用T700。纖維布是由杜邦公司生產(chǎn)的芳綸纖維。實施過程與實施例1相同，具體的用量和操作參數(shù)見表1。

對比例8

環(huán)氧樹脂由昆山裕博復合材料有限公司生產(chǎn)，吸波金屬粉采用江蘇泰州拓谷超細粉體有限公司生產(chǎn)的TGSW金屬粉，該TGSW金屬粉的電磁性能如圖3所示，粒徑在0.5～0.7μm之間。纖維布是由杜邦公司生產(chǎn)的芳綸纖維。實施過程與實施例1相同，具體的用量和操作參數(shù)見表1。

將各實施例和對比例得到的吸波預(yù)浸料裁成300mm*300mm疊層后，150℃下運用真空袋成型工藝制備反射率測試樣品，樣品的厚度是1mm。吸波金屬粉含量以精密天平方法測量，反射率測試以GJB2038-94為準，吸波預(yù)浸料的柔韌性采用高精密拉力試驗機檢測，檢測結(jié)果見表2和圖3，圖3表示實施例8對應(yīng)的反射率的測試結(jié)果圖，表2中的反射率均是指在1GHz時的反射率。

表1

表2

從上述實施例的實施、表1表2與圖3的數(shù)據(jù)可以看出，尤其是實施例6和對比例1、對比例2的數(shù)據(jù)對比可以看出，本申請通過對樹脂基體以及吸波金屬粉用量的嚴格限定，保證了所形成的吸波預(yù)浸料的吸波性能和柔軟性能；其次，通過實施例6和對比例2、對比例3、對比例4以及對比例5的比較可以看出，本申請通過對吸波預(yù)浸料的各實施工藝參數(shù)的限定，保證了吸波預(yù)浸料中吸波金屬粉的含量和均勻分散性，進而使得反射率得到明顯改善，即保證了吸波預(yù)浸料的吸波性能。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

將吸波金屬粉分散在樹脂基體中形成膠膜，其中的吸波金屬粉的使用量相對于樹脂基體的使用量較大，因此該膠膜能夠提供較多的具有吸波性能的吸波金屬粉；進一步利用該膠膜作為吸波預(yù)浸料的吸波材料的供體通過輥壓等方式將膠膜中的吸波金屬粉壓入預(yù)浸料的纖維基體中，使得吸波預(yù)浸料中的吸波金屬粉的含量也相對于現(xiàn)有技術(shù)有明顯提高；且將吸波金屬粉以膠膜作為供體再進入纖維基體中，不僅使得操作工藝簡化，而且使得吸波金屬粉在纖維基體中均勻分散；

利用本申請前述制作方法制作的膠膜中，吸波金屬粉在膠膜中含量較高且分散較為均勻，因此對其進行輥壓將其中的吸波金屬粉和樹脂基體輥壓至纖維布中時，使得吸波金屬粉在纖維布中的分布也相對均勻；而通過進一步控制輥壓的溫度和壓力，使得膠膜中的樹脂呈流動狀態(tài)，吸波金屬粉在輥壓壓力以及樹脂流動的雙重作用下將會盡可能多地進入纖維布中，進而增加了纖維布中的吸波金屬粉的含量，使得最終得到吸波預(yù)浸料中的吸波金屬粉含量較多。通過上述制作方法的過程可知，該制作方法相對于現(xiàn)有的制作方法簡單、工藝流程也容易控制。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。