本發(fā)明涉及吸波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)配優(yōu)化的纖維吸波材料。
本發(fā)明屬于在先申請(qǐng)“一種纖維吸波材料”的專利布局中的一件重要發(fā)明。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對(duì)環(huán)境的影響日益增大。在機(jī)場(chǎng)、機(jī)航班因電磁波干擾無(wú)法起飛而誤點(diǎn)；在醫(yī)院、移動(dòng)電話常會(huì)干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。
碳纖維具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。早期研究中，碳纖維作為樹(shù)脂增強(qiáng)體加入，添加的碳纖維量達(dá)40％甚至更多，這種碳纖維復(fù)合材料對(duì)電磁波幾乎是全反射，只有經(jīng)過(guò)特殊處理的碳纖維才具有一定的吸波性能。其處理方法主要有：將碳纖維的橫截面做成三葉形或有棱角的方形等異型截面；制備螺旋型纖維：對(duì)其進(jìn)行表面改性，在其表面涂覆含有電磁損耗介質(zhì)的樹(shù)脂，沉積一層微小孔穴的碳粉，噴涂鎳或氟化物處理等；采用低溫?zé)铺囟妼?dǎo)率的纖維。
但上述處理方法技術(shù)繁瑣，且導(dǎo)致成本上升較多。近年來(lái)，隨著碳纖維的出現(xiàn)，因?yàn)閮?yōu)秀的性能，在各個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種復(fù)配優(yōu)化的纖維吸波材料，能夠使得材料吸波性能優(yōu)異。
本申請(qǐng)人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)纖維束形成豎向的陣列結(jié)構(gòu)，吸波主材料接枝/吸附/涂覆/混雜在所述纖維束上進(jìn)而形成陣列，陣列之間的結(jié)構(gòu)填充有反射/第二吸波材料，所述結(jié)構(gòu)通過(guò)樹(shù)脂基體形成，樹(shù)脂中混有各種添加劑。該結(jié)構(gòu)能使得吸波效果產(chǎn)生加成效果，形成協(xié)同效應(yīng)。發(fā)明人對(duì)各個(gè)要素進(jìn)行了優(yōu)化并進(jìn)行了專利布局，以使得各個(gè)方案滿足不同的需求或適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景及價(jià)格要求。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種復(fù)配優(yōu)化的纖維吸波材料，其組成按重量份包括：
環(huán)氧樹(shù)脂基體 20-40
聚苯胺 10-20
固化劑 2-10
碳纖維束 10-30
玻璃纖維束 10-20，
Fe3O4微波吸收劑 5-15
碳納米管 10-20
石英/炭黑復(fù)合粉體 5-10；其中，
所述碳纖維與玻璃纖維均為纖維束結(jié)構(gòu)，所述碳纖維與玻璃纖維束垂直間隔交錯(cuò)分散在樹(shù)脂基體中，形成等間距的陣列，所述間距不超過(guò)10mm，所述Fe3O4微波吸收劑分散在所述碳纖維和玻璃纖維束上，所述石墨和碳納米管均勻分散在所述環(huán)氧樹(shù)脂中。
本發(fā)明經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，所述纖維雜亂無(wú)序分散在環(huán)氧樹(shù)脂中，或橫向分散在環(huán)氧樹(shù)脂中，其吸波效果均劣于本發(fā)明的垂直分散。本發(fā)明的所述纖維束間隔交錯(cuò)垂直分散，相較于單一材料的分散，其吸波效能明顯提高。
本發(fā)明采用價(jià)格低廉易得的玻璃纖維替代價(jià)格昂貴的碳纖維后，由于玻璃纖維的吸波性能弱于碳纖維，因此為保證材料整體的性能不下降或者下降不多，本發(fā)明對(duì)吸波顆粒進(jìn)行了優(yōu)化。經(jīng)過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)，將所述石英/炭黑復(fù)合粉體和碳納米管分散在樹(shù)脂中，而吸收劑通過(guò)分散在纖維束上進(jìn)而形成陣列，該獨(dú)特結(jié)構(gòu)與玻璃纖維束配合，會(huì)增加吸波性能。
由于碳納米管單獨(dú)使用，其吸波性能難以滿足要求，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將碳納米管與石英/炭黑復(fù)合粉體混合使用時(shí)，能夠顯著提高碳納米管的吸波性能。
所述石英/炭黑復(fù)合材料的制備方法如下：
(1)按照比例將石英粉和炭黑放入球磨機(jī)，球磨4-6小時(shí)，得到粉料；
(2)加入占粉料質(zhì)量20-30wt％的水玻璃，再加入占粉料質(zhì)量20-30wt的濃度為8-12wt％的聚乙烯醇，攪拌混合均勻后，壓制成型；
(3)將所述成型得到的成型制品加熱到180-220℃，恒溫至少3小時(shí)；
(4)將熱處理后的成型件粉碎成粉末，得到所述石英/炭黑復(fù)合材料。
為增加所述吸波材料的性能，本發(fā)明對(duì)所述環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑也做了進(jìn)一步優(yōu)化。
優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹(shù)脂基體原料按重量份組成如下：含磷環(huán)氧樹(shù)脂60-80份，端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂5-11份。
本發(fā)明采用聚苯胺摻雜在環(huán)氧樹(shù)脂中，由于聚苯胺本身具備吸波性能，能作為吸波材料使用，其在環(huán)氧樹(shù)脂中，不僅僅起到吸波作用，還起到分散共混作用。
優(yōu)選的，所述固化劑由含氮酚醛樹(shù)脂、苯酚型酚醛樹(shù)脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1組成。
本發(fā)明采用特定的樹(shù)脂、固化劑與吸波材料配合，并采用特定的復(fù)合纖維束排列方向，及采用吸波材料形成陣列，使得各個(gè)要素之間產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，來(lái)提高材料的吸波性能。本發(fā)明的吸波材料從10-18GHz都有大于-30dB的反射衰減。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種復(fù)配優(yōu)化的纖維吸波材料，其組成按重量份包括：
環(huán)氧樹(shù)脂基體 20
聚苯胺 20
固化劑 2
碳纖維束 10
玻璃纖維束 10，
Fe3O4微波吸收劑 15
碳納米管 10
石英/炭黑復(fù)合粉體 10；其中，
所述碳纖維與玻璃纖維均為纖維束結(jié)構(gòu)，所述碳纖維與玻璃纖維束垂直間隔交錯(cuò)分散在樹(shù)脂基體中，形成等間距的陣列，所述間距不超過(guò)10mm，所述Fe3O4微波吸收劑分散在所述碳纖維和玻璃纖維束上，所述石墨和碳納米管均勻分散在所述環(huán)氧樹(shù)脂中。
所述環(huán)氧樹(shù)脂基體原料按重量份組成如下：含磷環(huán)氧樹(shù)脂60-80份，端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂5-11份。
所述固化劑由含氮酚醛樹(shù)脂、苯酚型酚醛樹(shù)脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1組成。
實(shí)施例2
一種復(fù)配優(yōu)化的纖維吸波材料，其組成按重量份包括：
環(huán)氧樹(shù)脂基體 40
聚苯胺 10
固化劑 10
碳纖維束 30
玻璃纖維束 10，
Fe3O4微波吸收劑 15
碳納米管 10
石英/炭黑復(fù)合粉體 10；其中，
所述碳纖維與玻璃纖維均為纖維束結(jié)構(gòu)，所述碳纖維與玻璃纖維束垂直間隔交錯(cuò)分散在樹(shù)脂基體中，形成等間距的陣列，所述間距不超過(guò)10mm，所述Fe3O4微波吸收劑分散在所述碳纖維和玻璃纖維束上，所述石墨和碳納米管均勻分散在所述環(huán)氧樹(shù)脂中。
所述環(huán)氧樹(shù)脂基體原料按重量份組成如下：含磷環(huán)氧樹(shù)脂60-80份，端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂5-11份。
所述固化劑由含氮酚醛樹(shù)脂、苯酚型酚醛樹(shù)脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1組成。
對(duì)比例1
采用單一玻璃纖維，其余與實(shí)施例1相同；
對(duì)比例2
采用單一經(jīng)過(guò)表面處理的碳纖維，其余與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3
四氧化三鐵分散于環(huán)氧樹(shù)脂而不是纖維束中，其余與對(duì)比文件1相同。
實(shí)施例4
省略石英/炭黑復(fù)合粉體，其余與實(shí)施例1相同。
對(duì)比例1-4所制備的吸波材料從10-18GHz都有小于-18dB的反射衰減，而實(shí)施例1-2的反射衰減均大于-30dB。由此說(shuō)明，相較于單一纖維束，本發(fā)明的混合纖維束間隔排列，效果提高更明顯，二者具備協(xié)同效應(yīng)。
對(duì)比例3與實(shí)施例1對(duì)比說(shuō)明，本發(fā)明通過(guò)將四氧化三鐵吸波材料分散/涂覆在纖維束上構(gòu)成陣列，與分散在環(huán)氧樹(shù)脂中的石英/炭黑復(fù)合粉體一起構(gòu)成陣列，該陣列產(chǎn)生協(xié)同作用。
對(duì)比例4與實(shí)施例1的對(duì)比說(shuō)明，本發(fā)明采用石英/炭黑復(fù)合粉體+碳納米管的組合，能有效實(shí)現(xiàn)與玻璃纖維的增益。