本發(fā)明涉及一類熱塑性樹脂泡沫角錐高性能高阻燃吸波材料及其設計、制造方法，熱塑性樹脂主要為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等樹脂。吸波材料外形是通過電磁仿真設計手段確定，其材料在頻段200mhz至500mhz之間吸波性能優(yōu)于常規(guī)軟質(zhì)聚氨酯浸碳類吸波材料，其吸收值在-40db～-50db之間。

背景技術：

微波暗室用吸波材料以軟質(zhì)聚氨酯開孔泡沫作為基材，然后切割成角錐狀，通過將吸收電磁波的阻燃涂料浸漬在聚氨酯泡沫內(nèi)，烘干等工藝制成，然后通過膠粘劑安裝在暗室內(nèi)。具體實施方式是通過將配制好的吸波阻燃涂料浸漬擠壓在軟質(zhì)聚氨酯泡沫體內(nèi)，經(jīng)過烘干制得，但由于涂料內(nèi)含有膠粘劑，吸波材料烘干后，吸收劑、阻燃劑等物質(zhì)膠粘在聚氨酯泡沫孔隙間，由于此種加工工藝是造成吸波材料內(nèi)吸收劑、阻燃劑分布不勻，批量化生產(chǎn)的一致性較差，同時，由于在浸漬和烘干工序中，材料尺寸膨脹、收縮不一，導致最終吸波材料成品尺寸公差很大，且吸波材料隨著使用年限增加，膠粘劑逐漸老化，從而造成了附著的吸收劑、阻燃劑等易脫落，易出現(xiàn)老化沉頭或彎頭等現(xiàn)象，導致產(chǎn)品吸波性能、阻燃性能出現(xiàn)下降，使用環(huán)境污染嚴重，對于要求潔凈的試驗環(huán)境無法保證。同時，高度較高的吸波材料(1000mm以上)由于自身重量，一般在使用2年后，吸波材料易產(chǎn)生彎頭現(xiàn)象，暗室的美觀性變差，整體性能受到影響；同時材料內(nèi)部的電磁吸波劑和阻燃劑存在與基體材料中附著力變小，成品聚氨酯吸波材料在運輸和搬運過程中吸波劑、阻燃劑等容易掉粉和脫落，而且隨著使用年限的增加。而通過高壓水蒸氣、二氧化碳臨界氣體等方式實現(xiàn)的熱塑性樹脂泡沫角錐吸波材料能夠徹底解決上述問題。通常而言，微波暗室用軟質(zhì)聚氨酯泡沫角錐吸波材料的性能與其高度存在一定確定的關系，其關系如圖5顯示，其中h為角錐吸波材料高度，λ為空間電磁波波長，r為反射率(吸波材料吸收值)。圖中曲線表明軟質(zhì)聚氨酯角錐吸波材料的吸收值(反射率r)增加，雖然通過增加材料高度提升吸收性能，但其結(jié)果會大大增加制造成本以及對加工設備提出更苛刻的要求及實施條件；并且吸收性能提高幅度受限于材料的高度與電磁波波長比值。一種高性能的角錐吸波材料有待開發(fā)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高性能的角錐吸波材料，克服軟質(zhì)聚氨酯吸波材料的不足，能在相同高度下提高角錐吸波材料在低頻200～500mhz的r值。

本發(fā)明所述的高性能角錐吸波材料，是一種熱塑性樹脂泡沫角錐高性能吸波材料，其微波吸收性能為：吸波材料高度與空間電磁波波長之比(h/λ)為1時，材料反射率r為-40db；h/λ＝1.5～1.6時，r為-44db～47db；h/λ＝3.0～3.2時，r為-50db～-54db。所述熱塑性樹脂泡沫角錐吸波材料的反射率r與h/λ關系遵循圖6的曲線規(guī)律。

本發(fā)明中，吸波材料的材質(zhì)為熱塑性能材質(zhì)，其表面電阻值范圍在600至1500歐姆之間。所述熱塑性能材質(zhì)優(yōu)選聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯。

本發(fā)明中，所述吸波材料的氧指數(shù)為26％及以上。

本發(fā)明中，所述吸波材料的原料組成重量百分比：熱塑性樹脂55％～70％；高結(jié)構(gòu)型超導碳黑10％～15％；阻燃劑為20％～30％；材料的發(fā)泡倍率為15p～30p之間，材料重量范圍2.8～3.6kg/pcs。所述高結(jié)構(gòu)型超導碳黑為科琴ec-300j和ec-600jd優(yōu)選ec-600jd；主要阻燃劑為含溴85％溴化阻燃劑優(yōu)選十溴二苯乙烷類衍生物；協(xié)同阻燃劑為三氧化二銻；兩者復配重量比例為3:1至2:1。

本發(fā)明還公開了所述熱塑性樹脂泡沫角錐高性能吸波材料的設計方法，按照以下性能要求設計模具與原料配比，所述性能要求為：吸波材料高度與空間電磁波波長之比(h/λ)為1時，材料反射率r為-40db；h/λ＝1.5～1.6時，r為-44db～47db；h/λ＝3.0～3.2時，r為-50db～-54db。

本發(fā)明進一步公開了所述熱塑性樹脂泡沫角錐高性能吸波材料的制造方法，是以熱塑性樹脂顆粒為基材、使用高結(jié)構(gòu)型的超導電碳黑(電磁波吸收劑)以及高效阻燃劑復配熔融擠出造粒、超臨界氣體溶脹顆粒處理工藝、高壓水蒸氣顆粒發(fā)泡成型。

本發(fā)明的熱塑性樹脂泡沫角錐吸波材料設計要求及制造方法并不遵循現(xiàn)有技術中圖5的曲線，而是實現(xiàn)如圖6中的關系曲線。圖6顯示熱塑性樹脂泡沫吸波材料的吸收性能遠遠好于軟質(zhì)聚氨酯吸波材料的性能。兩者相同高度的吸波材料，熱塑性樹脂泡沫吸波材料的電性能提高7～8db，是一類適合微波暗室使用的高性能吸波材料。其代表產(chǎn)品熱塑性樹脂泡沫1600mm吸波材料在200mhz吸收值為-40db；300mhz吸收值為-47db。本發(fā)明首次實現(xiàn)了高性能熱塑性樹脂泡沫角錐吸波材料的制造，材料阻抗與空間電磁波阻抗相互匹配達到理想狀態(tài)，實現(xiàn)了該材料高度與電磁波波長之比(h/λ)為1時，材料反射率r為-40db；h/λ＝1.5～1.6時,r為-45db；h/λ＝3.0～3.2時,r為-50db。

附圖說明

圖1實施例1熱塑性泡沫角錐材料高度1600在30mhz～1000mhz垂直反射率圖。

圖2實施例2熱塑性泡沫角錐材料高度1600在30mhz～1000mhz垂直反射率圖。

圖3實施例3熱塑性泡沫角錐材料高度1600在30mhz～1000mhz垂直反射率圖。

圖4實施例4熱塑性泡沫角錐材料高度1200在30mhz～1000mhz垂直反射圖。

圖5是軟質(zhì)聚氨酯泡沫角錐吸波材料反射率r與h/λ的相互關系圖。

圖6中本發(fā)明熱塑性泡沫角錐吸波材料反射率r與h/λ的相互關系圖。

具體實施方式

實施例1

按重量稱取高粘度聚乙烯顆粒2450份，高結(jié)構(gòu)導電碳黑350份，阻燃劑700份，采用錐形單螺桿擠出熱塑性聚乙烯粒子。顆粒經(jīng)過孔徑3mm震動篩去除大顆粒后，將顆粒通過超臨界二氧化碳液體溶脹減壓膨脹，獲得可發(fā)泡型阻燃導電顆粒。將可發(fā)泡型阻燃導電顆粒在模具中通過高壓水蒸汽穿透顆粒內(nèi)部，形成內(nèi)外壓力差，顆粒膨脹相互擠壓融合成高度為1600毫米的熱塑性泡沫角錐吸波材料，材料密度為55kg/m³，材料氧指數(shù)為27.1％。采用低頻同軸法反射率的方法測試熱塑性泡沫角錐吸波材料，材料高度為1600毫米。在30mhz～1000mhz的頻段測試；材料的電波反射率曲線如圖1。圖1曲線測試結(jié)果表明，材料在188mhz左右時材料的吸收值為-40db，300mhz時吸收值為-47db,600mhz時吸收值為-52db。這些頻率的轉(zhuǎn)算成空間電磁波波長(λ)后與材料高度(h)比值滿足h/λ＝1時，材料反射率r為-40db；h/λ＝1.5-1.6時,r為-45db；h/λ＝3.0-3.2時,r為-50db，實現(xiàn)發(fā)泡聚乙烯泡沫角錐吸波材料高性能設計要求。

實施例2

按重量稱取高熔體強度聚丙烯烯顆粒2080份，高結(jié)構(gòu)導電碳黑480份，阻燃劑640份，采用錐形單螺桿擠出造粒。顆粒經(jīng)過孔徑3mm震動篩去除大顆粒后，將顆粒通過超臨界二氧化碳液體溶脹減壓膨脹，獲得可發(fā)泡型阻燃導電顆粒。將可發(fā)泡型阻燃導電顆粒在模具中通過高壓水蒸汽穿透顆粒內(nèi)部，形成內(nèi)外壓力差，顆粒膨脹相互擠壓融合成高度為1600毫米的熱塑性泡沫角錐吸波材料，材料密度為53kg/m³，材料氧指數(shù)26.7％。采用低頻同軸法反射率的方法測試熱塑性泡沫角錐吸波材料，材料高度為1600毫米。在30mhz～1000mhz的頻段測試；材料的電波反射率曲線如圖2。圖2曲線測試結(jié)果表明，材料在188mhz左右時材料的吸收值為-41db，300mhz時吸收值為-47db,600mhz時吸收值為-53db。這些頻率的轉(zhuǎn)算成空間電磁波波長(λ)后與材料高度(h)比值滿足h/λ＝1時，材料反射率r為-40db；h/λ＝1.5-1.6時,r為-45db；h/λ＝3.0-3.2時,r為-50db，實現(xiàn)發(fā)泡聚丙烯泡沫角錐吸波材料高性能設計要求。

實施例3

按重量稱取聚苯乙烯顆粒1540份，高結(jié)構(gòu)導電碳黑420份，阻燃劑840份，采用錐形單螺桿擠出造粒。顆粒經(jīng)過孔徑3mm震動篩去除大顆粒后，將顆粒通過超臨界二氧化碳液體溶脹減壓膨脹，獲得可發(fā)泡型阻燃導電顆粒。將可發(fā)泡型阻燃導電顆粒在模具中通過高壓水蒸汽穿透顆粒內(nèi)部，形成內(nèi)外壓力差，顆粒膨脹相互擠壓融合成高度為1600毫米的熱塑性泡沫角錐吸波材料，材料密度為46kg/m³，材料氧指數(shù)28.5％。采用低頻同軸法反射率的方法測試熱塑性泡沫角錐吸波材料，材料高度為1600毫米。在30mhz～1000mhz的頻段試；材料的電波反射率曲線如圖3。圖3曲線測試結(jié)果表明，材料在188mhz左右時材料的吸收值為-42db，300mhz時吸收值為-46db,600mhz時吸收值為-52db。這些頻率的轉(zhuǎn)算成空間電磁波波長(λ)后與材料高度(h)比值滿足h/λ＝1時，材料反射率r為-40db；h/λ＝1.5-1.6時,r為-45db；h/λ＝3.0-3.2時,r為-50db，實現(xiàn)發(fā)泡聚苯乙烯泡沫角錐吸波材料高性能設計要求。

實施例4

按重量稱取聚苯乙烯顆粒1155份，高結(jié)構(gòu)導電碳黑315份，阻燃劑630份，采用錐形單螺桿擠出造粒。顆粒經(jīng)過孔徑3mm震動篩去除大顆粒后，將顆粒通過超臨界二氧化碳液體溶脹減壓膨脹，獲得可發(fā)泡型阻燃導電顆粒。將可發(fā)泡型阻燃導電顆粒在模具中通過高壓水蒸汽穿透顆粒內(nèi)部，形成內(nèi)外壓力差，顆粒膨脹相互擠壓融合成高度為1200毫米的熱塑性泡沫角錐吸波材料，材料密度46kg/m³，材料氧指數(shù)28.5％。采用低頻同軸法反射率的方法測試熱塑性泡沫角錐吸波材料，材料高度為1200毫米。在30mhz～1000mhz的頻段試；材料的電波反射率曲線如圖4。圖4曲線測試結(jié)果表明，材料在250mhz左右時材料的吸收值為-40db，400mhz時吸收值為-45db,800mhz時吸收值為-52db。這些頻率的轉(zhuǎn)算成空間電磁波波長(λ)后與材料高度(h)比值滿足h/λ＝1時，材料反射率r為-40db；h/λ＝1.5-1.6時,r為-45db；h/λ＝3.0-3.2時,r為-50db，實現(xiàn)發(fā)泡聚苯乙烯泡沫角錐吸波材料高性能設計要求。