專利名稱：高性能微波吸收膠棉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型電子材料，特別是指一種對微波輻射的反射、透射和散射都很小的微波吸收材料。
近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，尤其是移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、電子信息、航空航天、廣播電視、醫(yī)療衛(wèi)生乃至日常生活中食品烹飪等事業(yè)的迅速發(fā)展，使人們生存空間中的微波輻射危害已日趨嚴(yán)重，引起了科技人員的關(guān)注和重視，并采取各種措施進(jìn)行綜合治理，以減小其危害。微波輻射的綜合治理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，通常采用以下兩種基本形式一是針對微波輻射源采取防護(hù)措施，即通過一定的工藝裝備把泄漏到空間的微波輻射盡可能降到最低點(diǎn)；二是針對已泄漏到環(huán)境危害人體健康和工作場所的微波輻射采取防護(hù)措施，使其盡可能降低危害。以上兩種基本形式的主要方法都是對微波輻射進(jìn)行屏蔽或吸收，或者同時(shí)實(shí)施屏蔽和吸收。
微波吸收材料是一類能夠有效吸收微波輻射的新型電子材料，其結(jié)構(gòu)形狀主要有單層或多層平板型微波吸收體和尖劈型微波吸收體(包括四棱角錐、楔形、圓錐、臺(tái)錐等外形)兩種，其制作方法都是將聚氨酯軟泡沫塑料材料浸漬于微波吸收涂料溶液中制成?，F(xiàn)在使用的平板型微波吸收體材料的微波吸收性能較差，吸收性能一般小于25分貝，而且適用頻率窄；尖劈型微波吸收體材料使用時(shí)要有足夠的高度，如角錐型吸收材料，其吸收率為50分貝時(shí)，角錐高度需250～300厘米，占據(jù)空間過大，成本太高，而且安裝不便，給實(shí)際應(yīng)用帶來困難。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有優(yōu)良吸收性能的微波吸收材料-高性能微波吸收膠棉，其微波吸收性能好、制造方法簡便、性能價(jià)格比高，且使用方便，有利于推廣應(yīng)用。
本實(shí)用新型的微波吸收膠棉是這樣實(shí)現(xiàn)的包括有基體和功能體，其特征在于其是用質(zhì)量輕、密度低的噴膠棉作為基體，并在該噴膠棉基體的表面及內(nèi)部空隙里高壓噴注有作為功能體的不同配比的微波吸收涂料所組成；且基體內(nèi)的微波吸收涂料的密度由表及里呈從小至大的無級(jí)漸進(jìn)變換。
其中作為基體的噴膠棉的密度為0.003～0.012，單層厚度為8～40毫米。
其中作為基體的噴膠棉可以是單層，也可以是由多層粘接構(gòu)成。
其中作為功能體的微波吸收涂料的配方(重量百分比)為200目以上的石墨粉3～15％,200目以上的乙炔炭黑粉0.5～5％，聚氨酯膠15～25％，聚氨酯稀釋劑55～75％。
本實(shí)用新型是一種新型功能復(fù)合材料，其選用結(jié)構(gòu)疏松、內(nèi)部具有較大空隙、密度極低的噴膠棉作為基體，該噴膠棉纖維直徑為微米級(jí)，且排列雜亂無序、方向各異，呈互相彎曲纏繞狀，其本身就可以使入射的電磁波被衰減和弱化；再將不同配比的微波吸收涂料作為功能體分多次以不同壓力噴射于噴膠棉的表面及內(nèi)部，使該吸收體形成由表及里呈從小至大的密度漸進(jìn)變化，從而使入射的電磁波一旦陷于吸收體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生無數(shù)次的反射，并逐次被吸收減弱。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是可以使微波的透射和散射趨于最??；另外，在透射過程中產(chǎn)生的反射又逐次被吸收并與入射波反向抵消，使整個(gè)微波吸收過程更加完全。
本實(shí)用新型在對微波吸收體的基體的選用、作為功能體的微波吸收涂料的配方和其在基體內(nèi)呈漸進(jìn)變換的密度分布上都有重要突破和創(chuàng)新，是一種結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良的新型電子功能復(fù)合材料。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是1．對微波的吸收性能好，雖然本發(fā)明宏觀上具有平板型吸收體的外形，但其吸收性能不僅優(yōu)于平板型，而且明顯優(yōu)于同等高度的尖劈型吸收體，其吸收率可高達(dá)40～70分貝；再者，適用頻帶很寬，可應(yīng)用的頻率為0.9～40千兆赫。2．性能價(jià)格比高，制造工藝簡便穩(wěn)定，加工費(fèi)用較低廉。3．該材料質(zhì)輕柔韌，可任意彎曲折疊，其比重僅為0.03～0.06克/立方厘米?？蛇x用的規(guī)格范圍寬，最大可做到寬1.5米，長幾十米，高度則可隨需要確定。4．使用安裝簡便，應(yīng)用范圍廣泛，可用于微波暗室即無回波室作為微波吸收體；用于需對微波發(fā)射進(jìn)行屏蔽的場所，如微波設(shè)備制造廠、檢驗(yàn)場所、雷達(dá)站、微波通信機(jī)房、微波干燥機(jī)房、微波爐等；用于微波系統(tǒng)電密封與堵泄漏；用于高性能微波天線作吸收體等等。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本實(shí)用新型。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2是本實(shí)用新型中的入射微波被吸收體反射、折射、散射而吸收的示意圖。
參見圖1、圖2，本實(shí)用新型是一種高性能的微波吸收膠棉，包括有基體1和功能體2，其中基體1是選用質(zhì)量極輕、密度極低的噴膠棉制成，該噴膠棉的密度為0.003～0.012，單層厚度為8～40毫米。功能體2則是在該噴膠棉基體1的表面及內(nèi)部空隙里用高壓噴槍噴注的不同配比的微波吸收涂料所組成，且基體1內(nèi)的微波吸收涂料的密度應(yīng)按電磁波入射方向(如箭頭3所示)由表及里呈從小至大的無級(jí)漸進(jìn)變換。其中作為基體1的噴膠棉可以是單層(如圖1所示)，也可以是由多層粘接構(gòu)成。作為功能體2的微波吸收涂料的配方(重量百分比)是200目以上的石墨粉3～15％,200目以上的乙炔炭黑粉0.5～5％，聚氨酯膠15～25％，聚氨酯稀釋劑55～75％。
本實(shí)用新型的制作方法包括有下列步驟1)．先選用一層或多層密度為0.003～0.012、單層厚度為8～40mm的噴膠棉作為基體1。2)．配制若干在上述配方范圍內(nèi)的不同配比的微波吸收涂料作為功能體。3)．將上述每一配比的微波吸收涂料分別在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨混合，此時(shí)球磨罐的轉(zhuǎn)速為60～120轉(zhuǎn)/分，時(shí)間應(yīng)不少于60分鐘。4)．使用高壓噴槍將不同配比的微波吸收涂料分多次以不同壓力(壓力范圍為0.2～1Mpa)噴注于噴膠棉的表面及內(nèi)部，使基體內(nèi)的微波吸收涂料的密度按電磁波入射方向由表及里呈從小至大無級(jí)漸進(jìn)變換。如果是多層基體，則要將以不同配方配制的微波吸收涂料和以不同壓力噴注于基體內(nèi)形成的多層噴膠棉，用聚氨酯膠粘接成一個(gè)整體，且該整體內(nèi)的微波吸收涂料的密度也要按微波入射方向呈由表及里、從小至大的漸進(jìn)變換。
本實(shí)用新型的基本工作原理是作為微波吸收涂料的石墨粉、乙炔炭黑粉和聚氨酯膠混合劑，在電磁場的作用下會(huì)受極化產(chǎn)生極化電流，受磁化產(chǎn)生磁化電流，同時(shí)又產(chǎn)生傳導(dǎo)電流，這三者的運(yùn)動(dòng)使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到吸收微波的效果。為了使電磁波能夠無反射地進(jìn)入本發(fā)明吸收體中并轉(zhuǎn)化為熱能，必須使其從自由空間到吸收體的界面能匹配過渡；同時(shí)，在吸收體內(nèi)部的吸收材料的密度呈漸變過渡，使其體內(nèi)無明顯的界面，從而使深入吸收體內(nèi)部的電磁波反射很小，從而使總反射減至最小，并能適應(yīng)寬頻帶。此外，以前的制作工藝都是將泡沫塑料浸漬在微波吸收涂料中，因此很難實(shí)現(xiàn)多分層的密度漸變，所以只得利用外形結(jié)構(gòu)上的錐峭來模擬密度上的漸變，即制成尖劈型微波吸收體。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)則可以較好地解決這個(gè)問題，如圖2所示，利用噴膠棉1的疏松而具有較大空隙的結(jié)構(gòu)，并在其中噴注有微波吸收涂料2，可以使入射其內(nèi)的電磁波3被基體1中的微波吸收涂料2無數(shù)次地反射、折射、散射(如同箭頭4所示)，從而被比較完全徹底地吸收。
本實(shí)用新型已經(jīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)施，現(xiàn)將制作過程簡介如下選擇寬100厘米、長200厘米、厚3.5厘米的噴膠棉兩塊備用。配制微波吸收涂料配方一400目石墨粉10.75％,400目乙炔炭黑粉2.69％，聚氨酯膠18.66％，聚氨酯稀釋劑67.90％(上述皆為重量比)共25公斤，置于球磨罐中球磨120分鐘，轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/分；配方二400目石墨粉3％,400目乙炔炭黑粉1％，聚氨酯膠22％，聚氨酯稀釋劑74％(上述皆為重量比)共10公斤，球磨工藝與配方一相同。再用噴槍將配方二的吸收涂料噴注于第一塊噴膠棉內(nèi)，做到基本噴透，噴槍壓力約為0.6～0.8Mpa,3小時(shí)后按同一方向再噴注一遍配方一涂料，基本噴透，壓力仍為0.6～0.8Mpa。3小時(shí)后將噴膠棉翻過來噴注配方二涂料，壓力可減至0.2～0.4Mpa，使之與正面噴注的涂料相接即可。與此同時(shí)，將配方一涂料噴注入第二塊噴膠棉內(nèi)，基本噴透，此后每隔三小時(shí)(時(shí)間更長也可)對第二塊噴膠棉噴注配方一涂料一遍，總計(jì)噴注正面三遍，背面二遍，噴槍壓力均為0.6～0.8Mpa(以上每次噴注每平方米用涂料約800克)。最后將第一塊噴注兩遍的面與第二塊噴注兩遍的面用聚氨酯粘接，即制作成功。該樣品經(jīng)測試，其吸收性能可達(dá)30分貝；如要吸收性能更高，則對配方進(jìn)行調(diào)整并增加層數(shù)即可。
權(quán)利要求1．一種高性能微波吸收膠棉，包括有基體和功能體，其特征在于其是用質(zhì)量輕、密度低的噴膠棉作為基體，并在該噴膠棉基體的表面及內(nèi)部空隙里高壓噴注有作為功能體的不同配比的微波吸收涂料所組成；且基體內(nèi)的微波吸收涂料的密度由表及里呈從小至大的無級(jí)漸進(jìn)變換。
2．如權(quán)利要求1所述的高性能微波吸收膠棉，其特征在于其中作為基體的噴膠棉的密度為0.003～0.012，單層厚度為8～40毫米。
3．如權(quán)利要求1或2所述的高性能微波吸收膠棉，其特征在于其中作為基體的噴膠棉可以是單層，也可以是由多層粘接構(gòu)成。
4．如權(quán)利要求1所述的高性能微波吸收膠棉，其特征在于其中作為功能體的微波吸收涂料的配方(重量百分比)為200目以上的石墨粉3～15％，200目以上的乙炔炭黑粉0.5～5％，聚氨酯膠15～25％，聚氨酯稀釋劑55～75％。
專利摘要一種高性能微波吸收膠棉，包括有基體和功能體，其是用質(zhì)量輕、密度低的噴膠棉作為基體，以及在該噴膠棉基體的表面及內(nèi)部空隙里高壓噴注的作為功能體的不同配比的微波吸收涂料所組成；且基體內(nèi)微波吸收涂料的密度由表及里呈從小至大的無級(jí)漸進(jìn)變換。其中微波吸收體的基體的選用、微波吸收涂料的成份配比和其在其體內(nèi)呈漸進(jìn)變換的密度分布的結(jié)構(gòu)以及涂覆工藝等制作方法都有創(chuàng)新和突破。本實(shí)用新型是一種結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良、使用方便、用途廣泛的新型功能復(fù)合材料。
文檔編號(hào)H05K9/00GK2336543SQ98240958
公開日1999年9月1日 申請日期1998年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月25日
發(fā)明者秦鴻龍, 楊保勝, 尹德晴, 于九清, 王鳳來, 蔡麗梅, 劉艷華 申請人:北京四元特種防護(hù)技術(shù)開發(fā)公司