一种新型低频吸波材料及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料领域，具体而言，涉及一种新型低频吸波材料及其制备方法。

背景技术：

1、吸收型的电磁屏蔽材料，在电子设备的电磁兼容方面有着独特的用途，其不仅可以防止电磁波的泄露，也不反射电磁波，从而对设备本身的元器件不产生干扰。

2、目前能作为微波吸收剂的材料种类繁多，如各种铁氧体粉、羰基铁粉（cip）、feco合金粉末、多晶铁纤维、金属超细粉等。fe 族金属及合金粉末是目前国内外研究应用较广泛的微波吸收剂，其具有较高的磁导率和一定的介电性能，在拓宽有效吸收频带的应用上有着良好的前景。例如，由树脂/磁性粉末制备的吸波材料，1 mm厚在8-18ghz 频段内最高可以实现-20db 以上的吸波效果，并在雷达波隐身、电子设备的电磁兼容获得了应用。但对于低频段（1-4ghz） 而言，由于材料的磁导率偏低，在厚度薄时吸波性能较差。

3、高性能的微波吸收材料要求材料的磁导率和磁损耗高，铁氧体材料由于斯诺克定律的限制，其在1-4ghz 时磁导率的值较低（小于2）。铁磁金属吸收剂（包括铁粉、铁钴合金粉末、铁氮化物等）具有较高的饱和磁化强度高，其在微波段的本征磁导率高（1-4ghz 理论计算值为20 左右），但由于其为良导体，必须弥散分布于绝缘介质之中，整体呈现绝缘特性，才能具有吸波作用。由于介质相的加入，使复合材料的磁导率显著降低。从理论上来讲，磁性金属相的加入量越多越有利于磁导率的增加，但是，当金属相的添加量超过某一数值（渗流阈值）后，所制备的金属-介质复合材料就会成为导体，与大块金属样品的反射相类似，强烈的反射微波辐射，不能作为微波吸收材料使用。复合材料的渗流阈值是与原材料及制备工艺密切相关的，金属粉的体积分数、形态、分布状态对磁导率与介电常数的影响很大，金属相与介质相分布越均匀，金属-介质复合材料的渗流阈值越高。

4、如对于环氧树脂/磁性金属粉体系，采用常规的混合方法，复合材料的渗流阈值难以超过45％，当金属粉的添加比例大于这一比例后，金属粉颗粒容易聚集在一起形成导电网络而使复合材料整体呈导电特性。由于金属粉末添加比例的限制，使复合材料的磁导率偏低（在1ghz 时小于5）。

5、以上所述微波吸收材料属于承载型吸波材料，具有良好的吸波性能的同时具有良好的力学性能，承载型吸波材料中的吸波剂可以作为增强相加入基体中。同时还存在涂覆型吸波材料，是以吸波性能优异相作为吸波剂，以粘结剂作为基体，涂敷于应用目标物体的表面。但承载型吸波材料对成型工艺要求较高，生产成本也较高，而涂覆型吸波材料具有生产工艺简单，可调节性强等优点，在较低温度的应用背景下，比承载型吸波材料具有更强的实际应用价值。

6、不过，不论是何种结构的微波吸收复合材料，提高磁性金属粉末的本征磁导率是提高复合材料磁导率的关键，从而实现在厚度较薄的情况下高的微波吸收率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种新型低频吸波材料，此材料在1-4ghz具有较高的磁导率，且损耗小，另外还具有良好的柔韧性和加工性，可用于各种电子设备的电磁辐射应对。

2、一种新型低频吸波材料，包含pet双面胶基材以及含有片状微波吸收剂的涂层，其中，所述含有微波吸收剂的涂层以丙烯酸树脂、氨基树脂和纤维素树脂为基体，以经过氨基硅烷表面包覆工艺改性后的片状铁铝合金作为片状微波吸收剂为填料。

3、在本发明的一些实施方式中，所述微波吸收剂的制备方法，包含以下步骤：

4、s1：将硫酸锌与硫酸亚铁按照zn2+：fe2+=0.25-0.30：0.7-0.75的摩尔比溶于去离子水中，配制成金属离子浓度为1mol/l的盐溶液；在水合肼溶液中加入naoh，将混合溶液ph调整到8-12，然后加热至80-100℃，向其中滴加所述盐溶液，保温0.5-1.5h，待溶液颜色完全变色后，将沉淀过滤、洗涤至中性，将得到的粉体干燥，得到铁锌合金粉；

5、s2：以甲醇为溶剂，配置体积份数为2-5%的氨基硅烷溶液，然后将s1中所得铁锌合金粉按照与氨基硅烷质量比1：2.5-4加入其中，搅拌均匀反应24h后得到混合浆料；

6、s3：将s2所得混合浆料进行抽滤、洗涤、高浓度氮气吹干后，将所得膏体置于常压恒温环境中烘干、破碎、筛分处理，即得所述微波吸收剂。

7、进一步地，s2中所述氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基硅烷、n-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、n-（2-氨乙基）-3-氨丙基三甲氧基硅烷、二（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺、n,n-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、n-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、n-甲基-3-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

8、进一步地，s3中所述烘干温度为80-100℃，烘干时间为6-8h。

9、在本发明的一些实施方式中，所述含有微波吸收剂的涂料的制备方法，包括以下步骤：

10、ss1：将有机溶剂投入反应釜中，搅拌均匀后，向其中投入纤维素树脂，搅拌1-2h至完全溶解；然后依次加入丙烯酸树脂和氨基树脂，搅拌1-3h至充分混合均匀；

11、ss2：将所述微波吸收剂加入ss1所得树脂体系中，搅拌至分散均匀；

12、ss3：将所述功能助剂加入反应釜中，搅拌均匀，即得所述含有微波吸收剂的涂料。

13、进一步地，ss1中所述有机溶剂为丙酮、异丙醇、正丁醇、丙二醇甲醚、醋酸乙酯、醋酸正丁酯中的至少一种，使用质量百分比占所述含有微波吸收剂的涂料的8-25%。

14、进一步地，ss1中所述丙烯酸树脂的酸值为7-9mgkoh/g，使用质量百分比为所述含有微波吸收剂的涂料的10-15%；所述纤维素树脂为醋酸丁酸纤维素和醋酸丙酸纤维素按照质量比0.5-1.7：1-5混合而得，使用质量百分比为所述含有微波吸收剂的涂料的1-5%；所述氨基树脂为脲醛树脂，使用质量百分比为所述含有微波吸收剂的涂料的5.5-10%。

15、进一步地，ss2中所述微波吸收剂的使用质量百分比为所述含有微波吸收剂的涂料的45-70%。

16、进一步地，ss3中所述功能助剂包含流平剂、增柔剂、催干剂中的至少一种。

17、在本发明中，将微波吸收剂作为填料与涂料混合，创造性地将其与pet双面胶结合，实现其在各种精密电子设备内部的简单使用，从而防止其内部电磁波干扰。不过由于微波吸收剂与树脂间的界面性能会影响微波吸收剂的整体理化性能，造成所得涂层韧性和弹性的下降；此外，片状微波吸收剂具有各向异性，易发生无规则堆叠，形成孔隙，也会进一步破坏涂层整体的韧性和弹性。因此，本发明对制备好的铁锌合金粉进行表面包覆处理，改善微波吸收剂与树脂间的界面连续性，结合具有较好韧性和弹性的有机高分子树脂为基体制备吸波软磁涂层，有效提高吸波涂层整体的韧性和弹性。

18、在制备所述微波吸收剂时，优选特殊结构的氨基硅烷，利用氨基硅烷在铁锌合金表面自组装形成薄膜，该薄膜具有高的介电常数，能够有效改善电磁波阻抗匹配性能，进一步提高低频吸波性能，使得低频吸波性能更稳定、更突出。其中，氨基硅烷与铁锌合金粉的不同质量比直接影响着得到的吸波材料的低频吸波效果，在上述提供的质量比例范围内，可以得到在1-4ghz具有较高磁导率的吸波材料。

19、以上所述新型低频吸波材料的制备方法，包含以下步骤：将含有微波吸收剂的涂料喷涂在pet双面胶的离型膜表面，固化即得所述新型低频吸波材料。

20、在本发明的一些实施方式中，所述喷涂的方式可以是空气喷涂、无空气喷涂、经典喷涂、高压无气喷涂等。

21、在本发明的一些实施方式中，固化方式为150-170℃下烘干15-40s。

22、有益效果：本发明开发出一种低频吸波材料，通过对铁锌合金粉表面进行包覆处理，获得自组装氨基硅烷薄膜，一方面改善了微波吸收剂与树脂间得界面特性，制得兼具高韧性的低频吸波软磁层；另一方面，有效改善了所述吸波材料在应用时的电磁波阻抗匹配性能，使得低频吸波性能更稳定、更突出。将所得含有微波吸收剂的涂料喷涂到pet双面胶上，提高了吸波材料的加工性。