一种电磁修复贴及其制备方法与流程

1.本发明涉及吸波材料技术领域，具体涉及一种电磁修复贴及其制备方法


背景技术：

2.电磁波吸收体是一种能有效吸收入射电磁波，显著降低回波强度的功能复合材料，在军用隐身、民用电磁防护和抗电磁干扰领域有重要的应用。
3.电磁波吸收体通常分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料。涂覆型吸波材料成型工艺简单，使用方便，将吸波浆料刮涂于破损吸波涂层处固化，以实现对破损涂层的修复。结构型吸波复合材料采用纤维增强体，进行吸波性能和力学性能综合一体化设计，从而兼具吸波和承载的双重功能，可避免涂覆型吸波材料涂层易脱落、耐候性差等缺点，已经成为吸波材料研究领域的一个重要方向。但是结构型吸波复合材料在使用过程中也难免会因各种原因产生大小不同的损伤，若是较大程度的损伤直接更换即可，若只是小程度的损伤直接更换会造成极大的成本浪费，而目前并没有合适的可实现结构型吸波复合材料快速修复的方式。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种电磁修复贴及其制备方法，旨在提供一种可用于结构型吸波复合材料快速修复的方式。
5.为实现上述目的，本发明提出一种电磁修复贴，所述电磁修复贴包括纤维布和设于所述纤维布两侧表面的吸波胶液，所述吸波胶液包括以下质量分数的原材料：10～35％的雷达吸波剂、15～35％的水性预聚体、1.5～3％的光引发剂、45～55％的水和0.1～2.7％的助剂。
6.可选地，所述纤维布的厚度为0.08～0.25mm。
7.可选地，所述纤维布的材质包括石英纤维、低介电玻璃纤维、高硅氧纤维、芳纶纤维和聚乙烯纤维中的至少一种。
8.可选地，所述雷达吸波剂包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、短切碳纤维、耐腐蚀铁基吸波粉体中的至少一种。
9.可选地，所述水性预聚体包括水性不饱和聚酯、水性聚氨酯丙烯酸酯、水性丙烯酸酯化聚丙烯酸酯、水性聚酯丙烯酸酯和水性环氧丙烯酸酯中的至少一种。
10.可选地，所述光引发剂包括光引发剂darocur 2959、光引发剂darocur1173、光引发剂irgacure 819dw和光引发剂wb-4789中的至少一种。
11.可选地，所述助剂包括消泡剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂中的至少一种。
12.可选地，所述助剂包括消泡剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，所述消泡剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂的质量分数分别为0.2～0.5％、0.1～0.2％、0.1～0.5％和0.5～1.5％。
13.为实现上述目的，本发明还提出一种电磁修复贴的制备方法，包括以下步骤：
14.将水性预聚体、光引发剂、水、助剂和雷达吸波剂混合均匀，制成吸波胶液；
15.使所述吸波胶液附着于纤维布上，然进行后加热烘烤，使附着于所述纤维布上的所述吸波胶液中的水分蒸发，制得电磁修复贴。
16.可选地，将纤维布在所述吸波胶液中浸渍，然后加热使附着于所述纤维布上的所述吸波胶液中的水分蒸发，制得电磁修复贴的步骤中：
17.所述加热烘烤的温度为80～120℃。
18.本发明提供的电磁修复贴包括纤维布和设于纤维布表面的吸波胶液，且所述吸波胶液为光固化体系，具有快速固化的特性，因此本发明提供的所述电磁修复贴可用于结构型吸波复合材料的快速修复，在使用时裁剪下与损伤形状、大小相当的电磁修复贴铺贴于结构型吸波材料的“创口”处，然后使用便携式uv灯进行照射固化，即可完成修复，方便快捷，为结构型吸波复合材料的快速修复提供了一种新的方式。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明提供的电磁修复贴的使用方法示意图；
21.图2为本发明提供的电磁修复贴的制备方法的一实施例的流程示意图；
22.图3为本发明制得的电磁修复贴的外观图片。
23.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.市面上现有的吸波修复产品通常为吸波腻子，其作用对象主要针对涂覆型吸波产品，并不合适用于结构型吸波材料的修复，且吸波腻子目前基本是热固化体系产品，通常所需的固化时间长达4h及以上，耗时较长。
26.鉴于此，本发明提出一种电磁修复贴，所述电磁修复贴包括纤维布和设于所述纤维布两侧表面的吸波胶液，所述吸波胶液包括以下质量分数的原材料：10～35％的雷达吸波剂、15～35％的水性预聚体、1.5～3％的光引发剂、45～55％的水和0.1～2.7％的助剂。
27.本发明提供的电磁修复贴包括纤维布和设于纤维布表面的吸波胶液，且所述吸波胶液为光固化体系，具有快速固化的特性，因此本发明提供的所述电磁修复贴可用于结构
型吸波复合材料的快速修复，在使用时裁剪下与损伤形状、大小相当的电磁修复贴铺贴于结构型吸波材料的“创口”处，然后使用便携式uv灯进行照射固化，即可完成修复，方便快捷，为结构型吸波复合材料的快速修复提供了一种新的方式，相比于市面上现有的涂覆型吸波修复产品而言，本发明提供的所述电磁修复贴可同时修复产品的力学承载性和电磁连续性，且固化时间短，仅需5～20min，大大提高了修复效率。
28.在本发明的具体实施例中，所述纤维布的上表面和下表面均设置有所述吸波胶液。进一步地，以需要修复的产品为吸波板材为例，所述电磁修复贴在使用时，可以先将板材缺陷处进行机加和打毛处理，然后将所述电磁修复贴裁剪成与损伤形状、大小相当的贴片，将其粘贴于吸波板材上需要修复的缺陷处，电磁修复贴片的大小应至少能全部覆盖所述吸波板材损伤区域，该填补的具体形状不做限定，具体形状以实际需求为准，例如参照图1所示，可以为至少全部覆盖所述损伤区域的方形，然后通过uv照射使所述电磁修复贴片上的吸波胶液固化，完成对所述吸波板材损伤区域填补，即完成修复。
29.在本发明的实施例中，所述纤维布作为所述电磁修复贴的基体材料，通常为增强纤维布，具体地，所述纤维布的材质包括石英纤维、低介电玻璃纤维(介电常数≤4)、高硅氧纤维(二氧化硅≥96％)、芳纶纤维和聚乙烯纤维中的至少一种，既可以是上述纤维布材料中的任意一种，也可以是上述纤维布材料中任意两种或两种以上的复合材料，均属于本发明的保护范围，在本发明的具体实施例中优选为其中任意一种。另外，所述纤维布的厚度为0.08～0.25mm。
30.进一步地，所述雷达吸波剂包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、短切碳纤维(纤维长度0.5～3mm)、耐腐蚀铁基吸波粉体(元素掺杂或包覆改性的铁硅合金类、铁氧体类、羧基铁类的吸波粉体)中的至少一种，既可以是上述物质中的任意一种，也可以是其中任意两种或两种以上的混合物，均属于本发明的保护范围，在本发明的具体实施例中优选为其中任意一种。其中，所述耐腐蚀铁基吸波粉体例如可以是fesial粉末或者羧基铁粉末等。
31.更进一步地，所述水性预聚体包括水性不饱和聚酯、水性聚氨酯丙烯酸酯、水性丙烯酸酯化聚丙烯酸酯、水性聚酯丙烯酸酯和水性环氧丙烯酸酯中的至少一种，既可以是上述水性预聚体中的任意一种，也可以是其中任意两种或两种以上的混合物，优选为其中任意一种。
32.所述光引发剂为紫外光(uv)引发剂，在uv灯照射下可实现胶液固化，具体地，所述光引发剂包括光引发剂darocur 2959、光引发剂darocur 1173、光引发剂irgacure 819dw和光引发剂wb-4789中的至少一种，既可以是上述光引发剂中的任意一种，也可以是其中任意两种或两种以上的混合物，优选为其中任意一种。
33.另外，在本发明的实施例中，所述助剂包括消泡剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂中的至少一种。也即，所述助剂至少包括消泡剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂中的任意一种，优选为包括其中的两种或两种以上，进一步优选为同时包括消泡剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂。
34.具体地，在本发明的优选实施例中，所述助剂包括消泡剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，所述消泡剂可选用聚硅氧烷类、聚醚改性聚硅氧烷类、聚醚改性有机硅氧烷类的消泡剂，所述防霉剂可选用二氯苯基二甲基脲类、四氯间苯二甲腈类、苯并咪唑类的防霉剂，所述流平剂可选用丙烯酸共聚物、有机硅和氟碳表面活性剂，所述抗沉剂可选用改性氢化蓖麻油、改性聚脲的n-甲基吡咯烷酮溶液和钛酸酯偶联剂。进一步地，所述消泡剂、防霉剂、流
平剂和抗沉剂在所述吸波胶液中的质量分数分别为0.2～0.5％、0.1～0.2％、0.1～0.5％和0.5～1.5％。通过所述消泡剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂的添加，可以改善所述吸波胶液的加工性能以及固化成型后的产品性能，包括胶液加工时流平性能好，胶液体系均一稳定、不易形成沉淀物，产品外观无气泡、凹陷等外观缺陷，产品抗霉变性能好等。
35.基于本发明上述提供的电磁修复贴，本发明还提出一种电磁修复贴的制备方法，图2所示为本发明提供的电磁修复贴的制备方法的一实施例。参阅图2所示，在本实施例中，所示电磁修复贴的制备方法包括以下步骤：
36.步骤s10、将水性预聚体、光引发剂、水、助剂和雷达吸波剂混合均匀，制成吸波胶液；
37.步骤s20、使所述吸波胶液附着于纤维布上，然进行后加热烘烤，使附着于所述纤维布上的所述吸波胶液中的水分蒸发，制得电磁修复贴。
38.首先，将水性预聚体、光引发剂、水、助剂和雷达吸波剂按比例配好后，放入到高速剪切分散机中混合均匀，配制成吸波胶液，然后将吸波胶液负载于纤维布基材上，再通过加热使吸波胶液中的水分蒸发掉，即制得所述电磁修复贴，所述电磁修复贴在使用时通过uv灯照射固化，即可完成吸波产品的修复。本发明提供的电磁修复贴的制备方法工艺简单，制备过程绿色环保、工艺性好，且配方中采用的为水性预聚体，可用水来代替传统活性稀释剂单体来稀释胶液，后续的干燥过程中无有机溶剂挥发，符合国家环保政策要求。
39.具体地，在本发明的具体实施例中，以所述助剂包括消泡剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂为例，步骤s10包括：先将所述水性预聚体、水和消泡剂加入到高速剪切分散机中，以4000～5000rpm的转速搅拌10～30min，接着向高速剪切分散机中加入雷达吸波剂，以5000～8500rpm的转速搅拌20～40min，再向高速剪切分散机中加入光引发剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，以4000～5000rpm的转速搅拌10～30min，制得吸波胶液。
40.进一步地，步骤s20中，由于所述吸波胶液同时设置于所述纤维布的上表面和下表面，因此优选为使所述吸波胶液附着于所述纤维布表面的方式采用将所述纤维布于所述吸波胶液中进行浸渍的方式进行。在本发明的具体实施例中，步骤s20包括：将制备好的所述吸波胶液加入到浸渍槽内，采用传动装置将纤维布按一定速度没入浸渍槽内，传动速度设置为2～4m/min；然后，将通过浸渍槽之后的纤维布经传动装置输送到烘道内进行加热烘烤，使附着于所述纤维布上的吸波胶液中的水分蒸发，所述烘道内的温度设置为80～120℃，经烘道加热烘烤完毕后收卷，即制得电磁修复贴，其外观图片如图3所示。
41.以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.实施例1
43.(1)吸波胶液包括以下质量分数的原料：35％的水性环氧丙烯酸酯、50.8％的水、0.5％的消泡剂、10％的碳纳米管、3％的darocur 2959光引发剂、0.1％的防霉剂、0.1％的流平剂和0.5％的抗沉剂；
44.(2)配制吸波胶液：将水性环氧丙烯酸酯、水和消泡剂加入到高速剪切分散机中，以4500rpm的转速搅拌20min，接着加入碳纳米管，以6000rpm的转速高速搅拌分散30min，再加入光引发剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，以4500rpm的转速搅拌20min，制得吸波胶液；
45.(3)电磁修复贴的制备：将配制好的吸波胶液投入到浸渍槽内，采用传动装置将厚
度为0.12mm的石英纤维布按照3m/min的传动速度没入浸渍槽内，然后将经过浸渍槽后的石英纤维布经传动装置输送到烘道内，在120℃的温度下加热至附着于石英纤维布上的吸波胶液中的水分蒸发，然后收卷，制得电磁修复贴。
46.本实施例制得的电磁修复贴主要用于修复工作频段为12～18ghz的结构型吸波复合材料制件。
47.实施例2
48.(1)吸波胶液包括以下质量分数的原料：30％的水性环氧丙烯酸酯、45.5％的水、0.5％的消泡剂、20％的导电炭黑粉末、2.5％的darocur 2959光引发剂、0.2％的防霉剂、0.3％的流平剂和1％的抗沉剂；
49.(2)配制吸波胶液：将水性环氧丙烯酸酯、水和消泡剂加入到高速剪切分散机中，以4500rpm的转速搅拌20min，接着加入导电炭黑粉末，以7000rpm的转速高速搅拌分散30min，再加入光引发剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，以4500rpm的转速搅拌20min，制得吸波胶液；
50.(3)电磁修复贴的制备：将配制好的吸波胶液投入到浸渍槽内，采用传动装置将厚度为0.08mm的石英纤维布按照4m/min的传动速度没入浸渍槽内，然后将经过浸渍槽后的石英纤维布经传动装置输送到烘道内，在120℃的温度下加热至附着于石英纤维布上的吸波胶液中的水分蒸发，然后收卷，制得电磁修复贴。
51.本实施例制得的电磁修复贴主要用于修复工作频段为8～12ghz的结构型吸波复合材料制件。
52.实施例3
53.(1)吸波胶液包括以下质量分数的原料：15％的水性聚氨酯丙烯酸酯、46.1％的水、0.2％的消泡剂、35％的改性fesial粉末、1.5％的wb-4789光引发剂、0.2％的防霉剂、0.5％的流平剂和1.5％的抗沉剂；
54.(2)配制吸波胶液：将水性聚氨酯丙烯酸酯、水和消泡剂加入到高速剪切分散机中，以4200rpm的转速搅拌20min，接着加入fesial粉末，以8200rpm的转速高速搅拌分散40min，再加入光引发剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，以4500rpm的转速搅拌20min，制得吸波胶液；
55.(3)电磁修复贴的制备：将配制好的吸波胶液投入到浸渍槽内，采用传动装置将厚度为0.18mm的低介电玻璃纤维布按照3m/min的传动速度没入浸渍槽内，然后将经过浸渍槽后的低介电玻璃纤维布经传动装置输送到烘道内，在100℃的温度下加热至附着于低介电玻璃纤维布上的吸波胶液中的水分蒸发，然后收卷，制得电磁修复贴。
56.本实施例制得的电磁修复贴主要用于修复工作频段为1～4ghz的结构型吸波复合材料制件。
57.实施例4
58.(1)吸波胶液包括以下质量分数的原料：30％的水性聚氨酯丙烯酸酯、45.5％的水、0.5％的消泡剂、20％的改性羧基铁粉末、2.5％的irgacure 819dw光引发剂、0.2％的防霉剂、0.3％的流平剂和1％的抗沉剂；
59.(2)配制吸波胶液：将水性聚氨酯丙烯酸酯、水和消泡剂加入到高速剪切分散机中，以4500rpm的转速搅拌20min，接着加入羧基铁粉末，以6500rpm的转速高速搅拌分散
30min，再加入光引发剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，以4500rpm的转速搅拌20min，制得吸波胶液；
60.(3)电磁修复贴的制备：将配制好的吸波胶液投入到浸渍槽内，采用传动装置将厚度为0.25mm的石英纤维布按照2m/min的传动速度没入浸渍槽内，然后将经过浸渍槽后的石英纤维布经传动装置输送到烘道内，在80℃的温度下加热至附着于石英纤维布上的吸波胶液中的水分蒸发，然后收卷，制得电磁修复贴。
61.本实施例制得的电磁修复贴主要用于修复工作频段为6～12ghz的结构型吸波复合材料制件。
62.实施例5
63.(1)吸波胶液包括以下质量分数的原料：20％的水性聚氨酯丙烯酸酯、55％的水、0.5％的消泡剂、20％的改性羧基铁粉末、2.5％的irgacure 819dw光引发剂、0.2％的防霉剂、0.3％的流平剂和1.5％的抗沉剂；
64.(2)配制吸波胶液：将水性聚氨酯丙烯酸酯、水和消泡剂加入到高速剪切分散机中，以4500rpm的转速搅拌20min，接着加入羧基铁粉末，以7500rpm的转速高速搅拌分散40min，再加入光引发剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，以4500rpm的转速搅拌20min，制得吸波胶液；
65.(3)电磁修复贴的制备：将配制好的吸波胶液投入到浸渍槽内，采用传动装置将厚度为0.18mm的石英纤维布按照2m/min的传动速度没入浸渍槽内，然后将经过浸渍槽后的石英纤维布经传动装置输送到烘道内，在80℃的温度下加热至附着于石英纤维布上的吸波胶液中的水分蒸发，然后收卷，制得电磁修复贴。
66.本实施例制得的电磁修复贴主要用于修复工作频段为4～8ghz的结构型吸波复合材料制件。
67.实施例6
68.(1)吸波胶液包括以下质量分数的原料：35％的水性丙烯酸酯化聚丙烯酸酯、48.35％的水、0.3％的消泡剂、15％的石墨烯、2.0％的darocur 1173光引发剂、0.15％的防霉剂、0.2％的流平剂和1.0％的抗沉剂；
69.(2)配制吸波胶液：将水性丙烯酸酯化聚丙烯酸酯、水和消泡剂加入到高速剪切分散机中，以5000rpm的转速搅拌10min，接着加入石墨烯，以8500rpm的转速高速搅拌分散20min，再加入光引发剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，以5000rpm的转速搅拌20min，制得吸波胶液；
70.(3)电磁修复贴的制备：将配制好的吸波胶液投入到浸渍槽内，采用传动装置将厚度为0.20mm的聚乙烯纤维布按照2m/min的传动速度没入浸渍槽内，然后将经过浸渍槽后的聚乙烯纤维布经传动装置输送到烘道内，在90℃的温度下加热至附着于聚乙烯纤维布上的吸波胶液中的水分蒸发，然后收卷，制得电磁修复贴。
71.本实施例制得的电磁修复贴主要用于修复工作频段为8～12ghz的结构型吸波复合材料制件。
72.实施例7
73.(1)吸波胶液包括以下质量分数的原料：30％的水性聚酯丙烯酸酯、51.05％的水、0.4％的消泡剂、15％的短切碳纤维、2.0％的wb-4789光引发剂、0.15％的防霉剂、0.4％的
流平剂和1.0％的抗沉剂；
74.(2)配制吸波胶液：将水性聚酯丙烯酸酯、水和消泡剂加入到高速剪切分散机中，以4000rpm的转速搅拌30min，接着加入短切碳纤维，以7500rpm的转速高速搅拌分散40min，再加入光引发剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，以4000rpm的转速搅拌30min，制得吸波胶液；
75.(3)电磁修复贴的制备：将配制好的吸波胶液投入到浸渍槽内，采用传动装置将厚度为0.15mm的芳纶纤维布按照3m/min的传动速度没入浸渍槽内，然后将经过浸渍槽后的芳纶纤维布经传动装置输送到烘道内，在110℃的温度下加热至附着于芳纶纤维布上的吸波胶液中的水分蒸发，然后收卷，制得电磁修复贴。
76.本实施例制得的电磁修复贴主要用于修复工作频段为12～18ghz的结构型吸波复合材料制件。
77.实施例8
78.(1)吸波胶液包括以下质量分数的原料：20％的水性聚氨酯丙烯酸酯、55％的水、0.5％的消泡剂、20％的改性羧基铁粉末、2.5％的irgacure 819dw光引发剂、0.2％的防霉剂、0.3％的流平剂和1.5％的抗沉剂；
79.(2)配制吸波胶液：将水性环氧丙烯酸酯、水和消泡剂加入到高速剪切分散机中，以4500rpm的转速搅拌20min，接着加入羧基铁粉末，以7500rpm的转速高速搅拌分散40min，再加入光引发剂、防霉剂、流平剂和抗沉剂，以4500rpm的转速搅拌20min，制得吸波胶液；
80.(3)电磁修复贴的制备：将配制好的吸波胶液投入到浸渍槽内，采用传动装置将厚度为0.18mm的高硅氧纤维布按照2m/min的传动速度没入浸渍槽内，然后将经过浸渍槽后的高硅氧纤维布经传动装置输送到烘道内，在100℃的温度下加热至附着于高硅氧纤维布上的吸波胶液中的水分蒸发，然后收卷，制得电磁修复贴。
81.本实施例制得的电磁修复贴主要用于修复工作频段为6～18ghz的结构型吸波复合材料制件。
82.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。