[发明专利]难燃型宽频段高功率复合吸波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种难燃型宽频段高功率复合吸波材料及其制备方法，属于材料科学与微波技术交叉领域。

背景技术

据申请人了解，电波暗室是指采用吸波材料（即微波吸收材料）铺设内壁以减少电磁波反射，从而形成接近“自由空间”（即无电磁波反射的开阔空间）或“半自由空间”（即仅有地面反射的开阔空间）的有限空间。电波暗室可以模拟“开阔场”来进行雷达、无线电以及军民用电子电气设备的测量、调试以及综合实验等工作。电波暗室的性能主要取决于吸波材料的性能。吸波材料是一类能够吸收衰减入射电磁波，并通过吸收剂的介电弛豫、涡流以及磁损耗，将电磁能转化成热能而耗散掉的材料。吸波材料作为雷达隐身、电磁兼容及屏蔽的关键技术，在军用和民用微波暗室与天线测量领域有着广泛的应用。

传统的暗室用吸波材料一般为聚氨酯泡沫角锥吸波材料，通过在开孔的聚氨酯泡沫基材中浸入阻燃剂、吸波剂来制备。聚氨酯泡沫材料具有工艺简单，生产成本低以及吸波性能好等优点，特别是聚氨酯泡沫角锥吸波材料在低频(0.2～1GHz)和高频（20～100GHz）相对于其它吸波材料具有优秀的吸波性能。

但聚氨酯泡沫吸波材料自身也有难以克服的缺点：首先，聚氨酯泡沫吸波材料虽然经过阻燃处理，但由于聚氨酯泡沫材料本身的特点使其氧指数很难超过30，阻燃性能仅能达到B2级，在一些极端的情况下容易发生火灾事故。第二，聚氨酯泡沫耐功率性能差，当大功率电磁波辐射在聚氨酯泡沫吸波材料上时，大部分电磁波能量在泡沫芯部由于吸波剂的电损耗被吸收后转变成热量，同时加上聚氨酯海绵材料保温性能优异导致热量难以散发，使得聚氨酯吸波材料的芯部温度急剧升高而导致吸波材料中吸波剂失效，甚至在一些情况下还会发生火灾事故。第三，聚氨酯泡沫吸波材料在其所处高度较高时，由于自身重量的原因，在使用一段时间后，材料角锥的尖头会发生弯曲等现象，使得暗室美观性变差、整体暗室电性能下降。

为了克服聚氨酯泡沫吸波材料的以上缺点，目前已有研究者提出了一些改进方案，例如，申请号200510038653.X授权公告号CN1664960B的中国发明专利（名称：难燃型吸波基材及制作工艺），以及申请号200610041349.5授权公告号CN100511487C的中国发明专利（名称：难燃型吸波材料及其制备方法），它们均采用无纺布为基材，在基材表面涂布阻燃剂及吸波剂，然后压切、折叠、粘合形成角锥形无纺布难燃吸波材料。

相对于传统的聚氨酯泡沫吸波材料，上述无纺布吸波材料具有以下优点：（1）外形整齐，不会出现弯头、掉粉等现象，可以保持暗室整洁实验环境。（2）具有非常高的阻燃性能，一般氧指数可以达到60%甚至70%以上，达到B1难燃级别，可以避免发生火灾事故。（3）由于材料本身的阻燃性能和空心结构，使得材料在受到大功率电磁波辐射的情况下，热量不容易聚集，从而使材料具有较高的耐功率性能。（4）在暗室常用频段（1～18GHz）具有和聚氨酯泡沫吸波材料接近的吸波性能，且成本、体积、重量都具有优势。

但是上述无纺布吸波材料也存在一些难以克服的缺点：由于该无纺布吸波材料由无纺布吸波基材压切、折叠、粘合而成，其吸波形式主要为电磁波的面吸收，同时角锥单元之间存在难以完全避免的缝隙。这些因素会使该无纺布吸波材料的电性能下降，尤其在低频段或高频段，电磁波的绕射能力和透射能力会有所增加，使该吸波材料的吸波性能与聚氨酯泡沫吸波材料（以体吸收为主要吸波形式）的吸波性能存在不小差距。这也是目前聚氨酯泡沫吸波材料仍然在市场占有主导地位的原因。

此外，上述无纺布吸波材料在制作过程中需要两步涂布，一步涂布吸波涂料，另一步涂布阻燃涂料，而这势必会增加工序，不利于提高生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提出一种难燃型宽频段高功率复合吸波材料，该吸波材料兼具优良的吸波性能和阻燃性能。同时提出该吸波材料的制备方法。

本发明的技术构思如下：申请人认为，要想克服现有技术中无纺布吸波材料和聚氨酯泡沫吸波材料各自的缺点，可以想办法将两者结合起来，例如以无纺布吸波材料为外壳，并以聚氨酯泡沫吸波材料为内芯。但是，仅仅将两者简单地组合在一起并不能完全克服它们各自的缺点，还需要分别针对各吸波材料研制出适宜的吸波剂，从而实现优良的吸波性能。此外，申请人经研究发现，背景技术中提及专利的阻燃剂和吸波剂在混合后会彼此影响阻燃或吸波性能，需要研制出阻燃、吸波性能均优良的阻燃吸波剂。申请人经深入地实践研究终于得出了符合上述要求的技术方案。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：