[发明专利]一种介电损耗芳纶纸、吸波蜂窝及制备方法

说明书

本发明提出一种介电损耗芳纶纸、吸波蜂窝及制备方法，属于功能材料技术领域，该介电损耗芳纶纸包括芳纶纸和混杂在芳纶纸中的碳纤维，碳纤维长度为2～16mm，且小于所需吸收的电磁波波长的四分之一，碳纤维质量占介电损耗芳纶纸总质量的1％～12％。本发明在造纸环节将特定长度、特定含量的导电纤维混杂到芳纶纸内部获得介电损耗芳纶纸，采用本发明介电损耗芳纶纸制备的吸波蜂窝具有介电常数稳定并且调控范围大、介电损耗高、力学性能高、密度低等优点。

技术领域

本发明涉及一种介电损耗芳纶纸、吸波蜂窝及制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

芳纶纸蜂窝是一种新型的轻质结构夹芯材料，具有密度低、力学性能高、耐热性能好等优点，主要用于轻质夹层结构中。芳纶纸蜂窝具有优异的电磁波透过性能，不具有电磁波吸收性能，无法直接用于吸波领域。通过物理或化学方法，对芳纶纸蜂窝进行改性处理，得到芳纶吸波蜂窝，应用于轻质夹层结构中，可满足结构/吸波一体化的需求。

基于上述背景，若要开发具有电磁损耗功能的芳纶纸吸波蜂窝，常规的思路则是通过在芳纶纸透波蜂窝壁上引入电磁波吸收剂的方式来实现。目前，现有芳纶纸吸波蜂窝大多通过先将不具有电磁损耗功能的普通芳纶纸制备成芳纶纸透波蜂窝、再在芳纶纸透波蜂窝的蜂窝壁上浸渍电磁波吸收剂胶液、最后固化成型的工艺过程实现。浸渍工艺无法应用大长径比导电纤维类吸收剂导致芳纶纸吸波蜂窝介电损耗性能低，另外浸渍工艺可控性差造成芳纶纸吸波蜂窝的电磁性能稳定性不高。另外一种思路是在芳纶纸抄造过程中将碳纤维等导电纤维吸收剂混杂到纸浆中，制备介电损耗芳纶纸，再将介电损耗芳纶纸制备成芳纶纸吸波蜂窝。导电纤维混杂工艺能够实现大长径比导电纤维类吸收剂在芳纶纸吸波蜂窝中的应用，使芳纶纸吸波蜂窝具有较高的介电损耗性能，另外导电纤维混杂工艺一致性的控制性较好，能够使芳纶纸吸波蜂窝的电磁损耗性能具有较高的稳定性。目前该种芳纶纸吸波蜂窝还未见报道。

专利200410037774.8公开了一种碳纤维芳纶纤维合成纸及湿法抄造方法，该合成纸由芳纶纤维、碳纤维和粘结纤维组成，并且经过表面施胶处理，该合成纸并不适合制作吸波蜂窝，原因是该合成纸添加熔点较低的聚酯纤维或聚苯硫醚纤维作为粘结纤维，其热压后易收缩变形，导致基于该合成纸制造的蜂窝高温尺寸稳定性差，另外该合成纸表面进行施胶处理，其对树脂的浸透性降低，导致基于该合成纸制作的蜂窝力学性能差。专利201910603007.5公开了一种高性能碳纤维/间位芳纶沉析纤维纸基复合材料及其制备方法，该纸基复合材料由芳纶沉析纤维和碳纤维组成，该纸基复合材料也不适合制作吸波蜂窝，原因是该纸基复合材料不含芳纶短切纤维，其力学性能低，导致基于该纸基复合材料制作的蜂窝力学性能差。专利200410037774.8公开的合成纸和专利201910603007.5公开的纸基复合材料均不是面向吸波用途，因此均未公开如何根据所需吸收的电磁波波长选择碳纤维的长度与添加量，无法直接用于芳纶纸吸波蜂窝制作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种既具有高的介电损耗、稳定的介电常数、大的介电常数调控范围，又具有高的高温尺寸稳定性、高的力学性能的介电损耗芳纶纸、吸波蜂窝及制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种介电损耗芳纶纸，包括芳纶纸和混杂在芳纶纸中的碳纤维，碳纤维长度为2～16mm，且小于所需吸收的电磁波波长的四分之一，碳纤维质量占介电损耗芳纶纸总质量的1％～12％。

优选地，碳纤维长度以及碳纤维质量占介电损耗芳纶纸总质量的百分比根据所吸收的电磁波波长大小进行选择。

优选地，当所需吸收的电磁波波长大于60mm且小于等于300mm时，碳纤维长度为8～16mm，且小于所需吸收的电磁波波长的四分之一，碳纤维质量占介电损耗芳纶纸总质量的1％～6％。

优选地，当所需吸收的电磁波波长大于30mm且小于等于60mm时，碳纤维长度为4～8mm，且小于所需吸收的电磁波波长的四分之一，碳纤维质量占介电损耗芳纶纸总质量的1.5％～9％。