一种耐高温的软磁性复合吸波材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及吸波材料制备技术领域，尤其涉及ipc h05k9/00领域，更具体的，涉及一种磁性多层复合吸波材料及其制备方法。

背景技术：

2.随着现代科学技术的发展，吸波材料应用于军工设备表面可以吸收侦查电波，实现反雷达侦察，应用于航天设备领域可以有效地避免雷达之间的电波干扰，实现精准的雷达监测；吸波材料应用到高功率电磁设备可以有效保护电磁波对人体造成的伤害；但是现有的吸波材料存在吸收频段窄、物理化学性能差、重量大等缺点。
3.中国专利cn201711298646公开了一种含有热膨胀石墨烯的宽频带复合吸波材料，此复合吸波材料以环氧树脂为基底，填充材料以热膨胀石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料，经过真空脱泡制得填料均匀分布的复合吸波材料。但是该复合吸波材料的吸收波段在2～20ghz，仍然较窄。
4.中国专利cn201911153446公开了一种磁性吸波树脂的制备方法；该磁性吸波树脂是磁性吸收剂和石墨烯按照一定质量比混合球磨，得到的复合改性材料与树脂以及树脂固化剂混合，使用模压法得到平板状磁性吸波树脂。但是其没有磁导率性能测试，对其磁性能力的好坏无法判断。
5.中国专利cn201611049481公开了一种基于羧基硅氧烷的硅油磁流体吸波材料及制备方法；包括磁流体复合涂层和半导体涂层，磁流体复合涂层的原料包括fe3o4纳米颗粒、石墨烯、羧基硅氧烷、二甲基硅油、环氧树脂、乙二胺和羰基镍粉、羰基铁粉或者铁基合金磁性粉末高导磁合金粉末；半导体涂层材料包括环氧树脂、乙二胺和半导体sic粉末；但是该材料的在高温下的耐热性能差，不利于高温环境中使用。

技术实现要素：

6.为了解决上述问题本发明提供了一种耐高温的软磁性复合吸波材料，其自上而下，包括微波吸波层、高频吸波层、低频吸波层、金属层复合结构；所述微波吸波层的吸波频段为10ghz-40ghz，高频吸波层的吸波频段为1ghz-10ghz，低频吸波层的吸波频段为100mhz-1ghz。
7.优选的，按质量百分比计，所述微波吸波层的制备原料包括：35-50％羰基铁粉、1-2％石墨烯粉，和余量第一树脂颗粒。
8.优选的羰基铁粉和石墨烯粉的重量比为45:1.2。
9.优选的，所述第一树脂颗粒为tpu树脂；进一步，所述tpu树脂为rh4037购自东莞市创新华业塑胶原料有限公司，
10.优选的，所述石墨烯粉为蜂窝层状石墨烯粉，进一步，石墨烯粉平均粒径为20-200nm，进一步优选的石墨烯粉平均粒径为100nm，购自先锋纳米材料科技有限公司；
11.优选的，所述羰基铁粉平均粒径为0.1-10μm，进一步优选的羰基铁粉平均粒径为
10μm购自武汉金刚新材料有限公司；
12.优选的，按质量百分比计，所述高频吸波层的制备原料包括：60-80％fesi65软磁合金粉、和余量第二树脂颗粒。
13.在一种优选的实施方案中fesi65软磁合金粉和余量第二树脂颗粒的质量比为7：3。
14.优选的，所述fesi65软磁合金粉的平均粒径在90～100nm，进一步所述所述fesi65软磁合金粉平均粒径为95nm，购自北京易金新材料有限公司。
15.fesi65软磁合金粉的粒径在95nm时，软磁合金粉与树脂混合后电磁波的阻抗匹配度最好，而现有技术中fesi65软磁合金粉的粒径在100～120nm与树脂混合后电磁波的阻抗匹配度最好，本发明人认为由于软磁合金粉的粒径与特定的环氧树脂中均匀混合达到最好的阻抗匹配。
16.优选的，所述第二树脂为丙烯酸树脂，进一步所述丙烯酸树脂为热固性丙烯酸树脂setalux 1762，所述热固性丙烯酸树脂setalux 1762购自上海凯茵化工有限公司。
17.优选的，按质量百分比计，所述低频吸波层的制备原料包括：80-90％fesial软磁合金粉、和第三树脂颗粒。
18.进一步所述fesial软磁合金粉与第三树脂颗粒的质量比为85:15。
19.优选的所述fesial软磁合金粉平均粒径在90～100nm，进一步所述fesial软磁合金粉平均粒径为95nm，购自上海凯茵化工有限公司。
20.优选的，所述第三树脂颗粒为环氧树脂，进一步，所述环氧树脂为环氧ep-12树脂颗粒；所述环氧ep-12树脂颗粒购自河南水之环实业有限公司。
21.优选的，金属层复合结构材料包括铜箔、铝箔、导电布、导电薄膜中的一种或几种，优选的所述金属层复合结构材料为铜箔，进一步，所述铜箔厚度在1.0mm，购自上海宏宇金属材料有限公司。
22.本发明另一方面公开了一种耐高温的软磁性多层复合吸波材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤
23.s1:每一层分别通过混胶、涂布、切片形成微波吸波层、高频吸波层、低频吸波层半成品。
24.s2：然后与金属层复合结构按顺序叠加在一起进行高温热压粘结。
25.进一步，所述涂布工艺为刮刀涂布。
26.优选的，所述混胶过程使用东莞市致合自动化技术有限公司生产的zh-1600混胶机，涂布过程使用龙港市奔泰包装机械有限公司生产的1200型刮刀涂布机，高温热压设备使用青岛华博机械科技有限公司生产的hbscr-(600-2000)t热压机热压。
27.本发明中的多层复合吸波材料中第二层fesi65软磁合金粉的粒径95nm，可以在高温热压过程中与第三层fesial软磁合金粉粒径在95nm，可以使各层材料均匀接触，使层与层之间的热传导能力可以及时的将热量散出，温度的降低会使复合材料中导电层的电导率升高。本发明中的环氧树脂ep-12颗粒与fesial软磁合金粉的重量比为15:85，可以使合金粉在树脂中均匀分散，克服两者混合过程中的合金粉沉降作用。本发明中的第一层的层状蜂窝石墨烯材料与第二层粒径为95nmfesi65软磁合金结合后表面粗度为1mm，更光滑耐用，克服了使用中的材料损耗问题。
28.有益效果：
29.1.本发明中的石墨烯与羰基铁粉相互作用可以增宽吸收波频段。
30.2.本发明中的fesi65软磁合金粉丙烯酸树脂混合后电磁波的阻抗匹配度最好。
31.3.本发明中的高温热压可以使各层材料均匀接触，使复合材料中导电层的电导率降低。
32.4.本发明克服了树脂与合金粉两者混合过程中的合金粉沉降作用。
33.5.本发明中的高温热压得到半成品的表面粗度为1mm，更光滑耐用，克服了使用中的材料损耗问题。
实施例
34.实施例1
35.本发明实施例1一方面公开了一种耐高温软磁性多层复合吸波材料：其自上而下，包括微波吸波层、高频吸波层、低频吸波层、金属层复合结构；所述微波吸波层的吸波频段为10ghz-40ghz，高频吸波层的吸波频段为1ghz-10ghz，低频吸波层的吸波频段为100mhz-1ghz。
36.按质量百分比计，所述微波吸波层的制备原料包括：35％羰基铁粉(平均粒径为10μm购自武汉金刚新材料有限公司)、1％石墨烯粉(平均粒径为100nm先锋纳米材料科技有限公司)，和余量tpu树脂(rh4037颗粒购自武汉金刚新材料有限公司)。
37.按质量百分比计，所述高频吸波层的制备原料包括：60％fesi65软磁合金粉(平均粒径为95nm购自北京易金新材料有限公司)，和余量热固性丙烯酸树脂颗粒(setalux 1762购自上海凯茵化工有限公司)。
38.按质量百分比计，所述低频吸波层的制备原料包括：80％fesial软磁合金粉(平均粒径为95nm购自上海凯茵化工有限公司)和环氧ep-12树脂颗粒(购自河南水之环实业有限公司)。
39.金属层复合结构材料为厚度1.0mm铜箔，购自上海宏宇金属材料有限公司。
40.一种耐高温软磁性多层复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
41.s1:每一层分别通过混胶30min，刮刀涂布，刮刀角度47
°
，涂布速度1m/min，切片100
×
300mm，通过烘箱温度60℃-70℃-80℃-110℃四阶段烘干，形成微波吸波层、高频吸波层、低频吸波层半成品。
42.s2：然后与金属层复合结构按顺序从上到下叠加在一起进行150℃高温90t热压保压25min粘结。
43.所述混胶过程使用东莞市致合自动化技术有限公司生产的zh-1600混胶机，涂布过程使用龙港市奔泰包装机械有限公司生产的1200型刮刀涂布机，高温热压设备使用青岛华博机械科技有限公司生产的hbscr-(600-2000)t热压机热压。
44.实施例2
45.本发明实施例2一方面公开了一种耐高温软磁性多层复合吸波材料：其自上而下，包括微波吸波层、高频吸波层、低频吸波层、金属层复合结构；所述微波吸波层的吸波频段为10ghz-40ghz，高频吸波层的吸波频段为1ghz-10ghz，低频吸波层的吸波频段为100mhz-1ghz。
46.按质量百分比计，所述微波吸波层的制备原料包括：50％羰基铁粉(平均粒径为10μm购自武汉金刚新材料有限公司)、2％石墨烯粉(平均粒径为100nm购自先锋纳米材料科技有限公司)，和余量tpu树脂(rh4037颗粒购自武汉金刚新材料有限公司)。
47.按质量百分比计，所述高频吸波层的制备原料包括：80％fesi65软磁合金粉(平均粒径为95nm购自北京易金新材料有限公司)、和余量热固性丙烯酸树脂颗粒(setalux 1762购自上海凯茵化工有限公司)。
48.按质量百分比计，所述低频吸波层的制备原料包括：90％fesial软磁合金粉(平均粒径为95nm购自上海凯茵化工有限公司)、和环氧ep-12树脂颗粒(购自河南水之环实业有限公司)。
49.金属层复合结构材料为厚度1.0mm铜箔，购自上海宏宇金属材料有限公司。
50.一种耐高温软磁性多层复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
51.s1:每一层分别通过混胶30min，刮刀涂布，刮刀角度47
°
，涂布速度1m/min，切片100
×
300mm，通过烘箱温度60℃-70℃-80℃-110℃四阶段烘干，形成微波吸波层、高频吸波层、低频吸波层半成品。
52.s2：然后与金属层复合结构按顺序从上到下叠加在一起进行150℃高温90t热压保压25min粘结。
53.所述混胶过程使用东莞市致合自动化技术有限公司生产的zh-1600混胶机，涂布过程使用龙港市奔泰包装机械有限公司生产的1200型刮刀涂布机，高温热压设备使用青岛华博机械科技有限公司生产的hbscr-(600-2000)t热压机热压。
54.实施例3
55.本发明实施例3一方面公开了一种耐高温软磁性多层复合吸波材料：其自上而下，包括微波吸波层、高频吸波层、低频吸波层、金属层复合结构；所述微波吸波层的吸波频段为10ghz-40ghz，高频吸波层的吸波频段为1ghz-10ghz，低频吸波层的吸波频段为100mhz-1ghz。
56.按质量百分比计，所述微波吸波层的制备原料包括：40％羰基铁粉(平均粒径为10μm购自武汉金刚新材料有限公司)、(1.2％石墨烯粉平均粒径为100nm购自先锋纳米材料科技有限公司)，和余量tpu树脂(rh4037颗粒购自武汉金刚新材料有限公司)。
57.按质量百分比计，所述高频吸波层的制备原料包括：70％fesi65软磁合金粉(平均粒径为95nm购自北京易金新材料有限公司)、和余量热固性丙烯酸树脂颗粒(setalux 1762购自上海凯茵化工有限公司)。
58.按质量百分比计，所述低频吸波层的制备原料包括：85％fesial软磁合金粉)平均粒径为95nm购自上海凯茵化工有限公司)、和环氧ep-12树脂颗粒(购自河南水之环实业有限公司)。
59.金属层复合结构材料为厚度1.0mm铜箔，购自上海宏宇金属材料有限公司。
60.一种耐高温软磁性多层复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
61.s1:每一层分别通过混胶30min，刮刀涂布，刮刀角度47
°
，涂布速度1m/min，切片100
×
300mm，通过烘箱温度60℃-70℃-80℃-110℃四阶段烘干，形成微波吸波层、高频吸波层、低频吸波层半成品。
62.s2：然后与金属层复合结构按顺序从上到下叠加在一起进行150℃高温90t热压保
压25min粘结。
63.所述混胶过程使用东莞市致合自动化技术有限公司生产的zh-1600混胶机，涂布过程使用龙港市奔泰包装机械有限公司生产的1200型刮刀涂布机，高温热压设备使用青岛华博机械科技有限公司生产的hbscr-(600-2000)t热压机热压。
64.对比例1
65.所述羰基铁粉粒径为20μm，其余与实施例2相同。
66.对比例2
67.所述fesi65软磁合金粉的粒径50nm，其余与实施例2相同。
68.性能测试方法
69.1、磁导率测试：对实施例1-3，对比例1-2得到的复合吸波材料，使用磁导率测试仪测试，测试方法参考gb/t 35690-2017《弱磁相对磁导率的测试方法》，测得数据记入表1。
70.2、电导率测试：对实施例1-3，对比例1-2得到的复合吸波材料，使用电导率测试仪测试，测试方法参考gb/t 15662-1995《导电、防静电塑料体积电阻率测试方法》
71.3.高温性能测试：对实施例1-3，对比例1-2得到的复合吸波材料，进入热稳定测试仪，测试方法参照gb/t 3512-2014，测得数据记入表1。
72.性能测试数据
73.表1
[0074] 磁导率(μ)电导率(ω/sq)耐高温(℃)实施例1136.510^6120实施例2212.410^3150实施例3186.610^5150对比例1218.710^3150对比例2208.110^3150

技术特征：

1.一种耐高温的软磁性复合吸波材料，其特征在于：其自上而下，包括微波吸波层、高频吸波层、低频吸波层、金属层复合结构；所述微波吸波层的吸波频段为10ghz-40ghz，高频吸波层的吸波频段为1ghz-10ghz，低频吸波层的吸波频段为100mhz-1ghz。2.根据权利要求1所述复合吸波材料，其特征在于：按质量百分比计，所述微波吸波层的制备原料包括：35-50％羰基铁粉、1-2％石墨烯粉，和余量第一树脂颗粒。3.根据权利要求2所述复合吸波材料，其特征在于：所述羰基铁粉的平均粒径为1～10μm。4.根据权利要求1所述复合吸波材料，其特征在于：按质量百分比计，所述高频吸波层的制备原料包括：60-80％fesi65软磁合金粉、和余量第二树脂颗粒。5.根据权利要求4所述复合吸波材料，其特征在于：所述fesi65软磁合金粉的平均粒径在90～100nm。6.根据权利要求1所述复合吸波材料，其特征在于：按质量百分比计，所述低频吸波层的制备原料包括：80-90％fesial软磁合金粉、和余量第三树脂颗粒。7.根据权利要求6所述复合吸波材料，其特征在于：所述第三树脂颗粒为环氧树脂ep-12颗粒。8.根据权利要求1所述复合吸波材料，其特征在于：金属层复合结构材料包括铜箔、铝箔、导电布、导电薄膜中的一种或几种。9.一种根据权利要求1-8任一项所述耐高温的软磁性多层复合吸波材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤s1:微波吸波层经过树脂溶胶、混合搅拌、在离型膜上涂布形成半成品。s2：然后与金属层复合结构按顺序叠加在一起进行高温热压粘结。10.根据权利要求9所述复合吸波材料的制备方法，其特征在于：涂布工艺为刮刀涂布。

技术总结

本发明涉及吸波材料制备技术领域，尤其涉及IPC H05K9/00领域；本发明中的石墨烯与羰基铁粉相互作用可以增宽吸收波频段，本发明中的FeSi65软磁合金粉丙烯酸树脂混合后电磁波的阻抗匹配度最好；本发明中的高温热压可以使各层材料均匀接触，使复合材料中导电层的电导率降低；本发明克服了树脂与合金粉两者混合过程中的合金粉沉降作用；本发明中的高温热压得到半成品的表面粗度为1mm，更光滑耐用，克服了使用中的材料损耗问题。用中的材料损耗问题。