一种吸波纸蜂窝的制备方法与流程

本发明涉及功能复合材料制备技术领域，尤其涉及一种吸波纸蜂窝的制备方法。

背景技术：

随着现代军事技术的迅猛发展，飞机、导弹、舰船、车辆等武器装备的生存能力面临着严重的威胁，为了提高武器装备的战场突防能力和生存能力，降低目标对电磁波的辐射或散射特征是未来武器装备的必然发展方向，对电磁波的屏蔽和吸收已成为选择材料的一个重要考虑因素。

蜂窝芯是利用仿生学原理制备得到的一种复合材料芯材，外形与自然界的蜂窝相似，能够在保证强度的同时，最大限度的减轻材料的重要，是一种新型的高轻、高强的材料，而且，蜂窝芯结构会对入射电磁波进行多次折射衰减，从而达到减小整体符合材料电磁波反射的效果，目前被广泛应用于航空航天等领域。

传统的蜂窝夹层复合材料主要以纸蜂窝为基体，通过浸渍掺有吸波剂的胶液制备而成，该制备方法工艺复杂，需要将吸波剂均匀分散在胶液中，而胶液的吸波剂时往往难以实现均匀，从而影响吸波效果。另一方面，长时间的使用，浸渍的胶液中的吸波剂容易脱落，从而丧失吸波效果，影响武器装备的整体隐身效果。

目前，常用的吸波剂材料按照电磁损耗机理主要可以分为磁损耗型和介电损耗型。磁损耗型一般指的是金属铁氧体、羰基铁以及金属微粉等磁性材料。介电损耗性的材料一般为碳化硅、碳材料(碳纳米管、石墨、炭黑、石墨烯、碳纤维、碳纳米纤维、无定型碳等)、导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯等)、有机金属络合物、氮化硅、钛酸钡铁电陶瓷、氮化铁等。然而需要不同损耗机理的吸波剂协同作用，才能实现阻抗匹配，达到宽频带高效吸波的效果。

专利“吸波纸及其制备方法和应用”(cn104404814b)有提到一种吸波纸，在权利要求中以多晶铁纤维、炭黑、聚苯并噁唑(pbo)原纤浆粕为原料制备得到的吸波材料。虽然在说明书中有提到“纤维类吸波剂选自多晶铁纤维、镍纤维、碳纤维、铜纤维、碳化硅纤维和sic/ti掺杂纤维中的一种或多种；优选地，所述纤维类吸波剂为多晶铁纤维。”该发明中涉及到的吸波纸的制备及其制备方法和应用中，并没有提到吸波纸作为蜂窝芯材料的应用，而且在造纸浆粕中的碳基添加剂只有碳纤维、炭黑、碳化硅纤维等。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：

本发明提供一种吸波纸蜂窝的制备方法，在纤维造纸浆粕中加入高电导率的碳基材料，用以增加本身透波纸蜂窝对电磁波的衰减吸收，从而进一步提高拓宽电磁波的吸收带宽和提高对电磁波的吸收。

本发明的技术方案

一种吸波纸蜂窝的制备方法，将吸波纸进行涂胶、叠合、热压、切块、拉伸和浸胶固化，得到吸波纸蜂窝，所述的吸波纸采用高电导率碳基材料、合成纤维与粘合剂混合打散，加入分散剂，采用斜网成型器进行造纸湿法成型，脱水干燥后热压成型。

进一步的，粘合剂包括热固性树脂、热塑性树脂纤维、沉析纤维或纤条体。

进一步的，热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、氰酸脂树脂或聚酰亚胺树脂中的一种或几种，所述的热塑性树脂纤维包括聚酯类短纤维或聚酰胺类纤维；所述沉析纤维为聚酰胺、聚酯或聚间苯甲酰间苯二胺沉析纤维，所述纤体条为聚对苯二甲酰对苯二胺或聚对苯撑苯并二噁唑纤条体。

进一步的，分散剂包括表面活性剂、水溶性高分子化合物、酸或无机盐中的一种或一种以上混合物。

进一步的，表面活性剂为季胺盐、脂肪酸盐、磺酸盐类或聚氧化乙烯；所述水溶性高分子化合物为聚丙烯酸或其共聚物类、聚乙烯醇或其衍生物类、天然高分子衍生物类；所述酸包括盐酸或硫酸。

进一步的，高电导率碳基材料包括异形截面碳纤维、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯中的一种或多种。

进一步的，异形截面碳纤维的截面形状包括腰形、三角形、十字形、三叶形、四叶形、五叶形、六叶形中的一种或多种。

进一步的，合成纤维包括对位芳纶纤维、间位芳纶纤维、聚苯并噁唑纤维中的一种或多种。

进一步的，吸波纸的热压成型具体为：使用辊压机在150～360℃，20～400kg/cm线压力下或者使用平板热压机载180～320℃，15～25mpa压力下进行热压成型。

进一步的，吸波纸的浸胶固化过程中，浸胶至少进行两次，胶液中含有树脂、吸波剂和溶剂，吸波剂的固含量为0～40wt％，吸波剂为炭球、炭黑、石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维粉中的一种或几种混合，树脂为环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯、聚酰亚胺树脂中的一种，溶剂为乙醇、乙酸乙酯、丙酮或水中的一种或多种。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种吸波纸蜂窝的制备方法，进一步拓宽了吸波蜂窝夹芯材料的电磁波吸收频率带宽，并进一步降低了吸波蜂窝夹芯材料对电磁波的反射率。对于航空航天结构隐身材料的制造领域具有一定的应用价值，且具有一定的经济效益。

具体实施方式

实施例1

一种吸波纸蜂窝的制备方法，将吸波纸进行涂胶、叠合、热压、切块、拉伸和浸胶固化，得到吸波纸蜂窝，所述的吸波纸采用高电导率碳基材料、合成纤维与粘合剂混合打散，加入分散剂，采用斜网成型器进行造纸湿法成型，脱水干燥后热压成型。

实施例2

一种吸波纸蜂窝的制备方法，将4wt％的腰形截面的碳纤维和96wt％间位芳纶纸纤维浆粕用打浆机打散，均匀分散在水中，并加入季铵盐，制备得到混合浆料。通过斜网成型器进行造纸湿法成型，脱水干燥后，用辊压机在200kg/cm线压力下进行热压成型，得到吸波纸，定量为50g/m²。

吸波胶液的配置：碳纳米管20份、酚醛树脂80份溶于200份乙醇中，搅拌均匀后得到吸波胶液。

将吸波纸进行涂胶、叠合、热压、切条、拉伸、浸胶固化后的蜂窝夹芯材料，放置在装有吸波胶液的胶槽中进行浸渍。将浸有吸波胶液的蜂窝放入烘箱中进行固化，固化温度为180℃，固化时间为2h。

制备得到的吸波蜂窝的厚度为30mm，蜂窝壁长为2mm，2～18ghz频率范围内平均正向反射率低于-10db，具有较好的吸收率和较宽的吸波频率带宽。

实施例3

将3wt％的碳纳米管和97wt％间位芳纶纸纤维浆粕用打浆机打散，均匀分散在水中，并加入季铵盐，制备得到混合浆料。通过斜网成型器进行造纸湿法成型，脱水干燥后，用辊压机在220kg/cm线压力下进行热压成型，得到吸波纸，定量为50g/m²。

吸波胶液的配置：炭黑10份、环氧树脂90份溶于200份乙醇中，搅拌均匀后得到吸波胶液。

将吸波纸进行涂胶、叠合、热压、切条、拉伸、浸胶固化后的蜂窝夹芯材料，放置在装有吸波胶液的胶槽中进行浸渍。将浸有吸波胶液的蜂窝放入烘箱中进行固化，固化温度为180℃，固化时间为1h。

制备得到的吸波蜂窝的厚度为20mm，蜂窝壁长为3mm，2～18ghz频率范围内平均正向反射率低于-8db，具有较好的吸收率和较宽的吸波频率带宽。

实施例4

将5wt％的三角形界面的碳纤维和95wt％间位芳纶纸纤维浆粕用打浆机打散，均匀分散在水中，并加入季铵盐，制备得到混合浆料。通过斜网成型器进行造纸湿法成型，脱水干燥后，用辊压机在220kg/cm线压力下进行热压成型，得到吸波纸，定量为50g/m²。

吸波胶液的配置：环氧树脂100份溶于200份乙醇中，搅拌均匀后得到吸波胶液。

将吸波纸进行涂胶、叠合、热压、切条、拉伸、浸胶固化后的蜂窝夹芯材料，放置在装有吸波胶液的胶槽中进行浸渍。将浸有吸波胶液的蜂窝放入烘箱中进行固化，固化温度为180℃，固化时间为1h。

制备得到的吸波蜂窝的厚度为30mm，蜂窝壁长为3mm，2～18ghz频率范围内平均正向反射率低于-8db，具有较好的吸收率和较宽的吸波频率带宽。

本发明提供的吸波纸蜂窝的制备方法，进一步拓宽了吸波蜂窝夹芯材料的电磁波吸收频率带宽，并进一步降低了吸波蜂窝夹芯材料对电磁波的反射率。对于航空航天结构隐身材料的制造领域具有一定的应用价值，且具有一定的经济效益。

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