一種稀土基複合電磁吸波材料及其製備方法與流程

2023-05-01 14:07:41 5

本發明屬於電子材料
技術領域：
，具體涉及一種稀土基複合電磁吸波材料及其製備方法。
背景技術：
：吸波材料是指能夠吸收、衰減入射電磁波的能量，可以直接將電磁波吸收掉且不產生渦流，不反射電磁波，不對周圍的電子元器件造成二次汙染，並通過材料的介質損耗或磁損耗使電磁能快速轉換成熱能或其他能量形式的一類新型功能材料。隨著各種電子設備的頻繁使用，電磁輻射和電磁汙染日益嚴重。電磁吸波材料的研製和開發越來越引起人們的關注，新型的吸波材料層出不窮。目前磁性吸波材料主要有鐵氧體磁性吸波材料、多晶鐵纖維吸波材料、碳纖維結構吸波材料、金屬微粉吸波材料、手性吸波材料、納米晶吸波材料以及稀土金屬間化合物磁性吸波材料。雖然以上各種吸波材料具有一定的電磁吸波性能，但是在許多需要更寬吸收頻帶寬、更高吸波效率以及耐環境穩定性佳等場合的實際應用還存在一些不足。技術實現要素：本發明的目的是避免上述現有技術中的不足之處而提供一種稀土基複合電磁吸波材料及其製備方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種稀土基複合電磁吸波材料，由以下重量份的原料製備而得：甲基苯基乙烯基矽橡膠30-45份、氯化聚乙烯10-20份、電氣石粉5-12份、火山灰2-8份、納米氧化釓4-10份、鐠釹氧化物2-8份、氯化鐿0.5-3份、檸檬酸三乙酯5-11份、5-羥甲基糠醛4-9份、γ-氨丙基三乙氧基矽烷2-7份、正焦磷酸3-8份、納米多孔二氧化矽1-6份、納米針狀氧化鋅3-9份、白炭黑2-6份、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺2-7份、聚丙烯腈基碳纖維3-6份、苯乙烯-馬來酸酐共聚物5-9份、乙烯-丙烯共聚物1-5份、鄰苯二甲酸二辛酯4-9份、氯代脂肪酸甲酯1-4份、聚乙烯端基環氧蠟5-9份、丙酮25-40份；所述鐠釹氧化物中氧化鐠和氧化釹的質量比為1-2:4-6。進一步的，所述聚丙烯腈基碳纖維為短切纖維，其單束線密度為30-200g/km，長度為1-5mm。進一步的，所述鐠釹氧化物中氧化鐠和氧化釹的質量比為1.3:4.8。進一步的，由以下重量份的原料製備而得：甲基苯基乙烯基矽橡膠33-42份、氯化聚乙烯12-18份、電氣石粉6-11份、火山灰3-7份、納米氧化釓5-9份、鐠釹氧化物3-7份、氯化鐿0.8-2.6份、檸檬酸三乙酯6-10份、5-羥甲基糠醛4.6-8.2份、γ-氨丙基三乙氧基矽烷2.5-6份、正焦磷酸3.8-6.5份、納米多孔二氧化矽2.2-4.7份、納米針狀氧化鋅3.2-5.5份、白炭黑2.5-5份、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺2.4-6份、聚丙烯腈基碳纖維3.6-4.5份、苯乙烯-馬來酸酐共聚物5.2-8份、乙烯-丙烯共聚物2-4份、鄰苯二甲酸二辛酯4.5-8份、氯代脂肪酸甲酯1.3-2.5份、聚乙烯端基環氧蠟4.8-7份、丙酮28-37份。上述稀土基複合電磁吸波材料的製備方法，製備步驟為：步驟S1、將火山灰和電氣石粉於80-90℃下乾燥3-8小時，然後置於馬弗爐中，在惰性氣氛下，以5-10℃/min速度升溫至550-800℃保溫2-4小時，冷卻至室溫，得到預處理料I；步驟S2、將正焦磷酸、γ-氨丙基三乙氧基矽烷和丙酮投入到攪拌罐中，攪拌溶解，然後加入納米氧化釓、鐠釹氧化物、氯化鐿、納米多孔二氧化矽、納米針狀氧化鋅、白炭黑和步驟S1中的預處理料I，在10℃以下溫度條件，以200-500r/min的速度攪拌30-120min，冷凍乾燥，得到預處理料II，備用；步驟S3、將甲基苯基乙烯基矽橡膠、氯化聚乙烯、聚丙烯腈基碳纖維、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物、檸檬酸三乙酯、5-羥甲基糠醛、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、鄰苯二甲酸二辛酯、氯代脂肪酸甲酯和聚乙烯端基環氧蠟混合均勻，然後置於密煉機上，在120-180℃下進行混煉20-50分鐘，隨後靜置20-36小時；步驟S4、再置於密煉機上，在160-200℃下進行混煉15-30分鐘，出料，得到混煉膠；步驟S5、將上述混煉膠置於壓延機上，以75-120kg.cm-2的壓力，110-140℃溫度條件下壓延成片，即得稀土基複合電磁吸波材料。進一步的，在步驟S1中，於86℃下乾燥5小時；在步驟S1中，以8℃/min速度升溫至720℃保溫3小時。進一步的，在步驟S2中，以360r/min的速度攪拌90min。進一步的，在步驟S3中，在160℃下進行混煉45分鐘，隨後靜置30小時。進一步的，在步驟S4中，在190℃下進行混煉20分鐘。進一步的，在步驟S5中，以98kg.cm-2的壓力，126℃溫度條件下壓延成片。由於採用了以上技術方案，本發明的有益效果：本發明製備的吸波複合材料在3mm厚度下，最小反射率介於-15.7~-17.6dB之間，有效吸收帶寬（＜-10dB）達5.8~7.5GHz，吸波效率高，且在低頻段也顯示吸波性能，具有較好的頻寬特性及吸波性能，市場前景廣闊。具體實施方式下面結合具體實施例，對本發明作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。實施例1一種稀土基複合電磁吸波材料，由以下重量份的原料製備而得：甲基苯基乙烯基矽橡膠30份、氯化聚乙烯10份、電氣石粉5份、火山灰2份、納米氧化釓4份、鐠釹氧化物2份、氯化鐿0.5份、檸檬酸三乙酯5份、5-羥甲基糠醛4份、γ-氨丙基三乙氧基矽烷2份、正焦磷酸3份、納米多孔二氧化矽1份、納米針狀氧化鋅3份、白炭黑2份、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺2份、聚丙烯腈基碳纖維3份、苯乙烯-馬來酸酐共聚物5份、乙烯-丙烯共聚物1份、鄰苯二甲酸二辛酯4份、氯代脂肪酸甲酯1份、聚乙烯端基環氧蠟5份、丙酮25份；所述鐠釹氧化物中氧化鐠和氧化釹的質量比為1:4。所述聚丙烯腈基碳纖維為短切纖維，其單束線密度為30-200g/km，長度為1-5mm。上述稀土基複合電磁吸波材料的製備方法，製備步驟為：步驟S1、將火山灰和電氣石粉於80℃下乾燥8小時，然後置於馬弗爐中，在惰性氣氛下，以5℃/min速度升溫至550℃保溫2小時，冷卻至室溫，得到預處理料I；步驟S2、將正焦磷酸、γ-氨丙基三乙氧基矽烷和丙酮投入到攪拌罐中，攪拌溶解，然後加入納米氧化釓、鐠釹氧化物、氯化鐿、納米多孔二氧化矽、納米針狀氧化鋅、白炭黑和步驟S1中的預處理料I，在10℃以下溫度條件，以200r/min的速度攪拌30min，冷凍乾燥，得到預處理料II，備用；步驟S3、將甲基苯基乙烯基矽橡膠、氯化聚乙烯、聚丙烯腈基碳纖維、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物、檸檬酸三乙酯、5-羥甲基糠醛、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、鄰苯二甲酸二辛酯、氯代脂肪酸甲酯和聚乙烯端基環氧蠟混合均勻，然後置於密煉機上，在120℃下進行混煉20分鐘，隨後靜置20小時；步驟S4、再置於密煉機上，在160℃下進行混煉15分鐘，出料，得到混煉膠；步驟S5、將上述混煉膠置於壓延機上，以75kg.cm-2的壓力，110℃溫度條件下壓延成片，即得稀土基複合電磁吸波材料。實施例2一種稀土基複合電磁吸波材料，由以下重量份的原料製備而得：甲基苯基乙烯基矽橡膠45份、氯化聚乙烯20份、電氣石粉12份、火山灰8份、納米氧化釓10份、鐠釹氧化物8份、氯化鐿3份、檸檬酸三乙酯11份、5-羥甲基糠醛9份、γ-氨丙基三乙氧基矽烷7份、正焦磷酸8份、納米多孔二氧化矽6份、納米針狀氧化鋅9份、白炭黑6份、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺7份、聚丙烯腈基碳纖維6份、苯乙烯-馬來酸酐共聚物9份、乙烯-丙烯共聚物5份、鄰苯二甲酸二辛酯9份、氯代脂肪酸甲酯4份、聚乙烯端基環氧蠟9份、丙酮40份；所述鐠釹氧化物中氧化鐠和氧化釹的質量比為1:3。所述聚丙烯腈基碳纖維為短切纖維，其單束線密度為30-200g/km，長度為1-5mm。上述稀土基複合電磁吸波材料的製備方法，製備步驟為：步驟S1、將火山灰和電氣石粉於90℃下乾燥3小時，然後置於馬弗爐中，在惰性氣氛下，以10℃/min速度升溫至800℃保溫4小時，冷卻至室溫，得到預處理料I；步驟S2、將正焦磷酸、γ-氨丙基三乙氧基矽烷和丙酮投入到攪拌罐中，攪拌溶解，然後加入納米氧化釓、鐠釹氧化物、氯化鐿、納米多孔二氧化矽、納米針狀氧化鋅、白炭黑和步驟S1中的預處理料I，在10℃以下溫度條件，以500r/min的速度攪拌120min，冷凍乾燥，得到預處理料II，備用；步驟S3、將甲基苯基乙烯基矽橡膠、氯化聚乙烯、聚丙烯腈基碳纖維、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物、檸檬酸三乙酯、5-羥甲基糠醛、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、鄰苯二甲酸二辛酯、氯代脂肪酸甲酯和聚乙烯端基環氧蠟混合均勻，然後置於密煉機上，在180℃下進行混煉50分鐘，隨後靜置36小時；步驟S4、再置於密煉機上，在200℃下進行混煉30分鐘，出料，得到混煉膠；步驟S5、將上述混煉膠置於壓延機上，以120kg.cm-2的壓力，140℃溫度條件下壓延成片，即得稀土基複合電磁吸波材料。實施例3一種稀土基複合電磁吸波材料，由以下重量份的原料製備而得：甲基苯基乙烯基矽橡膠38份、氯化聚乙烯15份、電氣石粉8份、火山灰5份、納米氧化釓7份、鐠釹氧化物5份、氯化鐿1.8份、檸檬酸三乙酯8份、5-羥甲基糠醛6份、γ-氨丙基三乙氧基矽烷4.5份、正焦磷酸5.5份、納米多孔二氧化矽3.5份、納米針狀氧化鋅6份、白炭黑4份、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺4.5份、聚丙烯腈基碳纖維4.5份、苯乙烯-馬來酸酐共聚物7份、乙烯-丙烯共聚物3份、鄰苯二甲酸二辛酯6.5份、氯代脂肪酸甲酯2.5份、聚乙烯端基環氧蠟7份、丙酮32份；所述鐠釹氧化物中氧化鐠和氧化釹的質量比為1.5:5。所述聚丙烯腈基碳纖維為短切纖維，其單束線密度為30-200g/km，長度為1-5mm。上述稀土基複合電磁吸波材料的製備方法，製備步驟為：步驟S1、將火山灰和電氣石粉於85℃下乾燥5.5小時，然後置於馬弗爐中，在惰性氣氛下，以7℃/min速度升溫至680℃保溫3小時，冷卻至室溫，得到預處理料I；步驟S2、將正焦磷酸、γ-氨丙基三乙氧基矽烷和丙酮投入到攪拌罐中，攪拌溶解，然後加入納米氧化釓、鐠釹氧化物、氯化鐿、納米多孔二氧化矽、納米針狀氧化鋅、白炭黑和步驟S1中的預處理料I，在10℃以下溫度條件，以350r/min的速度攪拌75min，冷凍乾燥，得到預處理料II，備用；步驟S3、將甲基苯基乙烯基矽橡膠、氯化聚乙烯、聚丙烯腈基碳纖維、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物、檸檬酸三乙酯、5-羥甲基糠醛、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、鄰苯二甲酸二辛酯、氯代脂肪酸甲酯和聚乙烯端基環氧蠟混合均勻，然後置於密煉機上，在150℃下進行混煉35分鐘，隨後靜置28小時；步驟S4、再置於密煉機上，在190℃下進行混煉22分鐘，出料，得到混煉膠；步驟S5、將上述混煉膠置於壓延機上，以97kg.cm-2的壓力，125℃溫度條件下壓延成片，即得稀土基複合電磁吸波材料。實施例4一種稀土基複合電磁吸波材料，由以下重量份的原料製備而得：甲基苯基乙烯基矽橡膠33份、氯化聚乙烯12份、電氣石粉6份、火山灰3份、納米氧化釓5份、鐠釹氧化物3份、氯化鐿0.8份、檸檬酸三乙酯6份、5-羥甲基糠醛4.6份、γ-氨丙基三乙氧基矽烷2.5份、正焦磷酸3.8份、納米多孔二氧化矽2.2份、納米針狀氧化鋅3.2份、白炭黑2.5份、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺2.4份、聚丙烯腈基碳纖維3.6份、苯乙烯-馬來酸酐共聚物5.2份、乙烯-丙烯共聚物2份、鄰苯二甲酸二辛酯4.5份、氯代脂肪酸甲酯1.3份、聚乙烯端基環氧蠟4.8份、丙酮28份；所述鐠釹氧化物中氧化鐠和氧化釹的質量比為1.3:4.8。所述聚丙烯腈基碳纖維為短切纖維，其單束線密度為30-200g/km，長度為1-5mm。上述稀土基複合電磁吸波材料的製備方法，製備步驟為：步驟S1、將火山灰和電氣石粉於86℃下乾燥5小時，然後置於馬弗爐中，在惰性氣氛下，以8℃/min速度升溫至720℃保溫3小時，冷卻至室溫，得到預處理料I；步驟S2、將正焦磷酸、γ-氨丙基三乙氧基矽烷和丙酮投入到攪拌罐中，攪拌溶解，然後加入納米氧化釓、鐠釹氧化物、氯化鐿、納米多孔二氧化矽、納米針狀氧化鋅、白炭黑和步驟S1中的預處理料I，在10℃以下溫度條件，以360r/min的速度攪拌90min，冷凍乾燥，得到預處理料II，備用；步驟S3、將甲基苯基乙烯基矽橡膠、氯化聚乙烯、聚丙烯腈基碳纖維、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物、檸檬酸三乙酯、5-羥甲基糠醛、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、鄰苯二甲酸二辛酯、氯代脂肪酸甲酯和聚乙烯端基環氧蠟混合均勻，然後置於密煉機上，在160℃下進行混煉45分鐘，隨後靜置30小時；步驟S4、再置於密煉機上，在190℃下進行混煉20分鐘，出料，得到混煉膠；步驟S5、將上述混煉膠置於壓延機上，以98kg.cm-2的壓力，126℃溫度條件下壓延成片，即得稀土基複合電磁吸波材料。實施例5一種稀土基複合電磁吸波材料，由以下重量份的原料製備而得：甲基苯基乙烯基矽橡膠42份、氯化聚乙烯18份、電氣石粉11份、火山灰7份、納米氧化釓9份、鐠釹氧化物7份、氯化鐿2.6份、檸檬酸三乙酯10份、5-羥甲基糠醛8.2份、γ-氨丙基三乙氧基矽烷6份、正焦磷酸6.5份、納米多孔二氧化矽4.7份、納米針狀氧化鋅5.5份、白炭黑5份、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺6份、聚丙烯腈基碳纖維4.5份、苯乙烯-馬來酸酐共聚物8份、乙烯-丙烯共聚物4份、鄰苯二甲酸二辛酯8份、氯代脂肪酸甲酯2.5份、聚乙烯端基環氧蠟7份、丙酮37份；所述鐠釹氧化物中氧化鐠和氧化釹的質量比為1.5:4。所述聚丙烯腈基碳纖維為短切纖維，其單束線密度為30-200g/km，長度為1-5mm。上述稀土基複合電磁吸波材料的製備方法，製備步驟為：步驟S1、將火山灰和電氣石粉於86℃下乾燥6小時，然後置於馬弗爐中，在惰性氣氛下，以8℃/min速度升溫至750℃保溫3小時，冷卻至室溫，得到預處理料I；步驟S2、將正焦磷酸、γ-氨丙基三乙氧基矽烷和丙酮投入到攪拌罐中，攪拌溶解，然後加入納米氧化釓、鐠釹氧化物、氯化鐿、納米多孔二氧化矽、納米針狀氧化鋅、白炭黑和步驟S1中的預處理料I，在10℃以下溫度條件，以400r/min的速度攪拌90min，冷凍乾燥，得到預處理料II，備用；步驟S3、將甲基苯基乙烯基矽橡膠、氯化聚乙烯、聚丙烯腈基碳纖維、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物、檸檬酸三乙酯、5-羥甲基糠醛、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、鄰苯二甲酸二辛酯、氯代脂肪酸甲酯和聚乙烯端基環氧蠟混合均勻，然後置於密煉機上，在150℃下進行混煉40分鐘，隨後靜置26小時；步驟S4、再置於密煉機上，在180℃下進行混煉25分鐘，出料，得到混煉膠；步驟S5、將上述混煉膠置於壓延機上，以90kg.cm-2的壓力，125℃溫度條件下壓延成片，即得稀土基複合電磁吸波材料。對比例1本對比例基本同實施例1，不同之處為：不包含鐠釹氧化物、納米針狀氧化鋅和5-羥甲基糠醛。對比例2本對比例基本同實施例1，不同之處為：不包含氯化鐿、納米多孔二氧化矽和火山灰。性能測試對以上實施例和對比例製備的電磁吸波材料製備成3mm厚的測試樣進行相關性能測試，其測試結果如下表所示：最小反射率/dB有效吸收帶寬/GHz（＜-10dB）實施例1-15.75.8實施例2-16.26.3實施例3-17.46.7實施例4-16.87.1實施例5-17.67.5對比例1-12.52.1對比例2-13.33.4由上述測試結果可知，本發明製備的吸波複合材料在3mm厚度下，最小反射率介於-15.7~-17.6dB之間，有效吸收帶寬（＜-10dB）達5.8~7.5GHz，吸波效率高，且在低頻段也顯示吸波性能，具有較好的頻寬特性及吸波性能，市場前景廣闊。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp