一種多層結構雷達吸波布的製作方法

2023-05-28 06:41:11 1

一種多層結構雷達吸波布的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及的是一種多層結構雷達吸波布，主要用於製作炮衣、坦克外罩、車輛帆布、宿營帳篷、偽裝網等軍用領域。包括基底帆布﹑吸波材料層和粘結劑層，所述吸波材料層分別通過粘結劑層疊合粘貼在基底帆布上，所述最外層的吸波材料層表面也設置有粘結劑層。所述吸波材料層為吸波塗料層，所述吸波塗料為含有磁性金屬合金微粉的聚氨酯塗料層，所述吸波材料層的磁性金屬合金微粉。該種吸波布吸波能力強、吸波頻帶寬、防水、透氣、阻燃。
【專利說明】一種多層結構雷達吸波布

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及的是一種多層結構雷達吸波布，主要用於製作炮衣、坦克外罩、車 輛帆布、宿營帳篷、偽裝網等軍用領域。

【背景技術】
[0002] 現代軍事技術的迅猛發展，世界各國的防禦體系被敵方探測、跟蹤和攻擊的可能 性越來越大，軍事目標的生存能力和武器系統的突防能力受到了嚴重威脅。因而，武器的 隱身得到了廣泛的重視，並迅速發展，形成一項專門技術--隱身技術。它作為一項高技 術，與雷射武器、巡航飛彈被稱為軍事科學上最新的三大技術成就。隱身技術是指在一定範 圍內降低目標的可探測信號特徵，從而減小目標被敵方信號探測設備發現概率的綜合性技 術。現代隱身技術按目標特徵分類，可分為可見光隱身技術、雷達或微波隱身技術、紅外隱 身技術、雷射隱身技術和聲波隱身技術。
[0003] 雷達是最普通和最主要的軍事探測和制導技術，雷達隱身材料在多功能隱身材料 的研製中開展最早、報導最多，是隱身材料的一個研究熱點。雷達隱身塗料的發展使得隱身 目標的戰場生存能力和武器系統的突防能力得到了極大的提高，並在近十年的局部戰爭中 發揮了重大作用，影響了現代戰爭的模式和概念。早在20世紀30年代，荷蘭就首先將吸波 材料用於飛機隱身。其後，德、美等國也將吸波材料用於飛機和艦艇。到60年代，美國將吸 波材料用於U-2、F_117等飛機上。之後相繼面世的美國隱形飛機無疑代表了吸波材料實際 應用的巨大成就。其中，最有代表意義的是F-117、B-2、F-22等隱形飛機。F-117隱身戰鬥 機成功並系統地運用了各種縮減雷達散射截面的措施，使其RCS值減小到0. 025 m2 ;B-2隱 形轟炸機的RCS值約為0.1 m2 ;F-22隱形飛機的RCS值目前普遍認為在0.1 m2以下；在而 人的RCS值約為I m2。吸波複合材料一般要求具備以下特性：（1)厚度薄，質量輕。（2)頻 帶寬，反射率低。（3)功能強。雷達吸波材料按材料損耗機理，吸波材料可分為電阻型、電 介質型和磁介質型。碳化矽纖維、導電高聚物、石墨等屬於電阻型吸波材料，電磁能主要衰 減在材料電阻上；鈦酸鋇之類屬於電介質型吸波材料，其機理為介電極化馳豫損耗；磁介 質吸波材料的機理主要歸結為磁滯損耗和鐵磁共振損耗。這類材料有鐵氧體、磁性金屬粉、 多晶鐵纖維等。特別是磁性金屬粉具有微波磁導率較高、溫度穩定性好（居裡溫度高達770 K)等特點，它主要是通過磁滯損耗、渦流損耗等吸收損耗電磁波。
[0004] 塗層類吸波材料主要是採用粘結劑將具有吸波性能的粉體材料塗覆在基層材料 的表面形成吸波層。中國專利CN101530915A公開了一種三層複合結構雷達吸波粉體及 其製備方法。這種多層複合材料核心部分為碳管或碳纖維，中間層是單分散的鐵納米顆 粒，最外層是非晶態的鐵；為了保持材料的光澤度和耐受性能，複合材料的最外層用聚醯 亞胺薄膜包覆，最終形成了具有三層複合結構的雷達吸波材料。這種吸波材料的設計與制 備充分利用了不同吸波材料對電磁波的綜合損耗作用，其中基底材料為電損耗型吸波材 料，中間層為順磁性吸波材料，最外層為超順磁性吸波材料。但是採用上述方法製備的復 合粉體需要較長的混合反應過程，在加工過程中很難控制各包覆層的厚度和均勻度；反應 過程中，需要在400°C?600°C條件下使用氫氣氣氛，產品的後處理還需氮氣保護。這種復 雜的操作不僅會造成原料成本增加、設備投入提高、安全隱患增大，而且所製備的吸波材料 有效吸收帶寬只局限於小的頻段範圍，不符合雷達吸波材料吸收頻段寬的要求。中國專利 CN101139722A公開了一種柔性可卷繞吸波膜材料的製備方法。該方法包括基體選擇、濺射 前處理、靶材製作、真空濺射等步驟。該方法生產的吸波材料成膜速度快、成本低、具有良好 的吸波性能。但是，其也存在一些不足之處。一方面，由於塗層穩定性、耐蝕性差，這種方法 獲得的材料電磁波吸收效果不能持久，且需要經常重新塗覆才能得到理想的吸波效果，消 耗大量的人力物力，提高的整個生產、使用過程中成本投入；另一方面，像一些野外作戰隱 身裝備，比如炮衣、坦克外罩、汽車帆布、宿營帳篷、偽裝網等還有兼具防水、阻燃、透氣的性 能，這些條件都限制了該吸波膜在軍事裝備領域的實際應用。


【發明內容】

[0005] 本實用新型的目的在於克服上述不足，提供一種多層結構雷達吸波布，是一種吸 波能力強、吸波頻帶寬、防水、透氣、阻燃性能的多層結構雷達吸波布。
[0006] 本實用新型一種多層結構雷達吸波布是採取以下技術方案實現的：
[0007] -種多層結構雷達吸波布包括基底帆布層、吸波材料層和粘結劑層，所述吸波材 料層分別通過粘結劑層疊合粘貼在基底帆布上，所述最外層的吸波材料層表面也設置有粘 結劑層。
[0008] 所述吸波材料層為吸波塗料層，所述吸波塗料為含有磁性金屬合金微粉的聚氨酯 塗料，所述磁性金屬合金微粉，按質量百分配比計算，Fe為85%?95%，Cr為0. 5%?5%，Si 為 0· 1% ?3%，Al 為 0· 05% ?7%。
[0009] 所述磁性金屬合金微粉為均一的片狀，片徑為2?15 μ m，單片厚度範圍為190? 210 nm〇
[0010] 所述吸波塗料中磁性金屬合金微粉佔總吸波塗料質量比的20%?60%。
[0011] 所述粘結劑層為聚氨酯粘結劑層。
[0012] 多層吸波材料層每兩層之間塗覆的聚氨酯粘結劑的厚度IOym以下，最外層塗覆 厚度20?50 μ m。
[0013] 一種多層結構雷達吸波布的製備方法，包括如下步驟：
[0014] 步驟一、按配比製備磁性金屬合金微粉，所述吸波材料層的磁性金屬合金微粉，按 質量百分配比計算，Fe為85%?95%，Cr為0. 5%?5%，Si為0. 1%?3%，Al為0. 05%?7%， 所述的磁性金屬合金微粉由機械球磨方法製得；
[0015] 步驟二、將磁性金屬合金微粉在35?50 °C下乾燥2?6小時，然後分散到溶劑型 聚氨酯中，攪拌均勻製成吸波塗料；
[0016] 步驟三、將乾淨的帆布在阻燃劑的稀釋劑中浸泡0. 5?2h，然後烘箱內乾燥0. 5? Ih0
[0017] 步驟四、製作吸波布：①、在帆布表面塗覆一層聚氨酯，厚度控制在10?50 μ m之 間，烘箱內120?160 °C乾燥固化；②、在①所得帆布表面塗覆一層吸波塗料，厚度控制在 0.6?1.2 mm之間，烘箱內120?160 °C乾燥固化；③、在②所得帆布表面塗覆第二層聚氨 酯，厚度控制在10?50 μ m之間，烘箱內120?160 °C乾燥固化；④、在③所得帆布表面 塗覆第二層吸波材料層，厚度控制在0. 6?I. O mm之間，烘箱內120?160 °C乾燥固化； ⑤、在④所得帆布表面塗覆第三層聚氨酯層，厚度控制在10?50 μπι之間，烘箱內120? 160 °C乾燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面塗覆第三層吸波材料層，厚度控制在0. 4?0. 8 _ 之間，烘箱內120?160 °C乾燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面塗覆第四層聚氨酯層，厚度控 制在10?50 μ m之間，烘箱內120?160 °C乾燥固化，最後形成如圖1的結構，製成多層 結構雷達吸波布。
[0018] 所述的阻燃劑選用磷酸酯類BDP。
[0019] 本實用新型的有益之處在於：
[0020] 一、本實用新型原料來源廣泛，成本低廉，製備方工藝簡單且操作方便，易於實現 工業化生產。同時，獲得的產品性能可靠，質量穩定。
[0021] 二、吸波材料層所使用的磁性金屬合金微粉具有優良的吸波能力，多層吸波材料 在2?18GHz範圍內，可以有效的將電磁波轉換成熱量而損耗掉，不會造覆蓋體內電磁波的 來回反射和散射，減少了雜波對周圍電子設備和人員的幹擾。
[0022] 三、該吸波布表面平整光潔，兼具防水、透氣、阻燃的優點，施工便利，用途廣泛，可 用於製作炮衣、坦克外罩、汽車篷布、宿營帳篷、偽裝網等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明：
[0024] 圖1是本實用新型多層結構雷達吸波布結構示意圖。
[0025] 圖中：1、基底帆布；2、吸波材料層；3、粘結劑層。
[0026] 表1是本實用新型實例製得的多層結構雷達吸波布相關性能數據。

【具體實施方式】
[0027] 參照附圖1，一種多層結構雷達吸波布包括基底帆布層1、吸波材料層2和粘結劑 層3,所述吸波材料層2分別通過粘結劑層3疊合粘貼在基底帆布1上，所述最外層的吸波 材料層2表面也設置有粘結劑層3。
[0028] 所述吸波材料層2為吸波塗料層，所述吸波塗料為含有磁性金屬合金微粉的聚氨 酯塗料，所述磁性金屬合金微粉，按質量百分配比計算，Fe為85%?95%，Cr為0. 5%?5%， Si 為 0· 1% ?3%，Al 為 0· 05% ?7%。
[0029] 所述磁性金屬合金微粉為均一的片狀，片徑為2?15 μ m，單片厚度範圍為190? 210 nm〇
[0030] 所述吸波塗料中磁性金屬合金微粉佔總吸波塗料質量比的20%?60%。
[0031] 所述粘結劑層為聚氨酯粘結劑層。
[0032] 多層吸波材料層每兩層之間塗覆的聚氨酯粘結劑的厚度IOym以下，最外層塗覆 厚度20?50 μ m。
[0033] 下面以實施例進一步詳細說明本實用新型。
[0034] 本實用新型所述的多層結構雷達吸波布的製備主要包括三部：（1)磁性金屬合金 微粉的製備；（2)吸波塗料的製備；（3)吸波材料的塗覆。
[0035] 根據現有技術，需要解決的問題主要有兩個：吸波塗料配製、吸波材料塗覆工藝參 數的設定。
[0036] 本實用新型材料及製備方法，要求吸波材料層的粉體為磁性金屬合金微粉，合金 粉按質量比計算，Fe:85%?95%，Cr:0· 5%?5%，Si :0· 1%?3%，Al :0· 05%?7%。磁性金屬 微粉為均一的片狀，片徑約為2?15 μ m，片厚約為200 nm。
[0037] 本實用新型材料及製備方法，結構設計上，根據吸波材料阻抗匹配和電磁波最大 衰減原則，在三層吸波材料層每兩層之間塗覆聚氨酯，吸波材料層主要由特殊形貌的磁性 金屬微粉組成，粘結劑主要由溶劑型聚氨酯構成。
[0038] 作為吸波材料要求材料具有厚度薄、質量輕、吸波頻段寬、吸波性能強的特點。其 中厚度過小會對材料的吸波性能產生很大的影響，本實用新型力圖在保證產品吸波性能的 條件下，儘量的減小塗層的厚度。
[0039] 參照附圖1，一種多層結構雷達吸波布包括基底帆布（1)、三層吸波材料層（2)和 粘結劑層（3)，所述三層吸波材料層（2)分別通過粘結劑層（3)疊合粘貼在基底帆布（1)上， 所述最上層的吸波材料層（2)上表面也設置有粘結劑層（3);
[0040] 所述吸波材料層（2)為吸波塗料層，所述吸波塗料為含有磁性金屬合金微粉的聚 氨酯塗料層，所述吸波材料層的磁性金屬合金微粉，按質量百分配比計算，Fe為85%?95%， Cr 為 0· 5% ?5%，Si 為 0· 1% ?3%，Al 為 0· 05% ?7%。
[0041] 吸波材料塗覆工藝的具體實施例如下：
[0042] 實例1 :製備多層結構雷達吸波布
[0043] 按配比製備磁性金屬合金微粉，所述吸波材料層的磁性金屬合金微粉，按質量百 分配比計算，Fe為85%，Cr為5%，Si為3%，Al為7%，所述的磁性金屬合金微粉由機械球磨 方法製得備用；
[0044] (1)在經過阻燃劑浸泡的帆布表面首先塗覆一層聚氨酯粘結劑，烘箱內160 °C幹 燥固化10分鐘；
[0045] (2)選用片徑為2 μ m磁性金屬合金微粉，將磁性金屬合金微粉在50 °C下乾燥6 小時，然後分到聚氨酯內，攪拌均勻製成吸波材料吸波塗料；
[0046] (3)步驟四、製作吸波布：①、在帆布表面塗覆一層聚氨酯，厚度控制在10 μ m之 間，烘箱內120 °C乾燥固化；②、在①所得帆布表面塗覆一層吸波塗料，厚度控制在0. 6mm 之間，烘箱內120 °C乾燥固化；③、在②所得帆布表面塗覆第二層聚氨酯，厚度控制在 IOym之間，烘箱內120 °C乾燥固化；④、在③所得帆布表面塗覆第二層吸波材料層，厚度 控制在0.6 _之間，烘箱內120 °C乾燥固化；⑤、在④所得帆布表面塗覆第三層聚氨酯層， 厚度控制在IOym之間，烘箱內120 °C乾燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面塗覆第三層吸波材 料層，厚度控制在0.4mm之間，烘箱內120 °C乾燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面塗覆第四層 聚氨酯層，厚度控制在10 μ m之間，烘箱內120 °C乾燥固化，最後形成如圖1的結構，製成 多層結構雷達吸波布。
[0047] 實例2 :製備多層結構雷達吸波布
[0048] 按配比製備磁性金屬合金微粉，所述吸波材料層的磁性金屬合金微粉，按質量百 分配比計算，Fe為90%，Cr為4. 5%，Si為0. 1%，Al為5. 4%，所述的磁性金屬合金微粉由機 械球磨方法製得備用；
[0049] (1)在經過阻燃劑浸泡的帆布表面首先塗覆一層聚氨酯粘結劑，烘箱內160 °C幹 燥固化10分鐘；
[0050] (2)選用片徑為7 μ m的磁性金屬合金微粉，將磁性金屬合金微粉在50 °C下乾燥 6小時，然後分到聚氨酯內，攪拌均勻製成吸波塗料；
[0051] (3)製作吸波布：①、在帆布表面塗覆一層聚氨酯，厚度控制在30 μπι之間，烘箱 內140 °C乾燥固化；②、在①所得帆布表面塗覆一層吸波塗料，厚度控制在0.8 mm之間，烘 箱內140 °C乾燥固化；③、在②所得帆布表面塗覆第二層聚氨酯，厚度控制在30 μπι之間， 烘箱內140 °C乾燥固化；④、在③所得帆布表面塗覆第二層吸波材料層，厚度控制在0. 8 _之間，烘箱內140 °C乾燥固化；⑤、在④所得帆布表面塗覆第三層聚氨酯層，厚度控制在 30 μπι之間，烘箱內140 °C乾燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面塗覆第三層吸波材料層，厚度 控制在0.6 mm之間，烘箱內140 °C乾燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面塗覆第四層聚氨酯層， 厚度控制在30 μ m之間，烘箱內140 °C乾燥固化，最後形成如圖1的結構，製成多層結構雷 達吸波布。
[0052] 實例3 :製備多層結構雷達吸波布
[0053] 按配比製備磁性金屬合金微粉，所述吸波材料層的磁性金屬合金微粉，按質量百 分配比計算，Fe為95%，Cr為0. 5%，Si為2%，Al為2. 5%，所述的磁性金屬合金微粉由機械 球磨方法製得備用；
[0054] (1)在經過阻燃劑浸泡的帆布表面首先塗覆一層聚氨酯粘結劑，烘箱內160 °C幹 燥固化10分鐘；
[0055] (2)選用片徑為15 μ m的磁性金屬合金微粉，將磁性金屬合金微粉在50 °C下幹 燥6小時，然後分到聚氨酯內，攪拌均勻製成吸波塗料；
[0056] (3)製作吸波布：①、在帆布表面塗覆一層聚氨酯，厚度控制在50 μπι之間，烘箱 內160 °C乾燥固化；②、在①所得帆布表面塗覆一層吸波塗料，厚度控制在1.2 mm之間，烘 箱內160 °C乾燥固化；③、在②所得帆布表面塗覆第二層聚氨酯，厚度控制在50 μπι之間， 烘箱160 °C乾燥固化；④、在③所得帆布表面塗覆第二層吸波材料層，厚度控制在1.0 mm 之間，烘箱內160 °C乾燥固化；⑤、在④所得帆布表面塗覆第三層聚氨酯層，厚度控制在50 Pm之間，烘箱內160 °C乾燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面塗覆第三層吸波材料層，厚度控 制在0.8 mm之間，烘箱內160 °C乾燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面塗覆第四層聚氨酯層，厚 度控制在50 μπι之間，烘箱內160 °C乾燥固化，最後形成如圖1的結構，製成多層結構雷達 吸波布。
[0057] 實例4 :製備多層結構雷達吸波布
[0058] 按配比製備磁性金屬合金微粉，所述吸波材料層的磁性金屬合金微粉，按質量百 分配比計算，Fe為91. 95%，Cr為5%，Si為3%，Al為0. 05%，所述的磁性金屬合金微粉由機 械球磨方法製得備用；
[0059] (3)在經過阻燃劑浸泡的帆布表面首先塗覆一層聚氨酯粘結劑，烘箱內160 °C幹 燥固化10分鐘；
[0060] (4)選用片徑為6 μ m的磁性金屬合金微粉，將磁性金屬合金微粉在50 °C下乾燥 6小時，然後分到聚氨酯內，攪拌均勻製成吸波塗料；
[0061] (3)製作吸波布：①、在帆布表面塗覆一層聚氨酯，厚度控制在35 μ--之間，烘箱 內145 °C乾燥固化；②、在①所得帆布表面塗覆一層吸波塗料，厚度控制在I mm之間，烘箱 內145 °C乾燥固化；③、在②所得帆布表面塗覆第二層聚氨酯，厚度控制在35 μπι之間，烘 箱內145 °C乾燥固化；④、在③所得帆布表面塗覆第二層吸波材料層，厚度控制在0.7 mm 之間，烘箱內120?160 °C乾燥固化；⑤、在④所得帆布表面塗覆第三層聚氨酯層，厚度控 制在35 μ m之間，烘箱內145 °C乾燥固化；⑥、在⑤所得帆布表面塗覆第三層吸波材料層， 厚度控制在0.7 mm之間，烘箱內145 °C乾燥固化；⑦、在⑥所得帆布表面塗覆第四層聚氨 酯層，厚度控制在35 μπι之間，烘箱內145 °C乾燥固化，最後形成如圖1的結構，製成多層 結構雷達吸波布。
[0062] 以上實施例製成多層結構雷達吸波布經過檢測情況見表1 :
[0063] 表1多層結構雷達吸波布相關性能數據
[0064]

【權利要求】
1. 一種多層結構雷達吸波布，其特徵在於：包括基底帆布、吸波材料層和粘結劑層， 所述吸波材料層分別通過粘結劑層疊合粘貼在基底帆布上，所述最外層的吸波材料層表面 也設置有粘結劑層； 所述吸波材料層為吸波塗料層。
2. 根據權利要求1所述的一種多層結構雷達吸波布，其特徵在於：所述粘結劑層為聚 氨酯粘結劑層。
3. 根據權利要求1所述的一種多層結構雷達吸波布，其特徵在於：所述多層吸波材料 層每兩層之間塗覆的聚氣醋粘結劑的厚度10 U m以下，最外層塗覆厚度20?50 u m。
【文檔編號】C09D5/32GK204151285SQ201420257286
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】華明揚, 華迦傑, 黃毅萍, 張成權, 徐峰, 何程林, 段存業, 王宏謨, 賈近 申請人:江陰市諾科科技有限公司