技术领域
[0001] 本
发明公开了一种超细纤维复合吸波材料及其制备方法,属于电磁兼容及其制备方法技术领域。
背景技术
[0002]
电磁波吸收剂按材料损耗机理可分为
电阻型、
电介质型和磁介质型。电阻型吸波剂主要通过与
电场的相互作用来吸收电磁波,吸收效率取决于材料的电导和
介电常数,主要有
炭黑、金属粉、
石墨等;电介质型吸波剂主要通过介质极化弛豫损耗来吸收电磁波,主要以
钛酸钡
铁电陶瓷等为代表;磁介质型吸波剂对电磁波的衰减主要来自共振和
磁滞损耗,如铁
氧体和羧基铁等。上述各种形式无法同时使用于各种频宽的吸波使用,局限性大。
发明内容
[0003] 本发明提供了一种兼顾低频、高频吸波,吸波效果好的超细纤维复合吸波材料及其制备方法。
[0004] 本发明是通过以下技术方案来实现的:一种超细纤维复合吸波材料,其特征在于:包括超细吸波
无纺布层、浸渍层和涂覆层,超细吸波无纺布层上设有浸渍层,浸渍层上设有涂覆层;所述超细吸波无纺布层为尼龙-6、多壁
碳纳米管和聚乙烯混合
熔融纺丝针刺三维交联结构,所述浸渍层
质量比例包括:聚
氨酯
树脂100份、配二甲基甲酰胺40-60份、泡孔调节剂0.2-2份、导电乙炔炭黑5-15份和阻燃剂3-20份;所述涂覆液质量比例包括:聚氨酯树脂100份,二甲基甲酰胺30-40份,泡孔调节剂0.5-2份,
凝固调节助剂0.2-2份,铁
硅铝粉20-80份,阻燃剂5-10份。
[0005] 一种超细纤维复合吸波材料制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、超细吸波无纺布加工:
将质量比40-52%的尼龙-6、5-15%的多壁
碳纳米管和33-55%的聚乙烯混合熔融纺丝,形成以尼龙-6及
多壁碳纳米管为岛,聚乙烯为海的非定岛海岛纤维长丝,对非定岛海岛纤维长丝进行卷曲、上油、干燥、切断处理,得到长度为30-50mm的超细纤维短纤;将超细纤维短纤由称重式喂入机进行计量进入粗开松机,经初步混合开松后由
风机打入多仓喂
棉器,并由底部输送带送入精开松机进行进一步的混合开松,再经风机送入物料分离器中,物料分离器中的混合纤维经风机送入簇绒式落棉机,在其中形成横向和纵向均匀的喂棉层,然后进入梳理机进行梳理,形成两层纤网,重叠后进入铺网机,铺叠成6-20层,经6台经针刺机针
2
刺成为重量300-690g/m的三维交联的吸波超细无纺布;吸波超细无纺布进行烫平,制成厚度为1.2-2.8mm、
密度为0.25-0.3g/m2的烫平布;
(2)、超细纤维复合吸波材料加工:
将烫平布送入浸渍液调整
槽浸渍液内,连续进行3次浸渍、
压榨;然后通过涂覆机
刮涂涂敷液,涂敷后进行DMF-
水湿法凝固,凝固完成后进行60-95℃高温水洗,洗掉残留DMF,形成具有微细孔结构的吸波涂层;再在抽出槽使用
温度为60-95℃的
甲苯抽出海组分聚乙烯,形成以尼龙及碳纳米管为岛,厚度为1.2-3.0 mm超细纤维吸波材料;
所述浸渍液的配料质量比例为:聚氨酯树脂100份、配二甲基甲酰胺40-60份、泡孔调节剂0.2-2份、导电乙炔炭黑5-15份和阻燃剂3-20份,浸渍液中导电乙炔炭黑的固含量达到
10-30%;
所述涂覆液的配料质量比例为:聚氨酯树脂100份,二甲基甲酰胺30-40份,泡孔调节剂
0.5-2份,凝固调节助剂0.2-2份,铁硅铝粉20-80份,阻燃剂5-10份;
所述聚氨酯树脂,为聚酯型、聚醚型、聚碳型或共聚型;
所述凝固调节助剂为十八醇-80;
所述泡孔调节剂为改性有机硅助剂;
所述阻燃剂为
磷酸酯类或氮磷类。
[0006] 本发明采用的多壁碳纳米管直径8-20nm,长5-40um,具有优异的
力学性能,当碳纳米管含量达到15%时,纤维的拉伸强度由80MPa增加到120MPa,力学性能大大提高;多壁碳纳米管管壁上通常布满小洞样的
缺陷,层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获电磁波;添加碳纳米管不仅能增加力学性能还能增加吸波性能。
[0007] 经过纳米砂磨机对浸渍液处理,使吸波含浸料里的导电炭黑粒度达到3-8个纳米,
比表面积大,颗粒表面的
原子比例高,悬挂的化学键多,提高了导电炭黑的吸波性能;经浸渍液含浸的烫平布在高频的吸波性能很好,当浸渍液中导电乙炔炭黑的固含量达到26-30%时,吸波性能最好。
[0008] 经过纳米砂磨机对涂覆液精细
研磨分散,吸收剂铁硅铝粉在涂覆液中分散均匀,形成的吸波涂层泡孔致密均匀,能提高产品在低频的吸波效果,经过涂覆吸波涂覆液后提高了产品在低频的吸波性能;本发明的产品具有藕状断面、空心纤维状;含浸后的烫平布整体呈立体网状结构;吸波涂复层泡孔致密,结构交错联通,形成微细的通透结构;各吸收剂均匀分布,赋予了产品很好的吸波性能,电阻型和磁介质型吸收剂的搭配使用,兼顾高低频吸波,赋予了产品很好的宽频吸波效果;
阻燃性能优良,应用领域广,市场潜力巨大。
附图说明
[0009] 图1为
实施例2产品与市场上同厚度吸波布产品性能比较图。
具体实施方式
[0010] 实施例1一种超细纤维复合吸波材料,包括超细吸波无纺布层、浸渍层和涂覆层,超细吸波无纺布层上设有浸渍层,浸渍层上设有涂覆层;所述超细吸波无纺布层为尼龙-6、多壁碳纳米管和聚乙烯混合熔融纺丝针刺三维交联结构。
[0011] 一种超细纤维复合吸波材料制备方法,包括以下步骤:1、将尼龙-6及纳米
碳纤维管和聚乙烯按质量比为40%:6%:54%混合熔融纺丝,形成以尼龙-6及碳纤维管为岛,聚乙烯为海的非定岛海岛纤维长丝,对纤维进行卷曲上油干燥切断,切断得到长度为42㎜的混纺纳米碳纤维管超细纤维短纤;
2、将长度为42㎜的混纺纳米碳纤维管超细纤维短纤由称重式喂入机进行计量,计量后送至粗开松机内进行开松处理,经初步混合开松后由风机打入多仓混棉器,并由其底部输送带送入精开松机进行进一步的混合开松处理,处理后的纤维被送至物料分离器中,并在其中贮存一定的棉量,物料分离器中的纤维被风机送入簇绒式落棉机中,在其中形成横向和纵向都很均匀的混棉层,再进入梳理机进行梳理,形成两层纤网,重叠后进入铺网机,在铺网机上进行12层铺叠,经6台针刺机针刺成为重量400g/m2的三维交联的无纺布;
3、将针刺后的无纺布通过七段烘箱预热,然后经烫平辊烫平后制成厚度为1.4㎜、密度为0.29 g/m2的烫平布,该烫平布表面平整厚度均匀,适合后续基布加工进行涂敷处理;
4、将烫平布用浸渍液浸渍,然后经涂覆液进行涂敷后进行DMF-水湿法凝固,凝固后进行80℃高温水洗,洗掉残留DMF,然后在抽出槽使用温度为80℃的甲苯抽出海组分聚乙烯,形成以尼龙及纳米碳纤维管为岛的超细纤维吸波基布,然后经过干燥,形成具有微细孔致密层、厚度为2.0mm超细纤维吸波产品;
浸渍液为聚氨酯吸波溶液,其配料的质量比例为:聚氨酯树脂100份,配二甲基甲酰胺
60份,亲水性界面活性剂SD-11 0.3份,导电炭黑5份,阻燃剂3份;经过纳米砂磨机精细研磨分散,提高吸波性能。
[0012] 涂覆液为聚氨酯吸波溶液,其配料的质量比例为:聚氨酯树脂100份,二甲基甲酰胺50份,亲水性界面活性剂SD-11 0.3份,凝固调节助剂十八醇-80 0.1份,铁硅铝粉60份,阻燃剂5份;经过纳米砂磨机精细研磨分散,提高吸波性能。
[0013] 聚氨酯树脂为聚酯型、聚醚型、聚碳型或共聚型。
[0014] 实施例2一种超细纤维复合吸波材料,包括超细吸波无纺布层、浸渍层和涂覆层,超细吸波无纺布层上设有浸渍层,浸渍层上设有涂覆层;所述超细吸波无纺布层为尼龙-6、多壁碳纳米管和聚乙烯混合熔融纺丝针刺三维交联结构。
[0015] 一种超细纤维复合吸波材料制备方法,包括以下步骤:1、将尼龙-6及碳纳米管和聚乙烯按质量比为40%:15%:45%混合熔融纺丝,形成以尼龙-
6及碳纤维管为岛,聚乙烯为海的非定岛海岛纤维长丝,对纤维进行卷曲上油干燥切断,切断得到长度为30㎜的混纺纳米碳纤维管超细纤维短纤;
2、将长度为30㎜的混纺纳米碳纤维管超细纤维短纤由称重式喂入机进行计量,计量后送至粗开松机内进行开松处理,经初步混合开松后由风机打入多仓混棉器,并由其底部输送带送入精开松机进行进一步的混合开松处理,处理后的纤维被送至物料分离器中,并在其中贮存一定的棉量,物料分离器中的纤维被风机送入簇绒式落棉机中,在其中形成横向和纵向都很均匀的混棉层,再进入梳理机进行梳理,形成两层纤网,重叠后进入铺网机,在铺网机上进行17层铺叠,经6台针刺机针刺成为重量620g/m2的三维交联的无纺布;
3、将针刺后的无纺布通过七段烘箱予热,然后经烫平辊烫平后制成厚度为2.5㎜、密度为0.27 g/m2的烫平布,该烫平布表面平整厚度均匀,适合后续基布加工进行涂敷处理;
4、将烫平布用吸波含浸液浸渍后,然后经吸波涂敷液进行涂敷后进行DMF-水湿法凝固,凝固后进行80℃高温水洗,洗掉残留DMF,然后在抽出槽使用温度为80℃的甲苯抽出海组分聚乙烯,形成以尼龙及碳纳米管为岛的超细纤维吸波基布,然后经过干燥,形成具有微细孔致密层、厚度为3.0 mm超细纤维吸波产品;
浸渍液为聚氨酯吸波溶液,其配料的质量比例为:聚氨酯树脂100份,配二甲基甲酰胺
40份,亲水性界面活性剂SD-11 0.3份,导电炭黑10份,阻燃剂15份;经过纳米砂磨机精细研磨分散,浸渍液中导电乙炔炭黑的固含量达到28%,提高吸波性能。
[0016] 涂覆液为聚氨酯吸波溶液,其配料的质量比例为:聚氨酯树100份,二甲基甲酰胺30份,亲水性界面活性剂SD-11 0.2份,凝固调节助剂十八醇-80 0.3份,铁硅铝粉80份,阻燃剂8份;经过纳米砂磨机精细研磨分散,提高吸波性能。
[0017] 聚氨酯树脂为聚酯型、聚醚型、聚碳型或共聚型。
[0018] 实施例3一种超细纤维复合吸波材料,包括超细吸波无纺布层、浸渍层和涂覆层,超细吸波无纺布层上设有浸渍层,浸渍层上设有涂覆层;所述超细吸波无纺布层为尼龙-6、多壁碳纳米管和聚乙烯混合熔融纺丝针刺三维交联结构。
[0019] 一种超细纤维复合吸波材料制备方法,包括以下步骤:(1)、超细吸波无纺布加工:
将质量比52%的尼龙-6、5%的多壁碳纳米管和47%的聚乙烯混合熔融纺丝,形成以尼龙-
6及多壁碳纳米管为岛,聚乙烯为海的非定岛海岛纤维长丝,对非定岛海岛纤维长丝进行卷曲、上油、干燥、切断处理,得到长度为30mm的超细纤维短纤;将超细纤维短纤由称重式喂入机进行计量进入粗开松机,经初步混合开松后由风机打入多仓喂棉器,并由底部输送带送入精开松机进行进一步的混合开松,再经风机送入物料分离器中,物料分离器中的混合纤维经风机送入簇绒式落棉机,在其中形成横向和纵向均匀的喂棉层,然后进入梳理机进行梳理,形成两层纤网,重叠后进入铺网机,铺叠成6层,经6台经针刺机针刺成为重量300g/m2的三维交联的吸波超细无纺布;吸波超细无纺布进行烫平,制成厚度为1.2mm、密度为
0.25g/m2的烫平布;
(2)、超细纤维复合吸波材料加工:
将烫平布送入浸渍液调整槽浸渍液内,连续进行3次浸渍、压榨;然后通过涂覆机刮涂涂敷液,涂敷后进行DMF-水湿法凝固,凝固完成后进行60℃高温水洗,洗掉残留DMF,形成具有微细孔结构的吸波涂层;再在抽出槽使用温度为60℃的甲苯抽出海组分聚乙烯,然后经过干燥,形成以尼龙及碳纳米管为岛,厚度为1.2mm超细纤维吸波材料;
所述浸渍液的配料质量比例为:聚氨酯树脂100份、配二甲基甲酰胺40份、改性有机硅助剂0.2份、导电乙炔炭黑5份和阻燃剂3份,浸渍液中导电乙炔炭黑的固含量达到10%;
所述涂覆液的配料质量比例为:聚氨酯树脂100份,二甲基甲酰胺30份,改性有机硅助剂0.5份,十八醇-80 0.2份,铁硅铝粉20份,磷酸酯类阻燃剂5份;
聚氨酯树脂,为聚酯型、聚醚型、聚碳型或共聚型。
[0020] 实施例4一种超细纤维复合吸波材料,包括超细吸波无纺布层、浸渍层和涂覆层,超细吸波无纺布层上设有浸渍层,浸渍层上设有涂覆层;所述超细吸波无纺布层为尼龙-6、多壁碳纳米管和聚乙烯混合熔融纺丝针刺三维交联结构。
[0021] 一种超细纤维复合吸波材料制备方法,包括以下步骤:(1)、超细吸波无纺布加工:
将质量比52%的尼龙-6、15%的多壁碳纳米管和33%的聚乙烯混合熔融纺丝,形成以尼龙-6及多壁碳纳米管为岛,聚乙烯为海的非定岛海岛纤维长丝,对非定岛海岛纤维长丝进行卷曲、上油、干燥、切断处理,得到长度为50mm的超细纤维短纤;将超细纤维短纤由称重式喂入机进行计量进入粗开松机,经初步混合开松后由风机打入多仓喂棉器,并由底部输送带送入精开松机进行进一步的混合开松,再经风机送入物料分离器中,物料分离器中的混合纤维经风机送入簇绒式落棉机,在其中形成横向和纵向均匀的喂棉层,然后进入梳理机进行梳理,形成两层纤网,重叠后进入铺网机,铺叠成20层,经6台经针刺机针刺成为重量
690g/m2的三维交联的吸波超细无纺布;吸波超细无纺布进行烫平,制成厚度为2.8mm、密度为0.3g/m2的烫平布;
(2)、超细纤维复合吸波材料加工:
将烫平布送入浸渍液调整槽浸渍液内,连续进行3次浸渍、压榨;然后通过涂覆机刮涂涂敷液,涂敷后进行DMF-水湿法凝固,凝固完成后进行95℃高温水洗,洗掉残留DMF,形成具有微细孔结构的吸波涂层;再在抽出槽使用温度为95℃的甲苯抽出海组分聚乙烯,然后经过干燥,形成以尼龙及碳纳米管为岛,厚度为3.0 mm超细纤维吸波材料;
所述浸渍液的配料质量比例为:聚氨酯树脂100份、配二甲基甲酰胺60份、改性有机硅助剂2份、导电乙炔炭黑15份和阻燃剂20份;
所述涂覆液的配料质量比例为:聚氨酯树脂100份,二甲基甲酰胺40份,改性有机硅助剂2份,十八醇-80 2份,铁硅铝粉80份,氮磷类阻燃剂10份;
聚氨酯树脂,为聚酯型、聚醚型、聚碳型或共聚型。