Способ получения композитного материала Российский патент 2020 года по МПК H01Q17/00 C08J5/06 

Изобретение относится к промышленности, в частности к способам изготовления композитного материала с поглощающими электромагнитные волны свойствами, и может быть использовано для экранирования (защиты) промышленного оборудования, и промышленных зданий.

Известен способ получения радиопоглощающего покрытия (RU 2228565), включающий вакуумное распыление в аргоноводородной рабочей среде графита и ферромагнитного материала и осаждение продуктов распыления в виде пленки на переплетенные арамидные высокомодульные нити при отношении потоков углерода и ферромагнитного материала 0,25-1,0.

Указанный способ трудоемкий, что сдерживает его широкое применение.

Известен способ получения нетканного материала для поглощения электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (RU 2205482), в котором приготовление смески волокон проходит в три этапа: на первом раскладывают углеродное волокно на диэлектрическое в виде клочков массой 0,5-1,0 г, на втором проводят грубое рыхление с контролем массы клочков, на третьем проводят тонкое рыхление и расчесывание смески.

Недостаток известного способа - сложность технологии и малая поглощающая способность материала в СВЧ диапазоне.

Задачей изобретения является усовершенствование способа изготовления композитного материала, обладающего высокими экранирующими свойствами.

Технический результат - повышение степени защиты от электромагнитного излучения в СВЧ-диапазоне.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления композитного материала включает подачу волокнистой основы, формирование волокнистого полотна, фиксацию структуры волокнистого полотна, при этом формирование структуры волокнистого полотна осуществляют путем пропитки волокнистой основы в магнитном поле с магнитной индукцией 0,3-1 Тл в движении со скоростью 0,01-0,1 м/с смесью частиц, состоящей из компонентов, взятых при следующем соотношении, масс %:

- магнетит - 80-99,

- полимерное связующее - 1-20,

а фиксацию структуры волокнистого полотна осуществляют путем его прокатывания в течении 0,1-2 секунд между двумя листами защитной оболочки и двух нагревающихся валов при температуре 180 - 400°С. Количество листов волокнистого полотна в композитном материале может составлять от 1 до 10 штук. Магнетит используют сферической формы со средним размером частиц 50 мкм.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что формирование волокнистого полотна осуществляют путем пропитки волокнистой основы в магнитном поле с магнитной индукцией 0,3-1 Тл в движении со скоростью 0,01-0,1 м/с, что позволяет обеспечивать равномерное внесение и распределение смеси частиц пропитки под действием магнитного поля в структуре движущейся волокнистой основы, а также предотвращает образование воздушных полостей, а использование смеси частиц в соотношении, масс %:

- магнетит - 80-99,

- полимерное связующее - 1-20,

позволяет получать композитный материал с наилучшими свойствами защиты от электромагнитного излучения в СВЧ-диапазоне. Частицы магнетита формируют массив частиц, а полимерное связующее позволяет закрепить их в структуре волокнистого полотна.

Благодаря использованию магнитного поля с магнитной индукцией 0,3-1 Тл в движении со скоростью 0,01-0,1 м/с на стадии пропитки смесь частиц в структуре волокнистого полотна укладывается в гексагональную (тетраэдрическую) структуру укладки, формируя плотный массив частиц. Данная структура частиц в волокнистом полотне обеспечивает максимальную степень защиты от электромагнитного излучения в СВЧ-диапазоне.

Осуществление фиксации структуры волокнистого полотна путем его прокатывания в течении 0,1-2 секунд между двумя листами защитной оболочки и двумя нагревающихся валов при температуре 180-400°С позволяет провести скрепление смеси частиц в пропитанном волокнистом полотне совместно с защитной оболочкой. За счет спекания полимерного связующего структура укладки частиц магнетита Fe₃O₄ в материале фиксируется, что обеспечивает получение гибкого, прочного, обладающего хорошими свойствами защиты от электромагнитного излучения в СВЧ-диапазоне.

При использовании смеси частиц, в которых содержание магнетита менее 80% приводит к возникновению полостей на поверхности материала в которых отсутствуют частицы, а находится лишь полимерное связующее, что приводит к резкой потере качества композитного материала.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примером.

Пример 1. Подачу волокнистой основы, в качестве которой используют холстопрошивное волокно - ватин, прошитое лавсановой нитью, осуществляют с помощью приводных валиков. Далее материал поступает на этап формирования волокнистого полотна в движении со скоростью 0,01 м/с, где холстопрошивное полотно пропитывается под действие магнитного поля с магнитной индукцией 0,3-1 Тл в движении со скоростью 0,01-0,1 м/с смесью частиц, в качестве которых используют: магнетит Fe₃O₄ и полимерную смолу, взятых при следующем содержании 80 и 20 мас % соответственно. После того как холстопрошивное волокно пропиталось оно поступает на этап фиксации структуры волокнистого полотна, который осуществляют путем его прокатывания в течении 1 секунды между двумя листами защитной оболочки из бумаги и двух нагревающихся валов при температуре 250°С.

Пример 2. Подачу волокнистой основы, в качестве которой используют полиэфирный дренажный материал ДВМ 140, осуществляют с помощью приводных валиков. Далее материал поступает на этап формирования волокнистого полотна со скоростью 0,05 м/с, где холстопрошивное полотно пропитывается под действие магнитного поля смесью частиц, в качестве которых используют: магнетит Fe₃O₄ и полимерную смолу взятых при следующем содержании 90 и 10 мас %. После того как холстопрошивное волокно пропиталось оно поступает на этап фиксации структуры волокнистого полотна путем его прокатывания в течении 2 секунд между двумя листами защитной оболочки из полиэтилена и двух нагревающихся валов при температуре 180°С.

Пример 3. Подачу волокнистой основы, в качестве которой используют холстопрошивное волокно - ватин, прошитое лавсановой нитью, осуществляют с помощью приводных валиков. Далее материал поступает на этап формирования волокнистого полотна со скоростью 0,1 м/с, где холстопрошивное полотно пропитывается под действие магнитного поля смесью частиц, в качестве которых используют: магнетит Fe₃O₄ и полимерную смолу взятых при следующем содержании 99 и 1 мас %. После того как холстопрошивное волокно пропиталось оно поступает на этап фиксации структуры волокнистого полотна путем его прокатывания в течении 0,1 секунды между двумя листами защитной оболочки из полиэтилена и двух нагревающихся валов при температуре 400°С.

Значения коэффициента отражения электромагнитного излучения заявляемого материала в сравнении с прототипом приведены в таблице 1.

Полученные образцы композитного материала были подвергнуты исследованию спектра отражения и частотных характеристик ослабления электромагнитного излучения в диапазоне от 8 до 12 ГГц с использованием панорамного измерителя ослабления и коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) Р2-61 с индикатором Я2Р-61.

Совокупность предлагаемых признаков позволяет достичь желаемый технический результат.

Изобретение относится к промышленности, в частности к способам изготовления композитного материала с поглощающими электромагнитные волны свойствами, и может быть использовано для экранирования (защиты) промышленного оборудования и промышленных зданий. Способ получения композитного материала включает подачу волокнистой основы, формирование волокнистого полотна путем пропитки волокнистой основы в магнитном поле с магнитной индукцией 0,3-1 Тл в движении со скоростью 0,01-0,1 м/с смесью частиц, состоящей из компонентов, взятых при следующем соотношении, мас. %: магнетит - 80-99, полимерное связующее - 1-20, фиксацию структуры волокнистого полотна путем его прокатывания в течение 0,1-2 секунд между двумя листами защитной оболочки и двух нагревающихся валов при температуре 180-400°С. Количество листов волокнистого полотна в композитном материале составляет от 1 до 10 штук. Магнетит используют сферической формы со средним размером 50 мкм. В качестве волокнистого полотна используют ватин, полиэфирный дренажный материал ДВМ 140. Изобретение позволяет повысить степень защиты от электромагнитного излучения в СВЧ-диапазоне. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения композитного материала, включающий подачу волокнистой основы, формирование волокнистого полотна, фиксацию структуры волокнистого полотна, отличающийся тем, что формирование волокнистого полотна осуществляют путем пропитки волокнистой основы в магнитном поле с магнитной индукцией 0,3-1 Тл в движении со скоростью 0,01-0,1 м/с смесью частиц, состоящей из компонентов, взятых при следующем соотношении, мас. %:

- магнетит - 80-99,

- полимерное связующее - 1-20,

а фиксацию структуры волокнистого полотна осуществляют путем его прокатывания в течение 0,1-2 секунд между двумя листами защитной оболочки и двух греющих валов при температуре 180-400°С.

2. Способ получения композитного материала по п. 1, отличающийся тем, что количество листов волокнистого полотна в композитном материале составляет от 1 до 10 штук.

3. Способ получения композитного материала по п. 1, отличающийся тем, что магнетит используют сферической формы со средним размером частиц 50 мкм.

4. Способ получения композитного материала по п. 1, отличающийся тем, что в качестве волокнистого полотна используют ватин, полиэфирный дренажный материал ДВМ 140.

5. Способ получения композитного материала по п. 1, отличающийся тем, что в качестве защитной оболочки используют бумагу, полиэтилен.