本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種透波材料及其制備方法和應(yīng)用，所述透波材料包括空心玻璃微球和粘結(jié)劑；所述空心玻璃微球通過位于空心玻璃微球接觸點(diǎn)的粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，而在空心玻璃微球之間形成空隙；所述粘結(jié)劑至少選自有機(jī)樹脂、多糖類生物質(zhì)中的至少一種。本發(fā)明專利技術(shù)的透波材料具有密度低和低介電性能、特別是超低介電性能，透波性能好，不阻抗信號(hào)，質(zhì)輕，可以用于5G高頻高速通訊的天線罩中。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于透波材料，涉及一種透波材料及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、隨著5g高頻高速技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對(duì)透波材料提出了更高的性能要求，要求其具有穩(wěn)定且低的介電常數(shù)及介電損耗性能，從而實(shí)現(xiàn)5g高頻高速信號(hào)在傳輸過程中達(dá)到最大傳輸及最小損耗的目的。由于5g的毫米波更容易損耗，為了盡可能減少5g信號(hào)在發(fā)射端的傳輸損失，用于5g基站的天線罩需要高性能透波材料來減小信號(hào)發(fā)射損失。此外，由于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、無人機(jī)、vr/ar等相關(guān)終端設(shè)備對(duì)信號(hào)傳輸延時(shí)低的要求，也需要高性能透波材料提升信號(hào)接收效率。因此，高性能透波材料應(yīng)具有更低的介電常數(shù)及介電損耗性能。此外，隨著天線系統(tǒng)復(fù)雜度的提高，天線重量增加，也增加了安裝施工難度以及對(duì)鐵塔承載的要求，天線減重變得尤為重要。天線罩重量約占天線總重量的20％～35％，通過降低材料密度來降低天線罩重量，也是未來5g天線罩的發(fā)展趨勢(shì)。文獻(xiàn)cn112724298a公開了一種制備高透波天線罩的熱固性材料及天線罩制備方法，采用所述熱固性材料制備的天線罩介電常數(shù)和介電損耗顯著降低，介電常數(shù)降低至2.4～2.5，介電損耗降低至0.0010以上。文獻(xiàn)cn113004675a公開了一種5g毫米波通信用高透波介電材料，所述高透波介電材料通過聚苯醚與高抗沖聚苯乙烯之間的合金化改性，添加增強(qiáng)填料，制備得到高透波介電材料。所述透波材料的介電常數(shù)(10ghz)低于2.6，介電損耗(10ghz)可以低至0.0016。但目前的透波材料很難進(jìn)一步降低介電常數(shù)及介電損耗，無法滿足5g技術(shù)的高集成化的發(fā)展趨勢(shì)。
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p>技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路1、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種透波材料，所述透波材料具有密度低、介電常數(shù)和介電損耗均足夠低的特性，特別適用于5g天線罩
2、具體的，本專利技術(shù)提供一種透波材料，所述透波材料包括空心玻璃微球和粘結(jié)劑；所述空心玻璃微球通過位于空心玻璃微球接觸點(diǎn)的粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，而在空心玻璃微球之間形成空隙；
3、所述粘結(jié)劑至少選自有機(jī)樹脂、多糖類生物質(zhì)中的至少一種。
4、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述透波材料中，空心玻璃微球的質(zhì)量占比為65-99wt％，粘結(jié)劑的質(zhì)量占比1-35wt％。例如，所述空心玻璃微球的質(zhì)量占比為70-99wt％或80-98wt％；所述粘結(jié)劑的質(zhì)量占比為1-30wt％或者2-20wt％。
5、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述空心玻璃微球經(jīng)過表面改性獲得，所述改性劑優(yōu)選為偶聯(lián)劑，例如為硅烷偶聯(lián)劑，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)，γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(kh560)，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(kh570)，優(yōu)選γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
6、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述有機(jī)樹脂選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂和有機(jī)硅樹脂等有機(jī)高分子樹脂中的至少一種。
7、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述多糖類生物質(zhì)選自纖維素、改性纖維素、殼聚糖、玉米淀粉、改性淀粉(例如羥丙基淀粉、羥甲基淀粉)、大豆淀粉、氧化淀粉和糯米淀粉中的一種或多種。
8、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述透波材料的介電常數(shù)(10hz)為2.0以下，優(yōu)選為1.8以下，更優(yōu)選為1.5以下，還更優(yōu)選為1.4以下，例如為1.0-1.4。
9、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述透波材料的介電損耗(10hz)為0.001以下，優(yōu)選為0.0005以下，還優(yōu)選為0.0002以下，例如為0.00015-0.0002。
10、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述透波材料的表觀密度不高于0.5g/cm3，例如為0.1-0.5g/cm3。
11、本專利技術(shù)還提供上述透波材料的制備方法，所述方法包括：
12、將空心玻璃微球、粘結(jié)劑、溶劑和任選地加入或不加入的改性劑混合，制備得到所述透波材料。
13、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述溶劑選自水、乙醇、丙酮、甲醇、苯乙烯、乙酸乙酯和異丙醇等中的至少一種。
14、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述溶劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(0.5-10):1，優(yōu)選(3-8):1。
15、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述方法中還可以加入助劑，所述助劑可以選自耐腐蝕劑、防水劑、分散劑等中的一種或多種。
16、優(yōu)選地，所述助劑的質(zhì)量為空心玻璃微球的0.1-5％。
17、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述耐腐蝕劑選自氧化鈣、有機(jī)硅、硼砂、硼酸、磷酸二氫銨、尿素和樹脂等中的一種或多種。耐腐蝕劑的加入同時(shí)還可以改善復(fù)合材料的耐水性和/或抗霉性。
18、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述防水劑選自甲基硅酸鉀、甲基硅酸鈉、聚乙烯醇、丙烯酸酯、氰酸酯(例如異氰酸酯)、蛋清、氧化鈣、桐油和有機(jī)硅等中的一種或多種。
19、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，所述分散劑選自超細(xì)氣相白炭黑和聚羥酸氨鹽等中的一種或多種。
20、根據(jù)本專利技術(shù)的一種實(shí)施方案，所述方法包括如下步驟：
21、(s1)將粘結(jié)劑和溶劑混合，得到粘結(jié)劑溶液；
22、(s2)將粘結(jié)劑溶液、空心玻璃微球和任選地加入或不加入的改性劑混合，得到混合物料；
23、(s3)將步驟(s2)得到的混合物料導(dǎo)入模具中；
24、(s4)將步驟(s3)的物料進(jìn)行干燥，得到所述透波材料。
25、根據(jù)本專利技術(shù)的另一種實(shí)施方案，所述方法包括如下步驟：
26、(k1)將粘結(jié)劑和溶劑混合，得到粘結(jié)劑溶液；
27、(k2)將粘結(jié)劑溶液、空心玻璃微球和任選地加入或不加入的助劑混合，得到混合物料；
28、(k3)將步驟(k2)得到的混合物料導(dǎo)入模具中；
29、(k?4)將步驟(k3)的物料進(jìn)行干燥，得到所述透波材料。
30、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，步驟(s1)或(k1)中，所述粘結(jié)劑溶液的粘度為20～1500cp，優(yōu)選為20～150cp。
31、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，步驟(s2)或(k2)中，所述空心玻璃微球與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(65-99):(1-35)。
32、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，步驟(s2)中，所述改性劑的加入量為有機(jī)樹脂溶液和空心玻璃微球總質(zhì)量的大于0且小于等于5wt％。
33、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，步驟(s2)或(k2)中，將混合物料捏合，形成膠泥狀。
34、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，步驟(s4)或(k4)中，所述干燥是在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行的，或自然干燥。
35、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，步驟(s4)或(k4)中，烘干溶劑后進(jìn)行加熱固化。例如，在30-70℃下烘干溶劑。
36、加熱固化的溫度例如為80-250℃。
37、根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，步驟(s4)或(k4)中，所述干燥過程是10-30分鐘內(nèi)從室溫升至30-50℃，并在此溫度下恒溫0.5-2小時(shí)，烘干溶劑；10-30分鐘從40℃升溫至60-250℃，并在此溫度下恒溫0.5-24小時(shí)，加熱固化成型本文檔來自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種透波材料，其特征在于，所述透波材料包括空心玻璃微球和粘結(jié)劑；所述空心玻璃微球通過位于空心玻璃微球接觸點(diǎn)的粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，而在空心玻璃微球之間形成空隙；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透波材料，其特征在于，所述透波材料中，空心玻璃微球的質(zhì)量占比為65-99wt％，粘結(jié)劑的質(zhì)量占比1-35wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透波材料，其特征在于，所述空心玻璃微球經(jīng)過表面改性獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的透波材料，其特征在于，所述有機(jī)樹脂選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂和有機(jī)硅樹脂中的至少一種；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透波材料，其特征在于，所述透波材料的介電常數(shù)(10Hz)為2.0以下；
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的透波材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述溶劑選自水、乙醇、丙酮、甲醇、苯乙烯、乙酸乙酯和異丙醇中的至少一種；
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法中還加入助劑，所述助劑選自耐腐蝕劑、防水劑或分散劑中的一種或多種。
9.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的透波材料在5G領(lǐng)域中的應(yīng)用。優(yōu)選地，所述透波材料作為5G高頻高速通訊的天線罩中的應(yīng)用。
10.一種天線罩，其特征在于，所述天線罩包括至少一層具有夾層結(jié)構(gòu)的薄板，所述夾層結(jié)構(gòu)中依次包括表面層、芯層和表面層，所述芯層的材質(zhì)為權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的透波材料。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種透波材料，其特征在于，所述透波材料包括空心玻璃微球和粘結(jié)劑；所述空心玻璃微球通過位于空心玻璃微球接觸點(diǎn)的粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，而在空心玻璃微球之間形成空隙；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透波材料，其特征在于，所述透波材料中，空心玻璃微球的質(zhì)量占比為65-99wt％，粘結(jié)劑的質(zhì)量占比1-35wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透波材料，其特征在于，所述空心玻璃微球經(jīng)過表面改性獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的透波材料，其特征在于，所述有機(jī)樹脂選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂和有機(jī)硅樹脂中的至少一種；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透波材料，其特征在于，所述透波材料的介電常數(shù)(10hz)為2.0以下；
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：嚴(yán)開祺，王平，張敬杰，宋曉睿，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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