一种电磁屏蔽蜂窝芯材、其制备方法及植入工装与流程

本发明属于功能蜂窝制造技术，涉及一种电磁屏蔽蜂窝芯材、其制备方法及植入工装。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，航空技术装备的自动化和电子化水平突飞猛进。随之而来产生了一些列的问题，其中无线电信号与日俱增，电磁频谱日益密级，电磁功率密度急剧增加。为了保障人体安全，保障众多机载航空设备能够克服外部恶劣电磁环境正常运转以及防火防爆等，要求采用电磁屏蔽材料。传统的电磁屏蔽材料如金属材料，虽具有良好的电磁屏蔽效能，但由于自身重量大，无法适应目前飞行器轻量级的设计要求。高分子材料虽具有力学性能好、重量小等特点，但由于自身射频阻抗大，导电性能差，给飞机电磁兼容性设计带来很多麻烦。

蜂窝具有较高的比强度、比刚度以及相对密度较低等优点，蜂窝夹层结构设计性强，加工成型简单，已被越来越广泛的应用在航空航天以及轨道交通等领域。考虑到蜂窝夹芯结构在飞机舱内主体结构中的大面积使用，合理的开发具有电磁屏蔽功能的蜂窝芯材，可以有效保护航空飞行舱内精密仪器及乘坐人员免受电磁干扰，实现航空芯材的结构、功能一体化设计，整体提高蜂窝芯材的空间利用率，从而实现芯材材料智能轻量化设计与功能集成式整合性应用目的。

中国发明专利cn103737988a提出了一种基于碳纤维纸的蜂窝芯及其制备方法，碳纤维纸中含有50％～85％重量份的碳纤维，采用该材料制备的蜂窝芯具有良好的导电功能，可以作为电磁屏蔽蜂窝材料。但由于碳纤维纸抗剪强度较低，易折断；由该纸制备的蜂窝在承受动载荷局部冲击时性能较差，无法满足航空航天的使用要求。

技术实现要素：

本发明的目的是：提出一种电磁屏蔽蜂窝芯材、其制备方法及植入工装，在使蜂窝具有良好电磁屏蔽性能的基础上，避免了改用碳纤维纸带来的蜂窝力学性能的下降。

本发明的技术解决方案是：一种电磁屏蔽蜂窝芯材，包括蜂窝基体，其特征在于：在每个蜂窝单元1的腔体内有1层至5层平行的电磁屏蔽隔膜2，电磁屏蔽隔膜2与蜂窝的上端面平行。

一种电磁屏蔽蜂窝芯材的制备方法，在每个蜂窝单元1的腔体内植入1层至5层电磁屏蔽隔膜2，其特征在于，向蜂窝单元1的腔体内植入电磁屏蔽隔膜2的步骤如下：

1、选择蜂窝基体：蜂窝基体为铝蜂窝或者不锈钢蜂窝，蜂窝的深度h＝10mm～500mm，蜂窝单元1的边长l1＝2mm～8mm；

2、制造电磁屏蔽隔膜毛坯：

2.1、制造电磁屏蔽涂料：将屏蔽材料与粘合剂混合制成具有电磁屏蔽功能的涂料，屏蔽材料的重量占涂料重量的15％～70％，所配制的功能涂料的粘度要求为2000mpa.s～10000mpa.s。屏蔽材料为炭黑、石墨烯、银粉、铜粉或镍粉，粘合剂为液体环氧树脂、不饱和树脂、双马树脂或酚醛树脂；

2.2、在坯布上印制电磁屏蔽涂料图形：

通过转移印刷的方式在坯布上印制出电磁屏蔽涂料图形，电磁屏蔽涂料图形的形状是与蜂窝单元1的截面相同的正六边形，相邻两个电磁屏蔽涂料图形之间的间距d＝3l1～6l1，间距d是相邻两个电磁屏蔽涂料图形中心点之间的距离；所述的坯布是玻璃纤维布、聚酯纤维布或芳纶纤维布；印刷后进行固化，固化温度根据粘合剂的常规工艺进行；

2.3、在坯布上印制胶层：通过转移印刷的方式在坯布上、电磁屏蔽涂料图形之间的位置附着一层胶层，胶层是液体胶层或者胶膜，液体胶层的粘度为1000mpa.s～5000mpa.s，胶膜的厚度t＝0.02mm～0.1mm；液体胶为环氧胶、聚氨酯胶或丙烯酸树脂胶；胶膜为环氧胶膜；

2.4、裁片：将坯布裁切成正方形，每个正方形中心有一个电磁屏蔽涂料图形，形成电磁屏蔽隔膜毛坯；

3、植入电磁屏蔽隔膜毛坯：采用植入工装将电磁屏蔽隔膜植入每个蜂窝单元的腔体内，植入的深度为蜂窝深度的5％～95％，停留1s～3s后将植入工装拔出，相邻两层电磁屏蔽隔膜的间距不小于5mm；植入层数为1层～5层。

用于植入电磁屏蔽隔膜毛坯的植入工装，其特征在于：它由上部的手柄5和下部的植入棒4连接组成，植入棒4是正六棱柱，正六棱柱的边长比蜂窝单元1的边长0.5mm～1mm，植入棒4的长度等于电磁屏蔽隔膜2毛坯的植入深度；手柄5为圆柱体或正六棱柱，手柄5的外径或者外接圆直径大于蜂窝单元1的外接圆直径。

本发明的优点是：提出了一种电磁屏蔽蜂窝芯材、其制备方法及植入工装，在保持蜂窝良好电磁屏蔽性能的前提下，避免了传统制备方法造成的蜂窝重量大大增加的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是植入工装示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图1、2，一种电磁屏蔽蜂窝芯材，包括蜂窝基体，其特征在于：在每个蜂窝单元1的腔体内有1层至5层平行的电磁屏蔽隔膜2，电磁屏蔽隔膜2与蜂窝的上端面平行。

一种电磁屏蔽蜂窝芯材的制备方法，在每个蜂窝单元1的腔体内植入1层至5层电磁屏蔽隔膜2，其特征在于，向蜂窝单元1的腔体内植入电磁屏蔽隔膜2的步骤如下：

1、选择蜂窝基体：蜂窝基体为铝蜂窝或者不锈钢蜂窝，蜂窝的深度h＝10mm～500mm，蜂窝单元1的边长l1＝2mm～8mm；

2、制造电磁屏蔽隔膜毛坯：

2.1、制造电磁屏蔽涂料：将屏蔽材料与粘合剂混合制成具有电磁屏蔽功能的涂料，屏蔽材料的重量占涂料重量的15％～70％，所配制的功能涂料的粘度要求为2000mpa.s～10000mpa.s。屏蔽材料为炭黑、石墨烯、银粉、铜粉或镍粉，粘合剂为液体环氧树脂、不饱和树脂、双马树脂或酚醛树脂；

2.2、在坯布上印制电磁屏蔽涂料图形：

通过转移印刷的方式在坯布上印制出电磁屏蔽涂料图形，电磁屏蔽涂料图形的形状是与蜂窝单元1的截面相同的正六边形，相邻两个电磁屏蔽涂料图形之间的间距d＝3l1～6l1，间距d是相邻两个电磁屏蔽涂料图形中心点之间的距离；所述的坯布是玻璃纤维布、聚酯纤维布或芳纶纤维布；印刷后进行固化，固化温度根据粘合剂的常规工艺进行；

2.3、在坯布上印制胶层：通过转移印刷的方式在坯布上、电磁屏蔽涂料图形之间的位置附着一层胶层，胶层是液体胶层或者胶膜，液体胶层的粘度为1000mpa.s～5000mpa.s，胶膜的厚度t＝0.02mm～0.1mm；液体胶为环氧胶、聚氨酯胶或丙烯酸树脂胶；胶膜为环氧胶膜；

2.4、裁片：将坯布裁切成正方形，每个正方形中心有一个电磁屏蔽涂料图形，形成电磁屏蔽隔膜毛坯；

3、植入电磁屏蔽隔膜毛坯：采用植入工装将电磁屏蔽隔膜植入每个蜂窝单元的腔体内，植入的深度为蜂窝深度的5％～95％，停留1s～3s后将植入工装拔出，相邻两层电磁屏蔽隔膜的间距不小于5mm；植入层数为1层～5层。

用于植入电磁屏蔽隔膜毛坯的植入工装，其特征在于：它由上部的手柄5和下部的植入棒4连接组成，植入棒4是正六棱柱，正六棱柱的边长比蜂窝单元1的边长0.5mm～1mm，植入棒4的长度等于电磁屏蔽隔膜2毛坯的植入深度；手柄5为圆柱体或正六棱柱，手柄5的外径或者外接圆直径大于蜂窝单元1的外接圆直径。

本发明的工作原理是：本发明采用离位复合的方式，首先制备出具有电磁屏蔽的隔膜，然后通过专用工装将具有电磁屏蔽的隔膜植入到蜂窝孔格的一定高度处，并使隔膜与蜂窝壁牢固连接，使蜂窝芯材具备电磁屏蔽功能。而且可以通过设计隔膜的植入层数来达到预定的效果。

实施例1

1、选择中航复材生产的牌号为lf2y-5-0.06-49的铝蜂窝，加工30mm厚、孔格为5mm的芳纶纸蜂窝一张，备用；

2、确定最上层电磁屏蔽隔膜的位置：准备植入单层电磁屏蔽隔膜，位置为15mm,在蜂窝基体的外表面15mm位置处做出标记；

3、选择北京航空材料研究院生产的sy-24c环氧树脂，按照100g胶膜兑500ml丙酮的比例制备环氧树脂溶液，将蜂窝基体浸入胶黏剂溶液中浸泡5min后捞出，将蜂窝放置在通风处晾置20min，待溶剂挥发后备用；

4、制造电磁屏蔽隔膜毛坯：

4.1、制造电磁屏蔽涂料：将银粉、镍粉、e-51环氧树脂、三乙烯四胺(环氧固化剂)以15:15:65:5的比例混合，制备出电磁屏蔽涂料；

4.2、在坯布上印制电磁屏蔽涂料图形：

通过转移印刷的方式在sw110玻璃纤维布上印制出正六边形的电磁屏蔽涂料图形，相邻两个电磁屏蔽涂料图形之间的间距为18mm，印刷后经过50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制胶层：通过转移印刷的方式在坯布上、电磁屏蔽涂料图形之间的位置附着一层胶层，胶层采用sy-37环氧胶，胶膜的厚度t2＝0.05mm～0.1mm；

4.4、裁片：将坯布裁切成边长为18mm的正方形，每个正方形中心有一个电磁屏蔽涂料图形，形成电磁屏蔽隔膜；

5、植入电磁屏蔽隔膜：

采用植入工装将电磁屏蔽隔膜植入每个蜂窝单元的腔体内15mm高度处，停留2s后将植入工装拔出。

实施例2

1、选择中航复材生产的牌号为lf2y-5-0.06-49的蜂窝，加工30mm厚、孔格为5mm的铝蜂窝一张，备用；

2、确定最上层电磁屏蔽隔膜的位置：准备植入单层电磁屏蔽隔膜，位置为10mm,在蜂窝基体的外表面10mm位置处做出标记；

3、选择黑龙江石化研究院生产的j-95环氧树脂，按照100g胶膜兑500ml丙酮的比例制备环氧树脂溶液，将蜂窝基体浸入胶黏剂溶液中浸泡5min后捞出，将蜂窝放置在通风处晾置20min，待溶剂挥发后备用；

4、制造电磁屏蔽隔膜毛坯：

4.1、制造电磁屏蔽涂料：将石墨烯、炭黑、e-51环氧树脂、三乙烯四胺(环氧固化剂)以10:13:70:7的比例混合，制备出电磁屏蔽涂料；

4.2、在坯布上印制电磁屏蔽涂料图形：

通过转移印刷的方式在sw110玻璃纤维布上印制出正六边形的电磁屏蔽涂料图形，相邻两个电磁屏蔽涂料图形之间的间距为18mm，印刷后经过50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制胶层：通过转移印刷的方式在坯布上、电磁屏蔽涂料图形之间的位置附着一层胶层，胶层采用sy-37环氧胶，胶膜的厚度t2＝0.05mm～0.1mm；

4.4、裁片：将坯布裁切成边长为18mm的正方形，每个正方形中心有一个电磁屏蔽涂料图形，形成电磁屏蔽隔膜；

5、植入电磁屏蔽隔膜：

采用植入工装将电磁屏蔽隔膜植入每个蜂窝单元的腔体内10mm高度处，停留2s后将植入工装拔出。

实施例3

1、选择常州市中一蜂窝制品有限公司生产的孔径为3.2mm、厚度为30mm的不锈钢蜂窝，备用；

2、确定最上层电磁屏蔽隔膜2的位置：准备植入单层电磁屏蔽隔膜，位置为15mm,在蜂窝基体的外表面15mm位置处做出标记；

3、选择日本住友生产的pr-43204酚醛树脂，将树脂固含量调整到50％，将蜂窝基体浸入胶黏剂溶液中浸泡5min后捞出，将蜂窝放置在通风处晾置20min，待溶剂挥发后备用；

4、制造电磁屏蔽隔膜毛坯：

4.1、制造电磁屏蔽涂料：将石墨烯、炭黑、e-51环氧树脂、三乙烯四胺(环氧固化剂)以8:15:70:7的比例混合，制备出电磁屏蔽涂料；

4.2、在坯布上印制电磁屏蔽涂料图形：

通过转移印刷的方式在涤纶布上印制出正六边形的电磁屏蔽涂料图形，相邻两个电磁屏蔽涂料图形之间的间距为16mm，印刷后经过50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制胶层：通过转移印刷的方式在坯布上、电磁屏蔽涂料图形之间的位置附着一层胶膜，胶膜采用航材院生产的sy-24环氧胶膜；

4.4、裁片：将坯布裁切成边长为16mm的正方形，每个正方形中心有一个电磁屏蔽涂料图形，形成电磁屏蔽隔膜；

5、植入电磁屏蔽隔膜：

采用植入工装将电磁屏蔽隔膜植入每个蜂窝单元的腔体内10mm高度处，停留2s后将植入工装拔出。

实施例4

1、选择中航复材生产的牌号为lf2y-4-0.04-39的铝蜂窝，加工40mm厚、孔格为4mm的铝蜂窝一张，备用；

2、确定最上层电磁屏蔽隔膜的位置：准备植入单层电磁屏蔽隔膜，位置为20mm,在蜂窝基体的外表面20mm位置处做出标记；

3、选择日本住友生产的pr-43204酚醛树脂，将树脂固含量调整到50％，将蜂窝基体浸入胶黏剂溶液中浸泡5min后捞出，将蜂窝放置在通风处晾置20min，待溶剂挥发后备用；

4、制造电磁屏蔽隔膜毛坯：

4.1、制造电磁屏蔽涂料：将石墨烯、银粉、不饱和聚酯(亚仕兰240或帝斯曼8175)以5:30:65的比例混合，制备出电磁屏蔽涂料；

4.2、在坯布上印制电磁屏蔽涂料图形：

通过转移印刷的方式在涤纶布上印制出正六边形的电磁屏蔽涂料图形，相邻两个电磁屏蔽涂料图形之间的间距为16mm，印刷后经过50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制胶层：通过转移印刷的方式在坯布上、电磁屏蔽涂料图形之间的位置附着一层胶膜，胶膜采用上海方行粘合剂有限公司生产的聚氨酯胶；

4.4、裁片：将坯布裁切成边长为16mm的正方形，每个正方形中心有一个电磁屏蔽涂料图形，形成电磁屏蔽隔膜；

5、植入电磁屏蔽隔膜：

采用植入工装将电磁屏蔽隔膜植入每个蜂窝单元的腔体内25mm高度处，停留2s后将植入工装拔出。

实施例5

1、选择常州市中一蜂窝制品有限公司生产的孔径为4mm、厚度为50mm的不锈钢蜂窝一张，备用；

2、确定最上层电磁屏蔽隔膜2的位置：准备植入单层电磁屏蔽隔膜，位置为30mm,在蜂窝基体的外表面30mm位置处做出标记；

3、选择日本住友生产的pr-43204酚醛树脂，将树脂固含量调整到50％，将蜂窝基体浸入胶黏剂溶液中浸泡5min后捞出，将蜂窝放置在通风处晾置20min，待溶剂挥发后备用；

4、制造电磁屏蔽隔膜毛坯：

4.1、制造电磁屏蔽涂料：将炭黑、银粉、不饱和聚酯(亚仕兰240或帝斯曼8175)以10:15:75的比例混合，制备出电磁屏蔽涂料；

4.2、在坯布上印制电磁屏蔽涂料图形：

通过转移印刷的方式在涤纶布上印制出正六边形的电磁屏蔽涂料图形，相邻两个电磁屏蔽涂料图形之间的间距为16mm，印刷后经过50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制胶层：通过转移印刷的方式在坯布上、电磁屏蔽涂料图形之间的位置附着一层胶膜，胶膜采用上海方行粘合剂有限公司生产的聚氨酯胶；

4.4、裁片：将坯布裁切成边长为16mm的正方形，每个正方形中心有一个电磁屏蔽涂料图形，形成电磁屏蔽隔膜；

5、植入电磁屏蔽隔膜：

采用植入工装将电磁屏蔽隔膜植入每个蜂窝单元的腔体内15mm高度处，停留2s后将植入工装拔出。

6、重复步骤4-5，在蜂窝单元的腔体内30mm高度处，植入第二层电磁屏蔽隔膜。