RU2107705C1 - Radio-absorption material and method of preparation thereof - Google Patents

Abstract

FIELD: radio-radiation protection. SUBSTANCE: material is meant to be applied onto various research-, medicine-, and household-destination objects and contains, as polymer binding agent, latex-based synthetic adhesive (80-20 wt %) and, as magnetic filler, powdered ferrite or iron carbonyl (20-80 wt %). Material is prepared by consecutively charging indicated polymer binder and magnetic filler into mixer, where they are stirred by rotary device for 7-10 min, the device being rotated alternately in two directions for 50-60 s in each direction. EFFECT: improved consumer characteristics. 2 cl, 1 dwg , 3 tbl

Description

Изобретение относится к материалам, поглощающим излучение, и технологии их приготовления. Изобретение может быть использовано в различных отраслях техники, в частности для экранирования радиоэлектронных средств в целях снижения их взаимного электромагнитного влияния, экранирования оборудования безэховых камер, в которых испытываются радиоэлектронные средства, биологической защиты от влияния мощных радиоизлучений, создаваемых бытовыми приборами (СВЧ-печи, медицинские приборы, и др.), снижения радиолокационной заметности различных объектов. The invention relates to materials that absorb radiation, and technology for their preparation. The invention can be used in various fields of technology, in particular for shielding radio electronic means in order to reduce their mutual electromagnetic influence, shielding equipment anechoic chambers in which radio electronic means are tested, biological protection against the influence of powerful radio emissions generated by household appliances (microwave ovens, medical instruments, etc.), reducing the radar visibility of various objects.

Известны радиопоглощающие материалы, имеющие многослойную структуру с плавным или ступенчатым изменением комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости по толщине. Known radar absorbing materials having a multilayer structure with a smooth or stepwise change in the complex dielectric and magnetic permeability in thickness.

Верхний (входной) слой такого материала обычно состоит из материала, имеющего диэлектрическую проницаемость, близкую к единице (пенопласт и др.). Остальные слои (основа) представляют собой тот или иной твердый диэлектрик с высокой диэлектрической проницаемостью (стеклотекстолит и др.) с немагнитным или магнитным радиопоглощающим наполнителем (графит, сажа, ферриты и др.). В данном случае твердый диэлектрик играет роль связующего (Советская военная энциклопедия, М.: Воениздат, 1979, т.7, с. 15-16). The upper (input) layer of such a material usually consists of a material having a dielectric constant close to unity (polystyrene, etc.). The remaining layers (base) are one or another solid dielectric with high dielectric constant (fiberglass, etc.) with a non-magnetic or magnetic radar absorbing filler (graphite, carbon black, ferrite, etc.). In this case, a solid dielectric plays the role of a binder (Soviet Military Encyclopedia, Moscow: Military Publishing House, 1979, v. 7, p. 15-16).

Причины, препятствующие достижению указанного технического результата при использовании известного радиопоглощающего материала, заключаются в следующем. При нанесении его на покрываемую поверхность необходимо создание дополнительных адгезионных и защитных подслоев, что в свою очередь связано с применением токсичных веществ (отвердителей, растворителей и др.). Токсичными и взрывопожароопасными являются также компоненты большинства применяемых связующих. Толщина такого материала тем больше, чем шире частотный диапазон падающего радиоизлучения, и может составлять несколько сантиметров, обладать значительным весом. Все это ограничивает диапазон эксплуатационных условий использования известного радиопоглощающего материала. В частности, из-за относительно большой толщины, низкой термостойкости и по санитарно-гигиеническим нормам он не может быть использован для биологической защиты от радиоизлучения во многих бытовых или медицинских установках с СВЧ-генераторами. The reasons that impede the achievement of the specified technical result when using the known radar absorbing material are as follows. When applying it to the surface to be coated, it is necessary to create additional adhesive and protective sublayers, which in turn is associated with the use of toxic substances (hardeners, solvents, etc.). The components of most binders used are also toxic and explosive and fire hazardous. The thickness of such a material is the greater, the wider the frequency range of the incident radio emission, and can be several centimeters and have significant weight. All this limits the range of operating conditions for the use of known radar absorbing material. In particular, due to the relatively large thickness, low heat resistance, and sanitary standards, it cannot be used for biological protection against radio emission in many household or medical installations with microwave generators.

Наиболее близкой к заявленному материалу является водоэмульсионная краска, содержащая 30-99 мас.% полимерного связующего на основе латекса и 1-70 мас. % неорганического твердого наполнителя. В качестве полимерного связующего может быть использован ароматический мономер, сложный алкиловый эфир, этиленовая ненасыщенная карбоновая кислота или их смесь, а в качестве наполнителя - окись железа, диоксид титана, карбонат кальция, двуокись кремния, окись цинка или глина. Наполнитель также может быть магнитным в виде диспергированного в воде порошкообразного феррита или железа (водная эмульсия - магнитная жидкость). При этом средний диаметр частиц неорганического твердого наполнителя не превышает 0,6 мкм; в частности, средний диаметр частиц магнитной окиси железа взят в диапазоне 0,005. . . 0,1 мкм (патент США N 4.421.660, кл. C 08 K 3/10, 1983). Closest to the claimed material is a water-based paint containing 30-99 wt.% Polymer latex-based binder and 1-70 wt. % inorganic solid filler. An aromatic monomer, an alkyl ester, an ethylenically unsaturated carboxylic acid or a mixture thereof can be used as a polymer binder, and iron oxide, titanium dioxide, calcium carbonate, silicon dioxide, zinc oxide or clay can be used as a filler. The filler may also be magnetic in the form of powdered ferrite or iron (water emulsion — magnetic fluid) dispersed in water. The average particle diameter of the inorganic solid filler does not exceed 0.6 microns; in particular, the average particle diameter of magnetic iron oxide is taken in the range of 0.005. . . 0.1 μm (U.S. Patent No. 4,421,660, class C 08 K 3/10, 1983).

По своей структуре известный материал является высокодисперсной (коллоидной) системой - гелем. Основное назначение - красящий материал. В случае использования магнитного наполнителя этот материал обладает свойством поглощения электромагнитной энергии в оптическом диапазоне волн (е.1.т.). В описании нет указания на способность материала поглощать излучение в диапазоне радиоволн. In its structure, the known material is a highly dispersed (colloidal) system - a gel. The main purpose is coloring material. In the case of using a magnetic filler, this material has the property of absorbing electromagnetic energy in the optical wavelength range (e.1.t.). The description does not indicate the ability of a material to absorb radiation in the range of radio waves.

Причина, препятствующая достижению требуемого технического результата при использовании известного материала, заключается в принципиальной невозможности поглощения (ослабления) им электромагнитной энергии в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне радиоволн вследствие высокой дисперсности магнитного наполнителя (средний диаметр частиц 0,005...0,1 мкм). The reason that impedes the achievement of the required technical result when using known material is the fundamental impossibility of absorbing (attenuating) electromagnetic energy in the microwave region due to the high dispersion of the magnetic filler (average particle diameter of 0.005 ... 0.1 μm).

Известен способ приготовления состава материала, включающий последовательную загрузку компонентов (цинкового порошка и водного раствора жидкого стекла) в смеситель и их перемешивание вращающимся приспособлением во вращающейся емкости, причем перемешивающее приспособление и емкость вращают в одном направлении. Требуемое качество состава материала определяется величиной критерия Рейнольдса, которая должна находиться в пределах 565-1700. В данном способе приготовление состава и нанесение материала окунанием осуществляется одновременно (А.с. СССР N 1528550, кл. B 01 F 7/00, 1989). A known method of preparing the composition of the material, including sequential loading of the components (zinc powder and aqueous liquid glass) into the mixer and mixing them with a rotating device in a rotating container, the mixing device and the container rotate in one direction. The required quality of the material composition is determined by the value of the Reynolds criterion, which should be in the range of 565-1700. In this method, the preparation of the composition and the application of the material by dipping is carried out simultaneously (A.S. USSR N 1528550, class B 01 F 7/00, 1989).

Причиной, препятствующей достижению указанного технического результата при использовании известного способа, является сложность системы управления вращением двух систем для обеспечения требуемого значения критерия Рейнольдса, определяющего качество материала. Одновременное приготовление и нанесение материала из-за отсутствия промежуточного (входного) контроля однородности композиции может привести к снижению качества материала при нарушении оптимального режима перемешивания компонентов. The reason that impedes the achievement of the specified technical result when using the known method is the complexity of the rotation control system of the two systems to provide the required value of the Reynolds criterion that determines the quality of the material. The simultaneous preparation and application of the material due to the lack of intermediate (input) control of the homogeneity of the composition can lead to a decrease in the quality of the material in violation of the optimal mixing mode of the components.

Наиболее близким к заявленному является способ получения поглощающего материала, включающий приготовление полимерного связующего на основе латекса - эмульсии полимеризующихся мономеров, последовательную загрузку в смеситель 30-99 мас. % полученной эмульсии и 1-70 мас.% высокодисперсного магнитного наполнителя - порошкообразного феррита или железа в виде водной дисперсии (магнитной жидкости), их нагрев и перемешивание вращающимся приспособлением при 90^oC, эмульсионную полимеризацию смеси, которая в зависимости от качественного и количественного состава связующего длится 30...120 и более мин (патент США, 4.421.660, кл. C 08 K 3/10, 1983).Closest to the claimed is a method of producing an absorbing material, including the preparation of a polymer binder based on latex - an emulsion of polymerizable monomers, sequential loading of 30-99 wt. % of the emulsion obtained and 1-70 wt.% highly dispersed magnetic filler - powdered ferrite or iron in the form of an aqueous dispersion (magnetic fluid), heating and mixing with a rotating device at 90 ^o C, emulsion polymerization of the mixture, which, depending on the qualitative and quantitative composition the binder lasts 30 ... 120 or more minutes (US patent, 4.421.660, CL C 08 K 3/10, 1983).

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, являются: сложность процесса приготовления композиции, состоящей из множества гидрофобных компонентов - магнитный наполнитель, поверхностно-активное вещество, дисперсант, мономер, эмульгатор, инициатор); относительно большая длительность процесса приготовления материала - до 2 ч и более; сложность конструкции смесителя, требующего нагревательного устройства с терморегулятором. Данный способ не может быть реализован в полевых условиях, когда требуется оперативное приготовление материала. The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the known method are: the complexity of the process of preparing a composition consisting of many hydrophobic components — magnetic filler, surfactant, dispersant, monomer, emulsifier, initiator); relatively long duration of the material preparation process - up to 2 hours or more; the complexity of the design of the mixer, requiring a heating device with a temperature controller. This method cannot be implemented in the field, when operational preparation of the material is required.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Задачей, на решение которой направлено изобретение является разработка и создание простого по составу материала для получения тонкослойного радиопоглощающего покрытия с высокими физико- механическими свойствами, приготовление которого не связано с использованием токсичных и взрывопожароопасных веществ, что позволяет упростить технологию приготовления материала и расширить диапазон эксплуатационных условий его применения. The problem to which the invention is directed is the development and creation of a material with a simple composition to obtain a thin-layer radar absorbing coating with high physical and mechanical properties, the preparation of which is not associated with the use of toxic and explosive and fire hazardous substances, which allows to simplify the technology of preparation of the material and expand the range of operating conditions for it application.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения выражается во всенаправленном поглощении падающего на материал излучения в сверхвысокочастотном диапазоне радиоволн, повышении производительности технологического процесса приготовления материала. The technical result achieved by the implementation of the invention is expressed in the omnidirectional absorption of the radiation incident on the material in the microwave range of radio waves, increasing the productivity of the technological process of preparing the material.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном поглощающем материале, содержащем полимерное связующее на основе латекса и магнитный наполнитель - порошкообразный феррит или железо, в качестве полимерного связующего использован синтетический клей марки "Элатон" при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Синтетический клей "Элатон" - 80-20
Порошкообразный феррит или железо - 20-80
Отметим причинно-следственные связи между отличительными признаками изобретения и техническим результатом. Синтетический клей "Элатон" выступает в роли полимерной матрицы грубодисперсной фазы порошкового магнитного наполнителя и в этом качестве обнаруживает новое свойство. Оно проявляется в образовании однородного по объему материала, обладающего высокой адгезией к алюминиевым и стальным сплавам, а также лакокрасочным материалам, что обуславливает получение с его помощью прочного, термостойкого, тонкопленочного (1. . .2 мм) радиопоглощающего покрытия. Как и в прототипе, в заявленном материале частицы феррита или железа каждая в отдельности обволакиваются полимерным связующим и таким образом изолированы одна от другой. Однако в отличие от прототипа, в котором средний диаметр частиц не превышает 0,1 мкм, в заявленном материале средний диаметр частиц на два порядка больше - 10 мкм более Это приводит к качественно иному результату. Частицы феррита или железа можно рассматривать как элементарные, хаотично расположенные диполи, отражающие и переизлучающие падающее на них СВЧ излучение в различных направлениях. В следствие этого коэффициент отражения электромагнитной энергии в направлении источника излучения уменьшается.The specified technical result is achieved by the fact that in the known absorbent material containing a latex-based polymeric binder and a magnetic filler — powdered ferrite or iron, “Elaton” synthetic glue was used as the polymeric binder in the following ratio of components, wt.%:
Synthetic adhesive "Elaton" - 80-20
Powdered Ferrite or Iron - 20-80
Note the causal relationship between the distinguishing features of the invention and the technical result. Synthetic glue "Elaton" acts as the polymer matrix of the coarsely dispersed phase of the magnetic powder filler and in this quality discovers a new property. It manifests itself in the formation of a material that is homogeneous in volume and has high adhesion to aluminum and steel alloys, as well as paints and varnishes, which leads to the production of a durable, heat-resistant, thin-film (1.. .2 mm) radar absorbing coating. As in the prototype, in the claimed material, the ferrite or iron particles are each individually wrapped with a polymer binder and thus isolated from one another. However, unlike the prototype, in which the average particle diameter does not exceed 0.1 μm, in the claimed material the average particle diameter is two orders of magnitude larger - 10 μm more. This leads to a qualitatively different result. Ferrite or iron particles can be considered as elementary, randomly located dipoles, reflecting and reemitting the incident microwave radiation in different directions. As a consequence, the reflection coefficient of electromagnetic energy in the direction of the radiation source decreases.

Указанный технический результат достигается также тем, что в известном способе приготовления поглощающего материала, включающем последовательную загрузку в смеситель полимерного связующего на основе латекса и магнитного наполнителя - порошкообразного феррита или железа, их перемешивание вращающимся приспособлением, в качестве полимерного связующего на основе латекса используют синтетический клей "Элатон" при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Синтетический клей "Элатон" - 80-20
Порошкообразный феррит или железо - 20-80
перемешивание компонентов осуществляют в течение 7...15 мин и при этом перемешивающее приспособление поочередно вращают в противоположных направлениях в течении 50...60 с.The specified technical result is also achieved by the fact that in the known method of preparing an absorbing material, which includes sequential loading of a polymer binder based on latex and a magnetic filler — powdered ferrite or iron, mixing them with a rotating device, using synthetic glue as a polymer binder based on latex ” Elaton "in the following ratio of components, wt.%:
Synthetic adhesive "Elaton" - 80-20
Powdered Ferrite or Iron - 20-80
mixing of the components is carried out for 7 ... 15 minutes and at the same time, the stirring device is alternately rotated in opposite directions for 50 ... 60 s.

Отметим причинно-следственные связи между отличительными признаками способа и техническим результатом. В материале-прототипе используются гидрофобные компоненты и для получения водной дисперсии магнитного наполнителя применяются поверхностно-активные вещества. Это усложняет композицию и процесс ее приготовления. В заявленном материале используются только два смачивающихся компонента, что существенно упрощает композицию и сокращает время ее приготовления как минимум в два раза. Благодаря реверсированию перемешивающего приспособления в смесителе создается турбулентное движение слоев смеси, что обеспечивает равномерность распределения порошкообразного магнитного наполнителя по всему объему синтетического клея. Note the causal relationship between the hallmarks of the method and the technical result. The prototype material uses hydrophobic components, and surfactants are used to obtain an aqueous dispersion of the magnetic filler. This complicates the composition and the process of its preparation. In the claimed material, only two wettable components are used, which greatly simplifies the composition and reduces its preparation time by at least two times. Thanks to the reversal of the mixing device, a turbulent movement of the layers of the mixture is created in the mixer, which ensures uniform distribution of the powdered magnetic filler throughout the volume of synthetic glue.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что решения, характеризующиеся признаками, тождественными всем признакам заявленных радиопоглощающего материала и способа его приготовления, отсутствуют. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна". The analysis of the prior art made it possible to establish that there are no solutions characterized by features identical to all the features of the claimed radar absorbing material. Therefore, the invention meets the patentability condition of "novelty."

Из определенного уровня техники не выявлена известность влияния на достижение технического результата преобразований, предусматриваемых включенными в формулу изобретения существенными признаками. Это дает основание полагать, что изобретение явным образом из уровня техники не следует и соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". From a certain prior art there is no known influence on the achievement of the technical result of the transformations provided for by the essential features included in the claims. This suggests that the invention explicitly does not follow from the prior art and meets the patentability condition “inventive step”.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения коэффициента радиопоглощения. The drawing shows a structural diagram of a device for measuring the coefficient of radio absorption.

Согласно изобретению радиопоглощающий материал состоит из двух компонентов: полимерного связующего на основе латекса и магнитного наполнителя. В качестве полимерного связующего использован синтетический клей "Элатон", представляющий собой водоэмульсионную композицию на основе синтетического латекса, загустителя и антисептика (ТУ 2385-002-11165336-95). Это универсальный клей, предназначенный для склеивания различных материалов (дерева, металлов, керамики и др.), представляет собой нетоксичную густую жидкость белого цвета без специфичного запаха. Клей модификации "Элатон-К" имеет следующие технические характеристики:
Массовая доля сухого вещества, %, не менее - 40
Предел прочности клеевого соединения на сдвиг при равномерном растяжении, кгс/см², не менее - 20
Условная вязкость по ВЗ-246, с, в пределах - 20-200
Водородный показатель, pH, в пределах - 7-9,5
В качестве магнитного наполнителя могут быть использованы порошкообразные ферриты или железо. Предпочтительно использование карбонильного железа из-за его относительно низкой стоимости по сравнению с ферритами. Марка и дисперсность частиц порошка карбонильного железа в заявленном материале определяются длиной волны поглощаемого радиоизлучения. Например, частицы порошкового карбонильного железа марки Р-10 (ГОСТ 13610-79) имеют средний диаметр 10 мкм, марки Р-20 - 20 мкм и т.п.According to the invention, the radar absorbing material consists of two components: a latex-based polymer binder and a magnetic filler. Synthetic adhesive "Elaton" was used as a polymer binder, which is a water-based composition based on synthetic latex, thickener and antiseptic (TU 2385-002-11165336-95). This is a universal glue designed for bonding various materials (wood, metals, ceramics, etc.). It is a non-toxic thick white liquid without a specific smell. Adhesive modification "Elaton-K" has the following specifications:
Mass fraction of dry matter,%, not less than - 40
The tensile strength of the adhesive joint with uniform tension, kgf / cm ² , not less than - 20
Conditional viscosity according to VZ-246, s, within - 20-200
Hydrogen indicator, pH, in the range - 7-9.5
Powdered ferrites or iron can be used as magnetic filler. The use of carbonyl iron is preferred due to its relatively low cost compared to ferrites. The brand and dispersion of particles of carbonyl iron powder in the claimed material are determined by the wavelength of the absorbed radio emission. For example, particles of powdered carbonyl iron of the R-10 grade (GOST 13610-79) have an average diameter of 10 μm, of the P-20 grade - 20 μm, etc.

Радиопоглощающий материал, в состав которого входят эти компоненты, приготавливается путем их механического смешивания непосредственно перед нанесением его на покрываемую поверхность. The radar absorbing material, which includes these components, is prepared by mechanically mixing them immediately before applying it to the surface to be coated.

Для этого может быть использован смеситель, содержащий вертикальный цилиндрический корпус (стакан) с крышкой, по оси которой снаружи установлен электродвигатель, а внутри - лопаточная мешалка, вал которой связан с электродвигателем через редуктор. Электродвигатель снабжен реверсивным механизмом. Статорные обмотки электродвигателя и реверсивный механизм электрически соединены с микропроцессорным программным устройством управления. С помощью этого устройства оператор может программировать на весь период приготовления радиопоглощающего материала скорость вращения электродвигателя и интервалы его реверсирования (время вращения в одном направлении). For this, a mixer may be used, comprising a vertical cylindrical body (glass) with a lid, the axis of which is mounted on the outside of the electric motor, and inside the blade mixer, the shaft of which is connected to the electric motor through a gearbox. The electric motor is equipped with a reversing mechanism. The stator windings of the electric motor and the reversing mechanism are electrically connected to the microprocessor software control device. Using this device, the operator can program for the entire period of preparation of the radar absorbing material the rotation speed of the electric motor and the intervals of its reversal (rotation time in one direction).

Примеры рецептур радиопоглощающего материала приведены в табл. 1. Examples of formulations of radar absorbing material are given in table. one.

Покрытие, полученное с помощью данного радиопоглощающего материала согласно приведенным примерам, имеет плотную, эластичную, гладкую поверхность черного или темно-серого цвета с матовым оттенком. Свойства материала определяются в основном количественным содержанием магнитного наполнителя. Если в составе композиции он превышает 80 мас.%, то покрытие становится шероховатым и хрупким, а если его меньше 20 мас.%, то резко уменьшается коэффициент радиопоглощения. The coating obtained using this radar absorbing material according to the examples has a dense, elastic, smooth surface in black or dark gray with a matte finish. Material properties are determined mainly by the quantitative content of the magnetic filler. If in the composition of the composition it exceeds 80 wt.%, Then the coating becomes rough and brittle, and if it is less than 20 wt.%, The absorption coefficient decreases sharply.

Способ приготовления радиопоглощающего материала заключается в следующем. A method of preparing a radar absorbing material is as follows.

Компоненты композиции помещают в смеситель и перемешивают с помощью лопаточной мешалки. В зависимости от количественного содержания компонентов время перемешивания составляет 7... 15 мин При этом осуществляют реверсирование электродвигателя с интервалом 50..60 с. По истечении установленного времени смеситель переводят в режим подмешивания, при котором скорость вращения мешалки уменьшают на 75% от номинальной. The components of the composition are placed in a mixer and mixed using a spatula mixer. Depending on the quantitative content of the components, the mixing time is 7 ... 15 min. At the same time, the electric motor is reversed with an interval of 50..60 s. After the set time has passed, the mixer is put into the mixing mode, in which the rotation speed of the mixer is reduced by 75% of the nominal value.

Пример. Перед смешиванием синтетический клей "Элатон" фильтровали через сетку N 1 (ГОСТ 6613-86), отвешивали 500 г и выливали в стакан смесителя. В сухой таре из немагнитного материала отвешивали 500 г порошкового карбонильного железа марки Р-10 и высыпали равномерно по поверхности синтетического клея "Элатон" в стакане смесителя и накрывали его крышкой. Нажатием соответствующих кнопок на панели микропроцессорного программного устройства управления устанавливали время перемешивания 10 мин, скорость вращения электродвигателя смесителя 1,2 об/с. интервал реверсирования 54 с. После автоматической остановки электродвигателя снимали крышку смесителя и отбирали две порции смеси - одну для контроля вязко-текучих характеристик приготовленной композиции, другую для контроля ее радиотехнических характеристик, зависящих от степени однородности смеси. Смеситель был переведен в режим подмешивания, при котором скорость вращения лопаточной мешалки составляет 0,3 об/с (75% от номинальной). Example. Before mixing, the synthetic adhesive "Elaton" was filtered through a mesh No. 1 (GOST 6613-86), weighed 500 g and poured into a glass of the mixer. In a dry container of non-magnetic material, 500 g of P-10 grade carbonyl iron powder was weighed and poured evenly over the surface of the Elaton synthetic glue in a mixer glass and covered with a lid. By pressing the appropriate buttons on the panel of the microprocessor software control device, the mixing time was set at 10 min, the rotation speed of the mixer motor was 1.2 r / s. reverse interval 54 s. After the motor stopped automatically, the mixer lid was removed and two portions of the mixture were taken - one to control the viscous-fluid characteristics of the prepared composition, the other to control its radio technical characteristics, depending on the degree of homogeneity of the mixture. The mixer was switched to mixing mode, in which the rotation speed of the blade mixer is 0.3 r / s (75% of the nominal).

Определение характеристик композиции проводили по стандартным методикам. Их показатели приведены в табл. 2. Characterization of the composition was carried out according to standard methods. Their indicators are given in table. 2.

Метод экспресс-контроля готовности композиции (ее качества) к нанесению на покрываемую поверхность основан на измерении коэффициента радиопоглощения, который зависит от степени однородности смеси. Локальные сгустки и разрежения частиц магнитного наполнителя в целом снижают коэффициент радиопоглощения материала. The method of express control of the readiness of the composition (its quality) for application to the surface to be coated is based on measuring the absorption coefficient, which depends on the degree of homogeneity of the mixture. Local clumps and rarefaction of particles of magnetic filler as a whole reduce the coefficient of radio absorption of the material.

Для проведения экспресс-контроля отобранную партию композиции наносили тонким слоем (0,7... 1 мм) на дно плоской кюветы и накрывали радиопрозрачным не смачиваемым материалом - лавсановой пленкой. Измерения коэффициента радиопоглощения проводились в девяти точках поверхности слоя поверх лавсановой пленки (в центре, углах и у кромок) с помощью устройства, структурная схема которого представлена на чертеже. For express control, a selected batch of the composition was applied with a thin layer (0.7 ... 1 mm) to the bottom of a flat cell and covered with a radiotransparent non-wettable material - lavsan film. The absorption coefficient was measured at nine points on the surface of the layer on top of the polyester film (in the center, corners, and at the edges) using a device whose structural diagram is shown in the drawing.

Устройство содержит СВЧ-генератор 1, выход которого соединен с первым плечом циркулятора 2, второе плечо которого соединено с полупроводниковым выключателем на p-i-n диоде 3, а третье плечо - с детектором 4. Полупроводниковый выключатель 3 установлен в одном конце отрезка волновода 5, другой конец которого снабжен излучателем 6, выполненным в виде секториального рупора. Эти элементы собраны в единый СВЧ-блок, геометрические размеры которого определяются длиной волны СВЧ колебаний, генерируемых генератором 1. Телесный угол θ раскрыва секториального рупора 6 определяется углом, под которым требуется облучать поверхность исследуемого материала. Так, для облучения по нормали θ ≈ 20^o, под углом 45^o θ =0, а под углом 70^o θ ≈ -30^o.The device contains a microwave generator 1, the output of which is connected to the first arm of the circulator 2, the second arm of which is connected to a semiconductor switch on the pin diode 3, and the third arm is connected to the detector 4. The semiconductor switch 3 is installed at one end of the length of the waveguide 5, the other end of which equipped with a radiator 6, made in the form of a sectorial horn. These elements are assembled in a single microwave unit, the geometric dimensions of which are determined by the wavelength of the microwave oscillations generated by the generator 1. The solid angle θ of the aperture of the sectorial horn 6 is determined by the angle at which it is necessary to irradiate the surface of the material under study. So, for normal irradiation, θ ≈ 20 ^o , at an angle of 45 ^o θ = 0, and at an angle of 70 ^o θ ≈ -30 ^o .

Выход детектора 4 подключен к низкочастотному (НЧ) блоку измерения и управления 7. Этот блок представляет собой вычислительное устройство на базе микропроцессора с постоянным и оперативным запоминающими устройствами и внешним интерфейсом ввода - вывода. Управляющие выходы НЧ-блока 7 подключены к управляющим входам СВЧ- генератора 1 и полупроводникового выключателя 3, а информационный выход - к жидкокристаллическому индикатору 8. Работой всех элементов устройства управляет микропроцессор по программе, заложенной в его память. Измерение модуля коэффициента радиопоглощения

осуществляется автоматически по алгоритму, хранящемуся в памяти постоянного запоминающего устройства, в соответствии с формулой

где
P_пад - мощность падающего радиоизлучения,
P_отр - мощность отраженного радиоизлучения.The output of the detector 4 is connected to a low-frequency (LF) measurement and control unit 7. This unit is a microprocessor-based computing device with permanent and random access memory and an external input / output interface. The control outputs of the LF unit 7 are connected to the control inputs of the microwave generator 1 and the semiconductor switch 3, and the information output is connected to the liquid crystal indicator 8. The microprocessor controls the operation of all elements of the device according to the program stored in its memory. Measurement of the module of the absorption coefficient

is carried out automatically according to the algorithm stored in the memory of a permanent storage device, in accordance with the formula

Where
P _pad - the power of the incident radio emission,
P _neg - the power of the reflected radio emission.

Описанное устройство работает следующим образом. При включенном блоке питания раскрыв излучателя 6 прижимают к поверхности исследуемого материала. При этом полупроводниковый выключатель 3 под действием управляющего сигнала от микропроцессора находится в режиме запирания (закорачивания) волновода. Нажатием кнопки "Пуск" на панели НЧ-блока 7 оператор начинает процесс измерения

.The described device operates as follows. When the power supply is turned on, the opening of the emitter 6 is pressed against the surface of the test material. In this case, the semiconductor switch 3 under the action of a control signal from the microprocessor is in the mode of locking (shorting) the waveguide. By pressing the "Start" button on the panel of the low-frequency unit 7, the operator begins the measurement process

.

Радиоизлучение, генерируемое СВЧ-генератором 1, поступает в первое плечо циркулятора 2, выходит из его второго плеча и попадает в отрезок волновода 5. Поскольку полупроводниковый выключатель на p-i-n диоде 3 находится в режиме запирания волновода, то радиосигнал отражается от него практически без потерь энергии, возвращается во второе плечо циркулятора 2 и через третье его плечо попадает в детектор 4. С выхода детектора 4 снимается НЧ сигнал, пропорциональный мощности падающего радиоизлучения P_пад. Этот сигнал нормируется операционным усилителем в НЧ-блоке 7, преобразуется в цифровую форму и запоминается в оперативном запоминающем устройстве. Затем по команде микропроцессора полупроводниковый выключатель 3 переводится в режим передачи. При этом радиоизлучение, пройдя отрезок волновода 5, попадает на поверхность испытуемого материала под углом, определяемым параметрами секториального рупора (излучателя) 6. Потеряв часть энергии, поглощенной материалом, радиосигнал отражается, возвращается во второе плечо циркулятора 2 и через его третье плечо попадает на детектор 4. На его выходе формируется НЧ сигнал, пропорциональный мощности отраженного сигнала P_отр. После нормировки и преобразования в цифровую форму он запоминается в оперативном запоминающем устройстве. После этого микропроцессор вычисляет

по приведенной формуле, значение которого высвечивается на жидкокристаллическом индикаторе 8.The radio emission generated by the microwave generator 1 enters the first arm of the circulator 2, leaves its second arm and falls into the segment of the waveguide 5. Since the semiconductor switch on the pin diode 3 is in the mode of locking the waveguide, the radio signal is reflected from it almost without energy loss, returns to the second arm of the circulator 2 and through the third arm it enters the detector 4. From the output of the detector 4 the low-frequency signal is proportional to the power of the incident radio emission P _pad. This signal is normalized by the operational amplifier in the LF unit 7, is converted to digital form and stored in random access memory. Then, at the command of the microprocessor, the semiconductor switch 3 is put into transmission mode. In this case, the radio emission, having passed through the segment of the waveguide 5, falls on the surface of the test material at an angle determined by the parameters of the sectorial horn (emitter) 6. Having lost some of the energy absorbed by the material, the radio signal is reflected, returns to the second arm of the circulator 2 and through its third arm falls on the detector 4. At its output, an LF signal is generated proportional to the power of the reflected signal P _neg . After normalization and conversion to digital form, it is stored in random access memory. After that, the microprocessor calculates

according to the formula, the value of which is displayed on the liquid crystal display 8.

Процесс измерения коэффициента радиопоглощения в одной точке занимает не более 2. . .3 с. В примере измерения проводились в 9- ти точках поверхности контролируемого слоя композиции и определялась дисперсия коэффициента радиопоглощения, которая составляла 1,16%. Это свидетельствовало о высокой степени однородности композиции и ее готовности к нанесению. The process of measuring the absorption coefficient at one point takes no more than 2.. .3 sec. In the example, the measurements were carried out at 9 points on the surface of the controlled layer of the composition and the dispersion of the radio absorption coefficient was determined, which was 1.16%. This indicated a high degree of uniformity of the composition and its readiness for application.

Радиопоглощающий материал наносится следующим образом. Radar absorbing material is applied as follows.

Предварительно покрываемую поверхность обезжиривают с помощью, например, щелочного раствора или бензина "Нефрас" и просушивают в течение 30 мин. Если поверхность имеет прокорродировавшие участки, их зачищают, обрабатывают антикоррозионным составом и грунтуют слоем грунта ВЛ-02 (ГОСТ 12707-77). Нанесение радиопоглощающего материала на подготовленную поверхность производят с помощью краскораспылителя для нанесения лакокрасочных материалов (ЛКМ) с условной вязкостью до 50 с. Возможно применение краскораспылителя типа КРП-11, предназначенного для нанесения ЛКМ с условной вязкостью до 30 с, однако при этом снижается производительность, а радиопоглощающее покрытие приобретает шероховатость поверхности. Процесс напыления композиции состоит из повторяющихся циклов. Каждый слой наносят методом решетки, не допуская подтеков и образования капель. Толщина слоя - 50 мкм, время просушивания слоя - 10 мин при температуре 12...35^oC и влажности воздуха не более 80%. После напыления 20 слоев контролируют величину коэффициента радиопоглощения с помощью описанного устройства. На готовое радиопоглощающее покрытие наносят защитный слой грунта АК-070 (ГОСТ 25718-83) при вязкости 12...16 с по ВЗ-4. После просушки в течение 1,0...1,5 ч при 12...35^oC на него наносят слой декоративного лакокрасочного материала.The pre-coated surface is degreased with, for example, an alkaline solution or Nefras gasoline and dried for 30 minutes. If the surface has corroded areas, they are cleaned, treated with an anticorrosive composition and primed with a VL-02 soil layer (GOST 12707-77). The application of the radar absorbing material on the prepared surface is carried out using a spray gun for applying paints and varnishes with a nominal viscosity of up to 50 s. It is possible to use a spray gun of type КРП-11, designed for applying coatings with a conditional viscosity of up to 30 s, however, this reduces productivity, and the radar absorbing coating acquires a surface roughness. The process of spraying a composition consists of repeating cycles. Each layer is applied by the method of the lattice, avoiding smudges and the formation of drops. The layer thickness is 50 μm, the drying time of the layer is 10 minutes at a temperature of 12 ... 35 ^o C and humidity not more than 80%. After spraying 20 layers control the magnitude of the coefficient of radio absorption using the described device. A protective soil layer AK-070 (GOST 25718-83) is applied to the finished radar absorbing coating at a viscosity of 12 ... 16 s according to VZ-4. After drying for 1.0 ... 1.5 hours at 12 ... 35 ^o C, a layer of decorative paint is applied to it.

Свойства и характеристики получаемого радиопоглощающего материала приведены в табл. 3. The properties and characteristics of the resulting radar absorbing material are given in table. 3.

Приведенные в табл. 3 характеристики радиопоглощающего материала обеспечивают широкий диапазон эксплуатационных условий его применения. Благодаря высоким адгезионным свойствам он может наноситься на поверхности алюминиевых и стальных сплавов, а также на поверхности, покрытые эмалевыми лакокрасочными материалами. Это позволяет использовать данное покрытие как для подвижных, так и стационарных объектов бытового, исследовательского, медицинского и др. назначения. Given in the table. 3 characteristics of the radar absorbing material provide a wide range of operational conditions for its use. Due to its high adhesive properties, it can be applied on the surfaces of aluminum and steel alloys, as well as on surfaces coated with enamel paints and varnishes. This allows you to use this coating for both mobile and stationary objects for domestic, research, medical and other purposes.

К преимуществам заявленного радиопоглощающего материала и способа его приготовления следует отнести их нетоксичность, взрыво-пожаробезопасность, соответствие требованиям санитарно- гигиенических норм, предъявляемым к товарам бытовой химии, что обеспечивает возможность использования этого материала для покрытия изделий бытового назначения, с которыми человек постоянно контактирует. Использование заявленного материала не накладывает жестких требований к мерам предосторожности и технологической оснастке при его приготовлении и применении. Это улучшает условия труда, в частности не требует применения специальных средств защиты, например противогазов, что в свою очередь повышает качество радиопоглощающего покрытия (по оценкам, в 3-5 раз). The advantages of the claimed radar absorbing material and the method of its preparation include their non-toxicity, explosion and fire safety, compliance with sanitary and hygienic requirements for household chemicals, which makes it possible to use this material to cover household products with which a person constantly contacts. The use of the claimed material does not impose strict requirements for precautionary measures and technological equipment during its preparation and use. This improves working conditions, in particular, does not require the use of special protective equipment, such as gas masks, which in turn improves the quality of the radar absorbing coating (it is estimated that it is 3-5 times).

Изложенные сведения подтверждают, что средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно для создания радиопоглощающих материалов (веществ). Для изобретений в том виде, как они охарактеризованы в формуле изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов. Средства, воплощающие изобретения, способны обеспечить достижение указанного технического результата. Следовательно, изобретение соответствуют условию патентоспособности "промышленная применимость". The above information confirms that the tool embodying the invention in its implementation is intended for use in industry, namely, to create radar absorbing materials (substances). For inventions as described in the claims, the possibility of their implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed. Means embodying the invention are able to achieve the specified technical result. Therefore, the invention meets the patentability condition "industrial applicability".

Claims (1)

1. Радиопоглощающий материал, содержащий полимерное связующее на основе латекса и магнитный наполнитель - порошкообразный феррит или железо, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего на основе латекса использован синтетический клей "Элатон" при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Синтетический клей "Элатон" - 80 - 20
Порошкообразный феррит или железо - 20 - 80
2. Способ приготовления радиопоглощающего материала, включающий последовательную загрузку в смеситель полимерного связующего на основе латекса и магнитного наполнителя - порошкообразного феррита или железа, их перемешивание вращающимся приспособлением, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего на основе латекса использован синтетический клей "Элатон" при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Синтетический клей "Элатон" - 80 - 20
Порошкообразный феррит или железо - 20 - 80
перемешивание компонентов осуществляют в течение 7 - 15 мин, при этом перемешивающее приспособление поочередно вращают в противоположных направлениях в течение 50 - 60 с.1. A radar absorbing material containing a latex-based polymer binder and a magnetic filler — powdered ferrite or iron, characterized in that “Elaton” synthetic glue is used as a latex-based polymer binder in the following ratio, wt.%:
Synthetic adhesive "Elaton" - 80 - 20
Powdered Ferrite or Iron - 20 - 80
2. A method of preparing a radio-absorbing material, comprising sequentially loading a polymer binder based on latex and a magnetic filler — powdered ferrite or iron — into the mixer, mixing them with a rotating device, characterized in that the synthetic adhesive “Elaton” is used as the polymer binder based on latex in the following the ratio of components, wt.%:
Synthetic adhesive "Elaton" - 80 - 20
Powdered Ferrite or Iron - 20 - 80
mixing of the components is carried out for 7-15 minutes, while the stirring device is alternately rotated in opposite directions for 50-60 seconds.

Images