一种三层电磁特性横幅梯度可调纸基材料及其制造方法

1.本发明涉及造纸技术领域，具体涉及一种三层电磁特性横幅梯度可调纸基材料及其制造方法。


背景技术：

2.高性能纸基材料是由高性能纤维经过湿法成形技术制备而成，轻质高强，广泛用于航空航天、轨道交通等领域。具有电磁特性的纸基材料是高性能纸基材料的一种，即使用具有电磁特性的纤维、粉末、填料、涂料等制备而成的纸基材料。经结构设计的电磁特性纸基材料具有轻质、高强、电磁特性灵活设计的优点，可用于电磁波吸收等领域。
3.电磁特性材料可分为涂层型和结构型两大类，其中结构型既可赋予电磁特性，又可用于承重，如蜂窝结构电磁特性材料。传统的电磁特性蜂窝材料主要是在蜂窝结构上浸渍电磁特性涂料，其电磁特性主要来自于蜂窝结构的表面，蜂窝结构的表面电磁特性涂层容易受环境温度、湿度和物理振动的影响，极易开裂和剥落，限制了使用寿命，影响蜂窝材料的电磁性能。
4.功能梯度材料是一种新型非均匀复合材料，其是在时间或者空间上、由一种功能向其他功能连续变化的一体化材料。电磁参数梯度设计的功能梯度材料可实现宽频的电磁波吸收，如美国arc公司采用物理方法将蜂窝材料外型切割成尖锥状，实现电磁参数的梯度设计，其在2～18ghz频段内，反射率≤-10db。美国laird公司使用梯度浸渍电磁特性涂料的方法，实现电磁参数梯度设计，在6.8ghz-18ghz频段内，反射率≤-10db。高性能纸基材料在湿法成形的过程中，沿纸幅横幅方向梯度化设计纸基材料的电磁特性，该纸基材料应用于蜂窝的制备，这种技术手段极大丰富了蜂窝电磁特性的设计手段，获得优异的电磁特性，避免了浸渍型电磁特性蜂窝的缺点。
5.中国专利申请cn110820423a涉及一种梯度结构玻璃纤维滤纸及其制备方法和应用。在生产过程中通过精确控制第一层浆料和第二层浆料的差异，通过水溶性丙烯酸树脂乳液使两层的梯度结合，实现了两层梯度滤纸的一次性生产。此专利申请仅实现纸张厚度方向的梯度分布，无法实现纸张横幅方向的梯度分布。
6.中国专利申请cn110890555a涉及一种具有梯度化亲水或疏水性扩散层的制备方法。以制备的碳纤维纸为基质层，在其表面制备梯度化的微孔层mpl，梯度化主要表现为横向和纵向的亲水/疏水性的梯度化，该专利中描述的横向指的是材料的厚度方向，虽然也实现了纸幅纵向的梯度化。但该专利申请使用的填充料较多，耗时长，且为分层间歇制造，通过树脂来粘合，工艺的极为复杂，属于质子交换膜燃料电池零部件加工技术领域，与纸基材料的机制方式不同。造纸行业定义沿纸机运行的方向为纸幅纵向，与纵向垂直的方向即与纸机导辊平行的方向定义为纸幅横向。纸基材料是一种三维材料，其截面称之为厚度方向。该专利的碳纤维纸是通过机械混合，模压成型，不同于工业化造纸过程。
7.中国发明专利cn104404814b提供一种吸波纸及其制备方法和应用。该发明通过将纤维类吸波剂与透波纤维混合后通过造纸工艺制得具有吸波性能的纸，再由上述吸波纸作
为格壁材料制成吸波夹芯，然后将由纤维类吸波剂含量不同的吸波纸制得的吸波夹芯用透波层隔开，最后将整个结构进行浸渍、固化，即获得吸波材料。该发明制备的吸波纸不具备梯度化的电磁特性，梯度吸波夹芯材料是通过多个蜂窝夹芯层叠制备，工艺复杂。该专利制备的单层纸基材料，吸波类原料部分在纸张的外表面，在加工制作过程易脱落，影响加工过程与环境。吸波类原料与透波类原料混合抄造，如采用碳纳米管、石墨烯类等微、纳米电磁特性材料时，纸张抄造过程中该类微、纳米电磁特性材料的留着那以控制，造成高成本原材料的流失浪费。
8.中国专利申请cn114606794a提供一种电磁特性横向梯度分布的纸基材料及其制造方法和应用。但该发明制备的是单层纸基材料，电磁特性材料与非电磁特性材料通过管路混合实现材料的制备，电磁特性材料仍然会存在纸基材料的表面，存在脱落的问题，并且在微纳米电磁特性材料生产过程中存在留着率低的问题。该专利中采用管道混合的方式控制区域的电磁特性，当电磁特性材料加入量极少时，工程上难易精确计量。
9.综上，截止目前为止，没有一种技术既实现纸基材料横幅电磁特性梯度可调，又实现三层结构的横幅梯度电磁特性纸机材料。而且，目前也没有技术实现电磁特性纸基材料“三明治”结构，使中间芯层为电磁特性材料层，目前的技术仍然存在电磁特性材料脱落和留着率低的问题。


技术实现要素：

10.为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出一种三层电磁特性横幅梯度可调纸基材料，如图2所示，该纸基材料沿纸基材料厚度方向上分别为面层、芯层和底层。其中，面层和底层为非电磁特性材料，材料包括但不限于芳纶纤维、芳纶浆粕、pbo纤维、芳纶ⅲ浆粕、芳纶ⅲ纤维、聚酯纤维、麻浆、木浆等；芯层的主体材料为沿纸张横幅梯度可调的电磁特性材料，材料包括但不限于碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属纤维、磁粉等。本发明的纸基材料可以克服原有技术存在电磁特性材料易脱落，电磁特性纸基材料表面强度不足，影响蜂窝芯材的加工制作的问题；可以克服原有技术梯度纸基材料湿法成形过程中电磁特性材料留着率低，造成电磁特性材料的浪费的问题。
11.本发明的目的是采用如下技术方案来实现的。
12.一方面，本发明提供一种三层电磁特性横幅梯度可调纸基材料，该纸基材料包括面层、底层和夹在所述面层和所述底层之间的芯层，其中，所述面层和所述底层为非电磁特性的材料，选自合成纤维、合成浆粕、无机纤维和纤维素纤维，所述芯层由质量百分含量为90-100％的具有电磁特性的材料和质量百分含量为0-10％的非电磁特性的材料组成，其中，所述芯层中具有电磁特性的材料选自磁性纤维、导电纤维、介电纤维和碳材料，所述芯层中非电磁特性的材料选自合成纤维、合成浆粕、无机纤维和纤维素纤维。
13.优选地，所述面层和所述底层的材料选自芳纶纤维、芳纶浆粕、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、芳纶ⅲ浆粕、芳纶ⅲ纤维、聚酯纤维、棉纤维、木纤维、麻纤维、玻璃纤维、石英纤维、天丝、黏胶纤维、尼龙纤维和聚乙烯醇纤维中的一种或多种，优选为芳纶ⅲ浆粕、芳纶ⅲ纤维、间位芳纶浆粕或间位芳纶短切纤维；
14.优选地，所述面层和所述底层的材料为质量百分含量为50％的芳纶纤维和质量百分含量为50％的芳纶浆粕或者为质量百分含量为50％的间位芳纶浆粕和质量百分含量为
50％的间位芳纶短切纤维。
15.优选地，所述面层和所述底层的抄造定量范围为10-60g/
㎡
，优选为20-30g/
㎡
。
16.即，在本技术中所述面层和所述底层的材料可以相同。
17.优选地，所述芯层中具有电磁特性的材料选自碳纤维、金属纤维、碳纳米管、石墨烯、磁粉等的一种或多种，优选选自碳纤维和碳纳米管。
18.优选地，所述芯层中非电磁特性的材料选自芳纶纤维、芳纶浆粕、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、芳纶ⅲ浆粕、芳纶ⅲ纤维、聚酯纤维、棉纤维、木纤维、麻纤维、玻璃纤维、石英纤维、天丝、黏胶纤维、尼龙纤维和聚乙烯醇纤维中的一种或多种，优选选自芳纶纤维和芳纶浆粕。
19.优选地，所述芯层的抄造定量范围为0.1-10g/
㎡
，优选为0.1-2g/
㎡
。
20.在一个具体实施方案中，本发明提供一种三层电磁特性横幅梯度可调纸基材料，该纸基材料包括面层、底层和夹在所述面层和所述底层之间的芯层，其中，所述面层和所述底层的材料相同，为质量百分含量为50％芳纶纤维和质量百分含量为50％芳纶浆粕，所述芯层的材料为质量百分含量50％碳纤维和质量百分含量50％的间位芳纶浆粕。所述面层和所述底层的抄造定量范围为20-22g/
㎡
。所述芯层的抄造定量范围为0.5-2g/
㎡
。
21.另一方面，本发明提供一种上述三层电磁特性横幅梯度可调纸基材料的制造方法，该制造方法的工艺流程如图1和3所示，该方法包括如下步骤：
22.(1)分别制备底层、芯层、面层的浆料悬浮液；
23.(2)将步骤(1)制备的底层、芯层、面层的浆料悬浮液经冲浆稀释后，泵送至布浆器，沿纸机横幅方向进行布浆，所述布浆系统包括用于布浆面层的面层锥形布浆器1、用于布浆芯层的芯层锥形布浆器2、用于布浆底层的底层锥形布浆器3，所述芯层锥形布浆器2配套设置清水锥形布浆器4，所述芯层分多个区域，如图4所示，每个区域配有用于调控清水流量的清水调节阀；布浆时，采用面层锥形布浆器1、芯层锥形布浆器2、底层锥形布浆器3同时进行布浆，且通过清水调节阀调节清水的流量，使得清水锥形布浆器4释放不同量的清水，以调节芯层各个区域的浆料悬浮液的浓度，从而调节横幅各个区域的电磁特性，布浆后，使用流浆箱5使得浆液分散均匀。在本发明中，每个区域都是可以调节，每个区域可以各自不同，也可以相同。
24.(3)将三层浆料上网(即上脱水网部6)，脱水，成形(得到湿纸幅)；
25.(4)压榨、干燥；
26.(5)热压
27.(6)卷取。
28.优选地，在步骤(2)中，所述区域为等分区域或非等分区域，优选等分区域，每个区域的宽度为5～100mm，优选为5～20mm。区域个数依据产品所需选定。
29.优选地，在步骤(2)中，所述清水调节阀的开度为0～100％(该开度是指阀门的开度位置，0就是全关，100％就是全开)，优选为40～80％。通过清水阀开度的调节，各个区域的电磁特性可调。
30.优选地，在步骤(3)中，三层浆料上网后，网部脱水的网案通常是使用斜网、长网、夹网或圆网，优选地，使用长网。
31.优选地，在步骤(4)中，所述干燥的初段温度为70～90℃，优选为80℃；干燥中段和
后段温度为110～140℃，优选为130℃。
32.与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益的技术效果：
33.(1)本发明提供一种三层电磁特性横幅梯度可调纸基材料及其制造方法，该方法得到的纸基材料为三层的“三明治”结构，芯层为电磁特性层。芯层通过调节各个区域的清水流量，可以实现芯层电磁特性材料的梯度分布。
34.(2)本发明的制造方法为一次成形，批量化制备电磁特性梯度纸基材料，便于根据梯度电磁特性蜂窝结构材料的需要，灵活调整制备所需梯度电磁纸基材料；
35.(3)本发明不仅实现了纸基材料横幅电磁特性在线可调，也实现了纸页厚度方向(td)结构可设计的“三明治”结构，实现电磁特性纸基材料三维结构便捷可调可设计；
36.(4)本发明的横幅梯度电磁特性纸基材料是通过调节芯层的清水流量来实现，方便快捷，控制精度高，调节范围广。
37.(5)本发明的电磁特性纸基材料的芯层为电磁特性材料，制造过程电磁特性材料留着率高，减少电磁特性材料浪费，节约成本。
38.(6)本发明的电磁特性纸基材料，电磁特性材料处于芯层，在后加工、运输、储存和使用过程中，不存在电磁特性原料脱落等影响加工的问题，且改善材料加工制作的工作环境。
39.(7)本发明能够实现超低定量电磁特性芯层的制造，并用于功能结构件的制备。
40.(8)本发明克服了原有技术存在电磁特性材料易脱落，电磁特性纸基材料表面强度不足，影响蜂窝芯材的加工制作的问题；还克服了原有技术梯度纸基材料湿法成形过程中电磁特性材料留着率低，造成电磁特性材料的浪费的问题。
附图说明
41.图1为本发明纸基材料的工艺流程图；
42.图2为本发明纸基材料的截面结构示意图；
43.图3为本发明纸基材料湿法成形制备立面示意图，其中1为面层锥形布浆器，2为芯层锥形布浆器，3为底层锥形布浆器，4为芯层清水锥形布浆器，5为流浆箱，6为脱水网部，7为湿纸幅；
44.图4为本发明纸基材料芯层电磁特性梯度调控剖面俯视示意图，其中，v1、v2、v3……vn
为各个区域的清水调节阀，其对应的纸基材料梯度区域分别为a1、a2、a3……an
。
具体实施方式
45.下面结合实施例对本发明做进一步的说明。这些实施例旨在帮助阐述本发明的内容而不是限制本发明的范围。
46.实施例1本发明的电磁特性横幅梯度可调纸基材料的制造方法，该制造方法的工艺流程如图1和图3所示，该方法包括如下步骤：
47.(1)分别制备底层、芯层、面层的浆料悬浮液；
48.(2)将步骤(1)制备的底层、芯层、面层的浆料悬浮液采用布浆系统沿纸机横幅方向进行布浆，所述布浆系统包括用于布浆面层的面层锥形布浆器1、用于布浆芯层的芯层锥形布浆器2、用于布浆底层的底层锥形布浆器3，所述芯层锥形布浆器2配套设置清水锥形布
浆器4，以及用于调控清水流量的清水调节阀，如图4所示，所述芯层为a1、a2、a3……a10
共10个区域，所述区域为等分区域，每个区域的宽度为15mm。每个区域均设置一个用于布浆芯层的芯层锥形布浆器，每个所述芯层锥形布浆器出口的多支管均配套设置一个清水调节阀，以用于调控清水流量，即v1、v2、v3……v10
；布浆时，采用面层锥形布浆器1、芯层锥形布浆器2、底层锥形布浆器3同时进行布浆，且通过调节阀调节清水的流量，使得清水锥形布浆器4在不同区域加入不同量的清水，以调节芯层浆料悬浮液的浓度，从而调节横幅各个区域的电磁特性，布浆后，使用流浆箱5使得浆液分散均匀；
49.(3)将三层浆料上网(即上脱水网部6)，脱水，成形(得到湿纸幅)；
50.(4)压榨、干燥；
51.(5)热压
52.(6)卷取。
53.在步骤(2)中，所述清水调节阀v1的开度为10％、v2的开度为20％、v3的开度为30％、v4的开度为40％、v5的开度为50％、v6的开度为60％、v7的开度为70％、v8的开度为80％、v9的开度为90％、v10的开度为100％，通过以上清水阀开度的调节，获得各个区域的不同的电磁特性。
54.在步骤(3)中，三层浆料上网后，网部脱水的网案是长网。
55.在步骤(4)中，所述干燥的初段温度为80℃；干燥中段和后段温度为130℃。
56.抄造所得的纸基材料横截面示意图如图2所示。
57.实施例2
58.根据车速和定量需求控制面层、芯层、底层浆料的流量，使面层原料50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为20g/
㎡
，底层原料50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为20g/
㎡
。芯层的原材料为碳纳米管，本实施例控制相邻的3个区，每个区的宽度为15mm，获得45mm宽的梯度电磁特性材料。通过测试每个区域的成品纸的电磁特性反馈调节清水阀开度，控制碳纳米管的上网成形浓度，获得第1、2、3区的等效介电常数(10ghz)的实部分别依次为20、80、150，每一分区介电常数实部波动cv值≤20％；介电损耗(10ghz)依次为1.8、2.0、2.6，每一分区介电损耗波动cv值≤20％。芯层碳纳米管留着率为80％，纸和纸板表面强度的测定(蜡棒法)测试为20a。
59.纸机抄造过程中，通过调整各个分区的稀释水流量，制备多组以上梯度变化的电磁特性纸基材料，在制备蜂窝的裁切工序中，具有以上梯度电磁特性的三个区裁切为一个蜂窝，获得在高度方向为三梯度的电磁特性蜂窝，蜂窝密度为32kg/m3，蜂窝在2-18ghz频率范围反射率小于-12db，8-12ghz频率范围反射率小于-20db。
60.实施例3
61.根据车速和定量需求控制面层、芯层、底层浆料的流量，使面层原料50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为20g/
㎡
，底层原料50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为20g/
㎡
。芯层的原材料为碳纤维，本实施例控制相邻的3个区，每个区的宽度为15mm，获得45mm宽的梯度电磁特性材料。通过测试每个区域的成品纸的电磁特性反馈调节清水阀开度，控制碳纤维的上网成形浓度，获得第1、2、3区的等效介电常数(10ghz)实部分别依次为20、80、150，每一分区介电常数实部波动cv值≤20％；介电损耗(10ghz)依次为0.6，0.8，1.2.，每一分区介电损耗波动cv值≤20％。芯层碳纤维的留着率为99％，纸和纸板表面强度
的测定(蜡棒法)测试为20a。
62.纸机抄造过程中，通过调整各个分区的稀释水流量，制备多组以上梯度变化的电磁特性纸基材料，在制备蜂窝的裁切工序中，具有以上梯度电磁特性的三个区裁切为一个蜂窝，获得在高度方向为三梯度的电磁特性蜂窝，蜂窝密度为32kg/m3，蜂窝在2-18ghz频率范围反射率小于-12db，8-12ghz频率范围反射率小于-20db。
63.实施例4
64.根据车速和定量需求控制面层、芯层、底层浆料的流量，使面层原料50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为20g/
㎡
，底层原料50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为20g/
㎡
。芯层的原材料为磁粉，本实施例控制相邻的3个区，每个区的宽度为15mm，获得45mm宽的梯度电磁特性材料。通过测试每个区域的成品纸的电磁特性反馈调节清水阀开度，控制磁性材料的上网成形浓度，获得第1、2、3区的磁导率(1ghz)依次为1.8，2.3，3.8，每一分区的磁导率cv值≤20％。芯层磁性材料留着率为80％，纸和纸板表面强度的测定(蜡棒法)测试为20a。
65.纸机抄造过程中，通过调整各个分区的稀释水流量，制备多组以上梯度变化的电磁特性纸基材料，在制备蜂窝的裁切工序中，具有以上梯度电磁特性的三个区裁切为一个蜂窝，获得在高度方向为三梯度的电磁特性蜂窝。
66.实施例5
67.根据车速和定量需求控制面层、芯层、底层浆料的流量，使面层原料50％间位芳纶浆粕和50％间位芳纶短切纤维，定量为20g/
㎡
，底层原料50％间位芳纶浆粕和50％间位芳纶纤维，定量为20g/
㎡
。芯层的原材料为碳纤维，本实施例控制相邻的3个区，每个区的宽度为15mm，获得45mm宽的梯度电磁特性材料。通过测试每个区域的成品纸的电磁特性反馈调节清水阀开度，控制碳纤维的上网成形浓度，获得第1、2、3区的等效介电常数(10ghz)实部分别依次为20、80、150，每一分区介电常数实部波动cv值≤20％；介电损耗(10ghz)依次为0.6，0.8，1.2.，每一分区介电损耗波动cv值≤20％。芯层碳纤维的留着率为99％，纸和纸板表面强度的测定(蜡棒法)测试为20a。
68.纸机抄造过程中，通过调整各个分区的稀释水流量，制备多组以上梯度变化的电磁特性纸基材料，在制备蜂窝的裁切工序中，具有以上梯度电磁特性的三个区裁切为一个蜂窝，获得在高度方向为三梯度的电磁特性蜂窝，蜂窝密度为32kg/m3，蜂窝在2-18ghz频率范围反射率小于-12db，8-12ghz频率范围反射率小于-20db。
69.实施例6
70.根据车速和定量需求控制面层、芯层、底层浆料的流量，使面层原料50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为20g/
㎡
，底层原料70％芳纶ⅲ浆粕和30％芳纶ⅲ纤维，定量为20g/
㎡
。芯层的原材料为碳纳米管，本实施例控制相邻的3个区，每个区的宽度为15mm，获得45mm宽的梯度电磁特性材料。通过测试每个区域的成品纸的电磁特性反馈调节清水阀开度，控制碳纳米管的上网成形浓度，获得第1、2、3区的等效介电常数(10ghz)实部分别依次为20、80、150，每一分区介电常数实部波动cv值≤20％；介电损耗(10ghz)依次为1.8、2.0、2.6，每一分区介电损耗波动cv值≤20％。芯层碳纳米管留着率为90％，纸和纸板表面强度的测定(蜡棒法)测试为20a。
71.纸机抄造过程中，通过调整各个分区的稀释水流量，制备多组以上梯度变化的电
磁特性纸基材料，在制备蜂窝的裁切工序中，具有以上梯度电磁特性的三个区裁切为一个蜂窝，获得在高度方向为三梯度的电磁特性蜂窝，蜂窝密度为32kg/m3，蜂窝在2-18ghz频率范围反射率小于-12db，8-12ghz频率范围反射率小于-20db。
72.对比例1
73.根据车速和定量需求控制浆料的流量，使非电磁特性的原料为50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为40g/
㎡
，单层抄造。电磁特性原材料为碳纳米管，本对比例相邻的3个，每个区的宽度为15mm，通过控制每个区混合管碳纳米管悬浮液混入的量，获得45mm宽的梯度电磁特性材料。通过测试每个区域的成品纸的电磁特性反馈调节混合管调节阀的开度，控制碳纳米管的在每个分区上网的量，获得第1、2、3区的等效介电常数(10ghz)实部分别依次为20、80、150，每一分区介电常数实部波动cv值≤20％；介电损耗(10ghz)依次为1.8、2.0、2.6，每一分区介电损耗波动cv值≤20％。获得的产品，碳纳米管留着率为40％，纸和纸板表面强度的测定(蜡棒法)测试为15a。
74.纸机抄造过程中，通过调整各个分区混合管调节阀，制备多组以上梯度变化的电磁特性纸基材料，在制备蜂窝的裁切工序中，具有以上梯度电磁特性的三个区裁切为一个蜂窝，获得在高度方向为三梯度的电磁特性蜂窝，蜂窝密度为32kg/m3，蜂窝在2-18ghz频率范围反射率小于-12db，8-12ghz频率范围反射率小于-20db。蜂窝加工制作过程中，因纸张表面强度差，存在影响蜂窝节点处强度不足开裂的问题；碳纳米管易脱落影响加工环境，以及脱落进入树脂溶液影响浸渍工艺的稳定性。
75.对比例2
76.根据车速和定量需求控制浆料的流量，使非电磁特性的原料为50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为40g/
㎡
，单层抄造。电磁特性原材料为碳纤维，本对比例相邻的3个，每个区的宽度为15mm，通过控制每个区混合管碳纤维悬浮液混入的量，获得45mm宽的梯度电磁特性材料。通过测试每个区域的成品纸的电磁特性反馈调节混合管调节阀的开度，控制碳纤维在每个分区上网的量，获得第1、2、3区的等效介电常数(10ghz)实部分别依次为20、80、150，每一分区介电常数实部波动cv值≤20％；介电损耗(10ghz)依次为0.6、0.8、1.2，每一分区介电损耗波动cv值≤20％。获得的产品，碳纤维留着率为95％，纸和纸板表面强度的测定(蜡棒法)测试为15a。
77.纸机抄造过程中，通过调整各个分区混合管调节阀，制备多组以上梯度变化的电磁特性纸基材料，在制备蜂窝的裁切工序中，具有以上梯度电磁特性的三个区裁切为一个蜂窝，获得在高度方向为三梯度的电磁特性蜂窝，蜂窝密度为32kg/m3，蜂窝在2-18ghz频率范围反射率小于-12db，8-12ghz频率范围反射率小于-20db。蜂窝加工制作过程中，因纸张表面强度差，存在影响蜂窝节点处强度不足开裂的问题；碳纤维脱落，加工制作过程中接触人的皮肤，导致瘙痒。
78.对比例3
79.根据车速和定量需求控制浆料的流量，使非电磁特性的原料为50％芳纶ⅲ浆粕和50％芳纶ⅲ纤维，定量为40g/
㎡
，单层抄造。电磁特性原材料为磁粉，本对比例相邻的3个，每个区的宽度为15mm，通过控制每个区混合管磁性材料悬浮液混入的量，获得45mm宽的梯度电磁特性材料。通过测试每个区域的成品纸的电磁特性反馈调节混合管调节阀的开度，控制磁性材料在每个分区上网的量，获得第1、2、3区的磁导率(1ghz)依次为1.8，2.3，3.8，
每一分区的磁导率cv值≤20％。获得的产品，磁性材料的留着率为40％，纸和纸板表面强度的测定(蜡棒法)测试为15a。
80.纸机抄造过程中，通过调整各个分区混合管调节阀，制备多组以上梯度变化的电磁特性纸基材料，在制备蜂窝的裁切工序中，具有以上梯度电磁特性的三个区裁切为一个蜂窝，获得在高度方向为三梯度的电磁特性蜂窝。蜂窝加工制作过程中，因纸张表面强度差，存在影响蜂窝节点处强度不足开裂的问题；磁性粉末易脱落影响加工环境，以及脱落进入树脂溶液影响浸渍工艺的稳定性。

技术特征：
1.一种三层电磁特性横幅梯度可调纸基材料，该纸基材料包括面层、底层和夹在所述面层和所述底层之间的芯层，其中，所述面层和所述底层为非电磁特性的材料，选自合成纤维、合成浆粕、无机纤维和纤维素纤维，所述芯层由质量百分含量为90-100％的具有电磁特性的材料和质量百分含量为0-10％的非电磁特性的材料组成，其中，所述芯层中具有电磁特性的材料选自磁性纤维、导电纤维、介电纤维和碳材料，所述芯层中非电磁特性的材料选自合成纤维、合成浆粕、无机纤维和纤维素纤维。2.根据权利要求1所述的纸基材料，其中，所述面层和所述底层的材料选自芳纶纤维、芳纶浆粕、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、芳纶ⅲ浆粕、芳纶ⅲ纤维、聚酯纤维、棉纤维、木纤维、麻纤维、玻璃纤维、石英纤维、天丝、黏胶纤维、尼龙纤维和聚乙烯醇纤维中的一种或多种，优选为芳纶ⅲ浆粕、芳纶ⅲ纤维、间位芳纶浆粕或间位芳纶短切纤维；优选地，所述面层和所述底层的材料为质量百分含量为50％的芳纶纤维和质量百分含量为50％的芳纶浆粕或者为质量百分含量为50％的间位芳纶浆粕和质量百分含量为50％的间位芳纶短切纤维。3.根据权利要求1或2所述的纸基材料，其中，所述面层和所述底层的抄造定量范围为10-60g/
㎡
，优选为20-30g/
㎡
。4.根据权利要求1至3任一项所述的纸基材料，其中，所述芯层中具有电磁特性的材料选自碳纤维、金属纤维、碳纳米管、石墨烯、磁粉等的一种或多种，优选选自碳纤维和碳纳米管；优选地，所述芯层中非电磁特性的材料选自芳纶纤维、芳纶浆粕、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、芳纶ⅲ浆粕、芳纶ⅲ纤维、聚酯纤维、棉纤维、木纤维、麻纤维、玻璃纤维、石英纤维、天丝、黏胶纤维、尼龙纤维和聚乙烯醇纤维中的一种或多种，优选选自芳纶纤维和芳纶浆粕。5.根据权利要求1至4任一项所述的纸基材料，其中，所述芯层的抄造定量范围为0.1-10g/
㎡
，优选为0.1-2g/
㎡
。6.提供一种根据权利要求1至5任一项所述的纸基材料的制造方法，该方法包括如下步骤：(1)分别制备底层、芯层、面层的浆料悬浮液；(2)将步骤(1)制备的底层、芯层、面层的浆料悬浮液经冲浆稀释后，泵送至布浆器，沿纸机横幅方向进行布浆，所述布浆系统包括用于布浆面层的面层锥形布浆器1、用于布浆芯层的芯层锥形布浆器2、用于布浆底层的底层锥形布浆器3，所述芯层锥形布浆器2配套设置清水锥形布浆器4，所述芯层分多个区域，每个区域配有用于调控清水流量的清水调节阀；布浆时，采用面层锥形布浆器1、芯层锥形布浆器2、底层锥形布浆器3同时进行布浆，且通过清水调节阀调节清水的流量，使得清水锥形布浆器4释放不同量的清水，以调节芯层各个区域的浆料悬浮液的浓度，从而调节横幅各个区域的电磁特性，布浆后，使用流浆箱5使得浆液分散均匀；(3)将三层浆料上网(即上脱水网部6)，脱水，成形(得到湿纸幅)；(4)压榨、干燥；(5)热压(6)卷取。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述区域为等分区域或非等分
区域，优选等分区域，每个区域的宽度为5～100mm，优选为5～20mm。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述清水调节阀的开度为0～100％，优选为40～80％。9.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其中，在步骤(3)中，三层浆料上网后，网部脱水的网案通常是使用斜网、长网、夹网或圆网，优选地，使用长网。10.根据权利要求6至9中任一项所述的制备方法，其中，在步骤(4)中，所述干燥的初段温度为70～90℃，优选为80℃；干燥中段和后段温度为110～140℃，优选为130℃。

技术总结
本发明涉及一种三层电磁特性横幅梯度可调纸基材料及其制造方法。本发明的纸基材料包括面层、底层和夹在所述面层和所述底层之间的芯层，其中，所述面层和所述底层为非电磁特性的材料，选自合成纤维、合成浆粕、无机纤维和纤维素纤维，所述芯层由质量百分含量为90-100％的具有电磁特性的材料和质量百分含量为0-10％的非电磁特性的材料组成，其中，所述芯层中具有电磁特性的材料选自磁性纤维、导电纤维、介电纤维和碳材料，所述芯层中非电磁特性的材料选自合成纤维、合成浆粕、无机纤维和纤维素纤维。本发明的纸基材料可以克服原有技术存在电磁特性材料易脱落，表面强度不足，影响加工制作的问题；同时可以克服电磁特性材料留着率低，造成浪费的问题。造成浪费的问题。


技术研发人员：乔远见 王宜 龙金 胡健 刘思成 黄正胜
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/9/23