轻质低介电复合材料以及采用该材料的5G毫米波天线罩和天线罩的制备方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及天线罩。

背景技术

随着5G技术的快速发展，5G基站的架设与安装起着越来越关键作用。作为基站的重要组成部分，天线罩起着保护内部元器件、传输电磁波、保证信号准确度的作用，其力学性能、透波性能、安装便捷性对天线罩，乃至整个基站都有着显著影响。

常用的移动通讯基站天线罩采用PC、ABS、ASA等热塑性塑料通过注塑、挤出等工艺成型，这样的天线罩的力学性能特别是抗冲击性能较差，在5G毫米波频率内的介电常数、介电损耗较高。近年来，随着高分子材料技术的发展，一批新型改性塑料代替原有的塑料原料，以改善天线罩的抗冲击性能，但是采用这一方案成型的天线罩在受到垂直天线罩的冲击载荷的作用时，仍容易被破坏，同时天线罩的介电常数、介电损耗改善有限，且与原有方案相比依然较重，。另一方面，这些方案都是天线罩一体成型，不能依据对罩体的要求对天线罩的透波、力学功能进行更合理的设计。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种轻质低介电复合材料，以解决上述至少一个问题。

本发明的目的还在于，提供一种采用轻质低介电复合材料的5G毫米波天线罩。

本发明的目的在于，提供5G毫米波天线罩的制备方法，以制备上述5G 毫米波天线罩。

本发明采用如下技术方案：

轻质低介电复合材料，其特征在于，由芳纶蜂窝和微发泡塑料构成。

微发泡塑料可以是微发泡聚甲基丙烯酰亚胺(简称，微发泡PMI)、微发泡聚丙烯(简称，微发泡PP)。优选闭孔微发泡PMI。微发泡塑料密度为70-110 kg/m

采用轻质低介电复合材料的5G毫米波天线罩，包括天线罩罩体，所述天线罩罩体的中部镂空，其特征在于，还包括复合材料面板，所述复合材料面板固定在所述天线罩罩体的镂空处，所述复合材料面板为蒙皮夹芯结构，包括位于上方的上蒙皮、位于下方的下蒙皮，还包括夹在上蒙皮和下蒙皮之间的芯层和封边，所述封边围绕所述芯层设置。

所述芯层采用轻质低介电复合材料制成。所述封边为预浸料铺贴而成，所述预浸料为浸渍树脂体系的纤维布。纤维布编织形式为平纹，纤维布可以是E玻纤布、HL玻纤布、D玻纤布、石英纤维布、芳纶纤维布中的一种或几种的组合。用于浸渍纤维布的树脂体系包括：环氧树脂体系、乙烯基树脂体系、氰酸酯树脂体系中的一种。用于浸渍纤维布的树脂体系中基体树脂的体积分数为30％-42.5％。封边的总厚度比芯层的厚9.5％-20.5％。

5G毫米波天线罩的制备方法，包括制备天线罩罩体，所述天线罩罩体的中部镂空，其特征在于，还包括制备复合材料面板。复合材料面板的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、原材料裁切：将预浸料、轻质低介电复合材料裁切成符合复合材料面板设计要求的形状；

步骤2、模具准备：用清洗剂擦拭模具表面，然后烘干，冷却至室温；

步骤3、原材料铺贴：将步骤1裁切得到的预浸料、芯层依次在模具中进行铺贴，用于形成上蒙皮和下蒙皮的预浸料与模具紧密贴合；

步骤4、合模热压：盖上上模板，将模具放入模压机中，预热到树脂的活化温度后增大压力，同时提高温度，保温保压一段时间；

步骤5、出模：将模具冷却至开模温度，打开模具，取出复合材料面板。

步骤5中冷却速率为5-20℃/min。

有益效果：本发明获得的天线罩相较于同等体积的采用工程塑料成型的天线罩，可以实现减重30％-50％，安装更加方便。更关键的是，本发明在实现减重的同时，复合材料面板的拉伸强度可达180MPa，拉伸模量可达15GPa，弯曲模量可达12GPa。在500g球状试验件从1.3m自由下落的冲击载荷作用下，表面产生的凹坑，深度不超过0.01mm，蒙皮未出现明显刺穿类破损。在 24.2-30.4GHz内，材料的介电常数不超过1.9，介电损耗不超过0.03，透波率超过95％。拉伸效果、抗冲击效果好、介电性能均比同等尺寸的PC/ABS塑料件有明显提高。

附图说明

图1为复合材料面板的剖视图；

图2为5G毫米波天线罩的爆炸图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

关于轻质低介电复合材料

轻质低介电复合材料，由芳纶蜂窝和微发泡塑料构成。微发泡塑料可以是微发泡PMI、微发泡PP。优选闭孔微发泡PMI。本发明所选的微发泡塑料的密度为70-110kg/m

关于采用轻质低介电复合材料的5G毫米波天线罩，参照图1和图2

采用轻质低介电复合材料的5G毫米波天线罩，包括天线罩罩体2，天线罩罩体2的中部镂空，还包括复合材料面板1，复合材料面板1固定在天线罩罩体2的镂空处。复合材料面板1和天线罩罩体2之间可以通过粘合或热压合的方式固定。天线罩罩体2包括位于外侧的呈方形框状的第一部分、连接在第一部分的内侧壁上的呈方形框状的第二部分，第二部分的高度低于第一部分，从而使天线罩罩体在内部形成台阶状的镂空结构。复合材料面板的厚度值等于第二部分与第一部分的高度差值。复合材料面板固定在第二部分上，复合材料面板的外侧壁固定连接第一部分的内侧壁。从而使复合材料面板1 的外表面与天线罩罩体2的外表面齐平。可以复合材料面板的横截面的面积自上而下逐渐减小，即上蒙皮的面积大于下蒙皮的面积，从而使复合材料面板的侧壁倾斜。第二部分的内侧壁也优选倾斜的侧壁。从而使第二部分的内侧壁的轮廓呈喇叭口状。这样在两者固定后，复合材料面板的部分扣合在第二部分上，利于接缝处的防尘处理。

复合材料面板1为蒙皮夹芯结构，包括位于上方的上蒙皮3、位于下方的下蒙皮4，还包括夹在上蒙皮3和下蒙皮4之间的芯层5和封边6，封边6围绕芯层5设置。芯层5采用轻质低介电复合材料制成。复合材料面板1优选采用采用模压工艺成型，以确保复合材料蒙皮和芯层5的密实，同时降低孔隙率。封边6的长度和宽度需满足芯层5材料的密封以及整体的连接要求，封边6的总厚度比芯层5厚9.5％-20.5％。上蒙皮3、下蒙皮4和芯层5的材质优选相同。

关于5G毫米波天线罩的制备

5G毫米波天线罩的制备方法，包括制备天线罩罩体2，天线罩罩体2的中部镂空，还包括制备复合材料面板1。复合材料面板1固定在天线罩罩体2 的镂空处。

复合材料面板1的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、原材料裁切：将预浸料、轻质低介电复合材料裁切成符合复合材料面板设计要求的形状。封边和上蒙皮、下蒙皮的预浸料相同。封边的长度和宽度需满足芯层材料的密封以及整体的连接要求。上蒙皮、下蒙皮、封边均为预浸料铺贴而成，预浸料为浸渍树脂体系的纤维布。纤维布编织形式为平纹，纤维布可以是E玻纤布、HL玻纤布、D玻纤布、石英纤维布、芳纶纤维布中的一种或几种的组合。用于浸渍纤维布的树脂体系包括：环氧树脂体系、乙烯基树脂体系、氰酸酯树脂体系中的一种。用于浸渍纤维布的树脂体系中基体树脂的体积分数为30％-42.5％。封边的总厚度比芯层的厚 9.5％-20.5％。用于浸渍的树脂体系以及树脂的体积分数优选与用于蒙皮的预浸料相同。

步骤2、模具准备：用清洗剂擦拭模具表面，然后烘干，冷却至室温。可以重复3-5次，确保模具表面清洁无油污、无液滴团聚、无粉尘。

步骤3、原材料铺贴：将步骤1裁切得到的预浸料、芯层依次在模具中进行铺贴，用于形成上蒙皮和下蒙皮的预浸料与模具紧密贴合。芯层的厚度为复合材料面板总厚度的61.5％-75％。当需要制作外侧壁倾斜的复合材料面板的时候，优选，上蒙皮和下蒙皮的预浸料自上而下外轮廓逐渐减小。从而使面积较大的部分位于外侧，便于后期脱模。在步骤三中为了增加上蒙皮、下蒙皮与封边的连接强度，以上蒙皮或下蒙皮的预浸料作为蒙皮预浸料，以封边的预浸料作为封边预浸料，其中一层封边预浸料的一部分夹在封边预浸料之间，一部分夹在蒙皮预浸料之间。进一步优选，封边预浸料可以分为两种，一种是呈方形框状的预浸料，一种是条状的预浸料，其中条状的预浸料对折，一部分压在封边预浸料之间，一部分压在蒙皮预浸料之间，未压的部分位于呈方形框状的预浸料的外侧。

步骤4、合模热压：盖上上模板，将模具放入模压机中，预热到树脂的活化温度后增大压力，同时提高温度，保温保压一段时间。增大后的压力在 1.5-10MPa之间，保温保压的时间不少于0.5h。

步骤5、出模：将模具冷却至开模温度，打开模具，取出复合材料面板。冷却速率优选为5-20℃/min。

步骤5后可以有步骤6，对复合材料面板进行机加工和/或喷漆，喷漆的厚度约为50-100μm。可以在步骤4中，盖上上模板后，一边震动模具，一边加热加压处理，以使模具内的物料填充更为均匀，从而减小成品在不同位置处的差异性。而且可以盖上上模板前，向模具内加注预浸液，利用预浸液的流淌，使上蒙皮的表面更平整。而振动模具，可以进一步加快预浸液的流淌。在另加注预浸液的情况下，原材料铺贴厚度为模具深度的75％-80％，加注的预浸液的容积为模具容积的1％-2％。空余空间为预留出的原材料的膨胀空间。为了进一步保证上蒙皮的外表面的平整度，优选，模具在保温保压阶段的前10 分钟倒扣，使上蒙皮在下，然后再翻转朝上，使上蒙皮在上。

复合材料面板性能测试：

从复合材料面板上取样，测得复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量如下表所示。

在24.2-30.4GHz的测试频率下，复合材料试样的介电常数、介电损耗如下表所示。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。