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一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法实施方式

2022/07/15227 作者:佚名
导读:一种含连续纤维增强的多层承力吸波复合材料,该材料由透波泡沫层、透波蒙皮层、电损耗吸波层、屏蔽底层组成;其中, 所述的透波泡沫层为市售的闭孔硬质有机泡沫材料,厚度为2毫米~20毫米; 所述的透波蒙皮为连续透波纤维增强树脂基复合材料,厚度为0.1毫米~4毫米; 所述的电损耗吸波层是含有碳黑的透波纤维布增强复合材料,厚度为0.5毫米~5毫米; 所述的屏蔽底层材料为碳纤维编织布材料; 上述各层中的透波纤维

一种含连续纤维增强的多层承力吸波复合材料,该材料由透波泡沫层、透波蒙皮层、电损耗吸波层、屏蔽底层组成;其中,

所述的透波泡沫层为市售的闭孔硬质有机泡沫材料,厚度为2毫米~20毫米;

所述的透波蒙皮为连续透波纤维增强树脂基复合材料,厚度为0.1毫米~4毫米;

所述的电损耗吸波层是含有碳黑的透波纤维布增强复合材料,厚度为0.5毫米~5毫米;

所述的屏蔽底层材料为碳纤维编织布材料;

上述各层中的透波纤维是石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、PBO纤维中的一种或几种。

前述的电损耗吸波层为粘有碳黑的透波纤维增强复合材料,所述的导电颗粒为,吸波布中的碳黑材料与胶粘剂成分的质量比为0.5:100~1:10。

上述一种含连续纤维增强的多层承力吸波复合材料的制备方法,其特征在于,按以下步骤制备成型:

第一步:电损耗吸波布制备

将市售导电碳黑材料按所需比例分散在有机胶粘剂中,碳黑与胶粘剂质量比为0.5:100到1:10之间,充分搅拌,配置成碳黑涂料;采用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在厚度为0.1毫米~0.2毫米的透波纤维布表面,通过喷涂次数控制使碳黑材料在纤维布上的沉积厚度满足设计要求;

对上述纤维布进行1次固化,晾干后得到吸波布。

重复上述步骤,制备出不同碳黑含量的电损耗吸波布。

第二步:电损耗吸波层表面处理

按常规方法对1次固化后的电损耗吸波布的正、反两面分别进行涂胶处理,制备成带胶的电损耗吸波布,待用;

第三步:平板件整体成型

在平板件模具中依次放入单层透波泡沫材料、多层透波纤维布、多层准备好的带胶的电损耗吸波布材料、单层碳纤维布料,按常规湿法成型方式或预浸料成型方式制备成型,再次固化后可得到连续纤维增强吸波复合材料。

为进一步提升上述材料的低频吸波性能,可以在上述材料的电损耗吸波层与屏蔽底层之间引入磁损耗吸波层,所述的磁损耗吸波层的厚度为0.1毫米~5毫米,磁损耗吸波层中由特征尺寸为0.1微米~100微米的片状磁性金属粉末与橡胶材料组成,其中磁性金属粉末的质量含量为65%~85%,橡胶材料组分的质量含量为15%~35%。

上述磁损耗吸波层为磁性金属粉末含量不同的多层结构,各层排列方向存在如下规律:介电常数相对较低的磁损耗吸波层材料靠近电损耗吸波层,介电常数相对较高的磁损耗吸波层材料逐渐远离电损耗吸波层。

当结构中含有磁性吸波层时,前述含连续纤维增强的多层承力吸波复合材料的制备方法,可以按以下步骤制备成型:

第一步:电损耗吸波布制备

(1)将市售导电碳黑材料按所需比例分散在有机胶粘剂中,碳黑与胶粘剂质量比为0.5:100到1:10之间,充分搅拌,配置成碳黑涂料;采用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在厚度为0.1毫米~0.2毫米的透波纤维布表面,通过喷涂次数控制使碳黑材料在纤维布上的沉积厚度满足设计要求;

对上述纤维布进行1次固化,晾干后得到吸波布。

重复上述步骤,制备出不同碳黑含量的电损耗吸波布。

(2)磁性吸波层材料准备

将磁性雷达波吸收剂按常规制备工艺分散在生橡胶材料中,按常规工艺方法制备成含磁性吸收剂的吸波生胶片;

重复上述步骤分别制备出吸收剂含量不同的吸波生胶片;

将吸波生胶片分别放入贴片模具中,升温到80度,使胶片初步硫化,待用。

第二步:电损耗吸波层表面处理

按常规方法对1次固化后的电损耗吸波布的正、反两面分别进行涂胶处理,制备成带胶的电损耗吸波布,待用;

第三步:平板件整体成型

在平板件模具中依次放入单层透波泡沫材料、多层透波纤维布、多层准备好的带胶的电损耗吸波布材料、单层碳纤维布料,按常规湿法成型方式或预浸料成型方式制备成型,再次固化后可得到连续纤维增强吸波复合材料。

《一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法》人认为:常规连续纤维增强的多层吸波复合材料中,来自多层材料面层与空气界面之间的雷达回波是其整体雷达回波的重要组成部分,而常规的实心透波材料的介电常数一般在3以上,在该界面上将存在着较强的回波;《一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法》人提出了以介电常数接近于1.0闭孔吸波泡沫作为面层的方法,可以最大限度的降低蒙皮-空气界面的雷达回波,大幅度降低雷达回波强度,因而可以显著的提升宽频吸波效果。

截至2015年9月24日,连续纤维增强的多层吸波复合材料的另一大不足是吸收剂分散于树脂中,涂敷或渗透在纤维布上后,纤维布直接用于最终结构的制备成型,这就使得在后续复合材料固化成型过程中,由于树脂流动引起的吸收剂层间流动、层内流动的几率非常大,导致电性能不稳定。因此,《一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法》人提出了采用二次固化的工艺方案,首先将电损耗吸收剂分散在树脂中,然后采用喷涂方式尽可能均匀的涂敷在单层透波纤维布上并进行固化成型得到0.1毫米~0.2毫米的吸波布材料,同时带来三方面的优势:

首先,由于碳黑颗粒在纳米量级,因此,碳黑分散于树脂中,采用喷涂方式涂敷于纤维布并固化后,纤维布仍具有较好的透胶性能;同时,由于纤维布的厚度为0.1毫米~0.2毫米,所以,在二次成型中,吸波布很容易通过弯曲等方式满足曲面部位的铺层要求;更重要的是,由于碳黑已经胶结于吸波布上,因而,在二次固化时,碳黑不随树脂流动,这就最大限度的避免了由于树脂流动引起的电性能不稳定。

此外,常规的连续纤维增强复合材料的电损耗吸波层中采用了成本较高的碳纳米管作为吸收剂,《一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法》人所用的碳黑作为电损耗材料,其吸波性能接近但成本显著降低。

实施例1:

2毫米透波泡沫 0.4毫米透波层 0.4米电损耗吸波层 屏蔽底层

第一步:电损耗吸波布制备

将市售导电碳黑材料按所需比例分散在有机胶粘剂中,碳黑与胶粘剂质量比为1:10,充分搅拌,配置成碳黑涂料;采用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在厚度为0.2毫米的透波纤维布表面,通过喷涂次数控制使碳黑材料在纤维布上的沉积厚度满足设计要求;

对上述纤维布进行1次固化,晾干后得到吸波布。

重复上述步骤,制备出不同碳黑含量的电损耗吸波布。

第二步:电损耗吸波层表面处理

按常规方法对1次固化后的电损耗吸波布的正、反两面分别进行涂胶处理,制备成带胶的电损耗吸波布,待用;

第三步:平板件整体成型

在平板件模具中依次放入市售的DIAB公司的2毫米单层牌号为HT90的透波泡沫材料、放入2层0.2毫米厚石英纤维布、2层准备好的带胶的电损耗吸波布材料、放入1层碳纤维布材料,按常规湿法成型方式制备成型,再次固化后可得到连续纤维增强吸波复合材料。

实施例2:

5毫米透波泡沫 3毫米透波层 2毫米电损耗吸波层 屏蔽底层

第一步:电损耗吸波布制备

将市售导电碳黑材料按所需比例分散在有机胶粘剂中,碳黑与胶粘剂质量比分别0.5:100\0.5:10\1:10,充分搅拌,配置成碳黑涂料;采用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在厚度为0.2毫米的透波纤维布表面,通过喷涂次数控制使碳黑材料在纤维布上的沉积厚度满足设计要求;

对上述纤维布进行1次固化,晾干后得到吸波布。

重复上述步骤,制备出不同碳黑含量的电损耗吸波布。

第二步:电损耗吸波层表面处理

按常规方法对1次固化后的电损耗吸波布的正、反两面分别进行涂胶处理,制备成带胶的电损耗吸波布,待用;

第三步:平板件整体成型

在平板件模具中依次放入市售的DIAB公司的5毫米单层牌号为F130的透波泡沫材料、放入15层厚度为0.2毫米高强玻璃纤维布、5层碳黑与胶粘剂质量比为0.5:100的碳布、3层碳黑与胶粘剂质量比为0.5:10的碳布、2层碳黑与胶粘剂质量比为1:10的碳布、放入10层碳纤维布材料,按常规RTM成型方式制备成型,再次固化后可得到连续纤维增强吸波复合材料。

实施例3:

15毫米透波泡沫 5毫米透波层 5毫米电损耗吸波层 屏蔽底层

第一步:电损耗吸波布制备

将市售导电碳黑材料按所需比例分散在有机胶粘剂中,碳黑与胶粘剂质量比分别0.5:100\0.5:10\1:10,充分搅拌,配置成碳黑涂料;采用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在厚度为0.2毫米的透波纤维布表面,通过喷涂次数控制使碳黑材料在纤维布上的沉积厚度满足设计要求;

对上述纤维布进行1次固化,晾干后得到吸波布。

重复上述步骤,制备出不同碳黑含量的电损耗吸波布。

第二步:电损耗吸波层表面处理

按常规方法对1次固化后的电损耗吸波布的正、反两面分别进行涂胶处理,制备成带胶的电损耗吸波布,待用;

第三步:平板件整体成型

在平板件模具中依次放入市售的DIAB公司的15毫米单层牌号为HT130的透波泡沫材料、放入25层厚度为0.2毫米高强玻璃纤维布、15层碳黑与胶粘剂质量比为0.5:100的碳布、10层碳黑与胶粘剂质量比为0.5:10的碳布、5层碳黑与胶粘剂质量比为1:10的碳布、放入2层碳纤维布材料,各层布之间均涂敷树脂,按常规模压成型方式制备成型,再次固化后可得到连续纤维增强吸波复合材料。

实施例4:

15毫米透波泡沫 2毫米透波层 2.0毫米电损耗吸波层 1毫米磁性吸波层 屏蔽底层

第一步:电损耗吸波布制备

(1)将市售导电碳黑材料按所需比例分散在有机胶粘剂中,碳黑与胶粘剂质量比为1:10之间,充分搅拌,配置成碳黑涂料;采用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在厚度为0.1毫米的透波纤维布表面,通过喷涂次数控制使碳黑材料在纤维布上的沉积厚度满足设计要求;

对上述纤维布进行1次固化,晾干后得到吸波布。

重复上述步骤,制备出不同碳黑含量的电损耗吸波布。

(2)磁性吸波层材料准备

将市售MZ-1雷达波吸收剂按常规制备工艺分散在丁腈橡胶材料中,控制吸收剂的质量百分含量为85%,按常规工艺方法制备成1毫米厚度含磁性吸收剂的吸波生胶片;

将吸波生胶片分别放入贴片模具中,升温到80度,使胶片初步硫化,待用。

第二步:电损耗吸波层表面处理

按常规方法对1次固化后的电损耗吸波布的正、反两面分别进行涂胶处理,制备成带胶的电损耗吸波布,待用;

第三步:平板件整体成型

在平板件模具中依次放入市售的DIAB公司的15毫米单层牌号为HT130的透波泡沫材料、放入10层厚度为0.2毫米玻璃纤维布、20层电损耗吸波布、1毫米磁性吸波胶片、放入10层碳纤维布材料,各层布之间均涂敷树脂,按常规模压成型方式制备成型,再次固化后可得到连续纤维增强吸波复合材料。

实施例5:

2毫米透波泡沫 0.5毫米透波层 0.5毫米电损耗吸波层 0.5毫米磁性吸波层 屏蔽底层

第一步:电损耗吸波布制备

(1)将市售导电碳黑材料按所需比例分散在有机胶粘剂中,碳黑与胶粘剂质量比为1:10,充分搅拌,配置成碳黑涂料;采用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在厚度为0.1毫米的透波纤维布表面,通过喷涂次数控制使碳黑材料在纤维布上的沉积厚度满足设计要求;

对上述纤维布进行1次固化,晾干后得到吸波布。

重复上述步骤,制备出不同碳黑含量的电损耗吸波布。

(2)磁性吸波层材料准备

将市售MZ-1雷达波吸收剂按常规制备工艺分散在丁腈橡胶材料中,控制吸收剂的质量百分含量为83%,按常规工艺方法制备成0.5毫米厚度含磁性吸收剂的吸波生胶片;

将吸波生胶片分别放入贴片模具中,升温到80度,使胶片初步硫化,待用。

第二步:电损耗吸波层表面处理

按常规方法对1次固化后的电损耗吸波布的正、反两面分别进行涂胶处理,制备成带胶的电损耗吸波布,待用;

第三步:平板件整体成型

在平板件模具中依次放入市售的DIAB公司的2毫米单层牌号为HT90的透波泡沫材料、放入5层厚度为0.1毫米玻璃纤维布、5层电损耗吸波布、0.5毫米磁性吸波胶片、放入1层碳纤维布材料,各层布之间均涂敷树脂,按常规湿法成型方式制备成型,再次固化后可得到连续纤维增强吸波复合材料。

实施例6:

3毫米透波泡沫 1毫米透波层 4毫米电损耗吸波层 2毫米磁性吸波层 屏蔽底层

第一步:电损耗吸波布制备

(1)将市售导电碳黑材料按所需比例分散在有机胶粘剂中,碳黑与胶粘剂质量比分别为1:100、2:100、5:100、1:10,充分搅拌,配置成碳黑涂料;采用喷枪将碳黑涂料均匀分别喷涂在厚度为0.1毫米的透波纤维布表面,通过喷涂次数控制使碳黑材料在纤维布上的沉积厚度满足设计要求;

对上述纤维布进行1次固化,晾干后得到吸波布。

重复上述步骤,制备出不同碳黑含量的电损耗吸波布。

(2)磁性吸波层材料准备

将市售MZ-1雷达波吸收剂按常规制备工艺分散在丁腈橡胶材料中,控制吸收剂的质量百分含量为65%,按常规工艺方法制备成0.5毫米厚度含磁性吸收剂的吸波生胶片;

将市售MZ-1雷达波吸收剂按常规制备工艺分散在丁腈橡胶材料中,控制吸收剂的质量百分含量为73%,按常规工艺方法制备成0.5毫米厚度含磁性吸收剂的吸波生胶片;

将市售MZ-2雷达波吸收剂按常规制备工艺分散在丁腈橡胶材料中,控制吸收剂的质量百分含量为80%,按常规工艺方法制备成0.5毫米厚度含磁性吸收剂的吸波生胶片;

将市售MZ-2雷达波吸收剂按常规制备工艺分散在丁腈橡胶材料中,控制吸收剂的质量百分含量为85%,按常规工艺方法制备成0.5毫米厚度含磁性吸收剂的吸波生胶片;

将吸波生胶片分别放入贴片模具中,升温到80度,使胶片初步硫化,待用。

第二步:电损耗吸波层表面处理

按常规方法对1次固化后的电损耗吸波布的正、反两面分别进行涂胶处理,制备成带胶的电损耗吸波布,待用;

第三步:平板件整体成型

在平板件模具中依次放入市售的DIAB公司的3毫米单层牌号为HT90的透波泡沫材料、放入10层厚度为0.1毫米玻璃纤维布、10层碳黑与胶粘剂质量比为1:100的电损耗吸波布、10层碳黑与胶粘剂质量比为2:100的电损耗吸波布、10层碳黑与胶粘剂质量比为5:100的电损耗吸波布、10层碳黑与胶粘剂质量比为1:10的电损耗吸波布、放入1层吸收剂浓度为65%的0.5毫米磁性吸波胶片、放入1层吸收剂浓度为73%的0.5毫米磁性吸波胶片、放入1层吸收剂浓度为80%的0.5毫米磁性吸波胶片、放入1层吸收剂浓度为85%的0.5毫米磁性吸波胶片、放入2层碳纤维布材料,各层材料之间均涂敷树脂,按常规湿法成型方式制备成型,再次固化后可得到连续纤维增强吸波复合材料。

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