一種寬頻吸波承力復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于武器裝備用雷達(dá)隱身材料制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種寬頻吸波承力復(fù)合材料及其制備方法材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]吸波層板結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)材料的一種。吸波層板結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)是厚度增加小、增重量小，特別適合用做各類軍用飛行器艙體蒙皮材料等重量、尺寸約束嚴(yán)格的場(chǎng)合。
[0003]臺(tái)灣專利《薄殼形態(tài)的復(fù)合材料吸波結(jié)構(gòu)及其制造方法》(專利號(hào):1258293)中公開了可用于多層阻抗?jié)u變層板制備的一種連續(xù)纖維吸波預(yù)浸料成型方法，其特點(diǎn)是首先成型連續(xù)纖維預(yù)浸布，然后在預(yù)浸布中多次添加吸收劑，其間采用加熱等方法使吸收劑滲透于預(yù)浸布，直至吸收劑體積含量達(dá)到10?25%，最后加溫加壓得到薄殼形復(fù)合材料。該方法的缺點(diǎn)是雷達(dá)波吸收劑在固化過程中可能會(huì)隨著樹脂流動(dòng)而重新分布，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)材料電性能的不穩(wěn)定。
[0004]朱紅等公開了一種寬頻帶多層吸波結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810240990.0)，該材料分層結(jié)構(gòu)，面層、夾芯層和底層，所用的各種雷達(dá)波吸收劑通過涂覆方式分散在三層結(jié)構(gòu)中，制備出2-lSGHz頻段均有較好的吸波效果，其不足之處在于，所用的電損耗吸收劑為成本較高的碳納米管材料，且受到所用的工藝方法的限制，不能克服固化過程中吸收劑層隨著樹脂的層內(nèi)流動(dòng)及層間流動(dòng)的情況，因而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件電性能不穩(wěn)定。
[0005]常規(guī)的吸波貼片材料一般用于金屬或碳纖維部件(部位)的外表面，通過對(duì)電磁波的損耗實(shí)現(xiàn)衰減雷達(dá)回波的目標(biāo)，在0.5mm厚度時(shí)，該類材料在8-18GHZ頻率范圍內(nèi)反射率低于_4dB (康青編著《新型微波吸收材料》)，在1.0mm厚度時(shí)，該類材料在8_18GHz頻率范圍內(nèi)反射率低于-7.5dB。該類材料在8GHz以下的吸波性能迅速下降，低頻吸波性能較差，且該類材料只能通過膠結(jié)方式粘貼在部件/部位的外表面，應(yīng)用于曲面復(fù)合材料外形時(shí)，貼片材料的膠結(jié)需要在基體材料成型后完成，且膠結(jié)過程中一般需要專用模具加壓以實(shí)現(xiàn)可靠連接，工藝也較為復(fù)雜。
[0006]同時(shí)，上述各類材料的共同特點(diǎn)是，最外層為連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，該類材料為實(shí)心結(jié)構(gòu)，其相對(duì)介電常數(shù)一般在3以上，因而入射雷達(dá)波在空氣層與結(jié)構(gòu)界面上有較強(qiáng)的回波反射，因而對(duì)吸波頻段寬度帶來顯著影響。
[0007]可見，現(xiàn)有的吸波結(jié)構(gòu)材料均成形方法具有吸波頻段較窄、吸波性能穩(wěn)定性控制困難的不足，為此，本發(fā)明提供了一種吸波頻段更寬，且電性能穩(wěn)定的采用二次固化工藝的寬頻吸波承力復(fù)合材料及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是為了克服現(xiàn)有連續(xù)纖維增強(qiáng)高承力寬頻吸波復(fù)合材料中存在的電性能穩(wěn)定性控制困難的特點(diǎn)，吸波頻段不夠?qū)挼奶攸c(diǎn)，而提供電性能穩(wěn)定的采用二次固化工藝的寬頻吸波承力復(fù)合材料及其制備方法。該材料具有高承力、電性能穩(wěn)定受控、吸波性能好的特點(diǎn)，可應(yīng)用于各類軍事目標(biāo)，制造出具有寬頻帶高隱身性能的隱身結(jié)構(gòu)件。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0010]—種含連續(xù)纖維增強(qiáng)的多層承力吸波復(fù)合材料，該材料由透波泡沫層、透波蒙皮層、電損耗吸波層、屏蔽底層組成；其中，
[0011 ] 所述的透波泡沫層為市售的閉孔硬質(zhì)有機(jī)泡沫材料，厚度為2mm?20mm ;
[0012]所述的透波蒙皮為連續(xù)透波纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，厚度為0.1mm?4mm ;
[0013]所述的電損耗吸波層是含有碳黑的透波纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料，厚度為0.5mm?5mm ；
[0014]所述的屏蔽底層材料為碳纖維編織布材料；
[0015]上述各層中的透波纖維是石英纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、PBO纖維中的一種或幾種。
[0016]前述的電損耗吸波層為粘有碳黑的透波纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，吸波布中的碳黑材料與膠粘劑成分的質(zhì)量比為0.5:100?1:10。
[0017]上述一種含連續(xù)纖維增強(qiáng)的多層承力吸波復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟制備成型:
[0018]第一步:電損耗吸波布制備
[0019]將市售導(dǎo)電碳黑材料按所需比例分散在有機(jī)膠粘劑中，碳黑與膠粘劑質(zhì)量比為0.5:100到1:10之間，充分?jǐn)嚢瑁渲贸商己谕苛?；采用噴槍將碳黑涂料均勻噴涂在厚度?.1mm?0.2mm的透波纖維布表面，通過噴涂次數(shù)控制使碳黑材料在纖維布上的沉積厚度滿足設(shè)計(jì)要求；
[0020]對(duì)上述纖維布進(jìn)行I次固化，晾干后得到吸波布。
[0021 ] 重復(fù)上述步驟，制備出不同碳黑含量的電損耗吸波布。
[0022]第二步:電損耗吸波層表面處理
[0023]按常規(guī)方法對(duì)I次固化后的電損耗吸波布的正、反兩面分別進(jìn)行涂膠處理，制備成帶膠的電損耗吸波布，待用；
[0024]第三步:平板件整體成型
[0025]在平板件模具中依次放入單層透波泡沫材料、多層透波纖維布、多層準(zhǔn)備好的帶膠的電損耗吸波布材料、單層碳纖維布料，按常規(guī)濕法成型方式或預(yù)浸料成型方式制備成型，再次固化后可得到連續(xù)纖維增強(qiáng)吸波復(fù)合材料。
[0026]為進(jìn)一步提升上述材料的低頻吸波性能，可以在上述材料的電損耗吸波層與屏蔽底層之間引入磁損耗吸波層，所述的磁損耗吸波層的厚度為0.1mm?5_，磁損耗吸波層中由特征尺寸為0.1微米?100微米的片狀磁性金屬粉末與橡膠材料組成，其中磁性金屬粉末的質(zhì)量含量為65%?85%，橡膠材料組分的質(zhì)量含量為15%?35%。
[0027]上述磁損耗吸波層為磁性金屬粉末含量不同的多層結(jié)構(gòu)，各層排列方向存在如下規(guī)律:介電常數(shù)相對(duì)較低的磁損耗吸波層材料靠近電損耗吸波層，介電常數(shù)相對(duì)較高的磁損耗吸波層材料逐漸遠(yuǎn)離電損耗吸波層。
[0028]當(dāng)結(jié)構(gòu)中含有磁性吸波層時(shí)，前述含連續(xù)纖維增強(qiáng)的多層承力吸波復(fù)合材料的制備方法，可以按以下步驟制備成型:
[0029]第一步:電損耗吸波布制備
[0030](I)將市售導(dǎo)電碳黑材料按所需比例分散在有機(jī)膠粘劑中，碳黑與膠粘劑質(zhì)量比為0.5:100到1:10之間，充分?jǐn)嚢?，配置成碳黑涂料；采用噴槍將碳黑涂料均勻噴涂在厚度?.1mm?0.2mm的透波纖維布表面，通過噴涂次數(shù)控制使碳黑材料在纖維布上的沉積厚度滿足設(shè)計(jì)要求；
[0031]對(duì)上述纖維布進(jìn)行I次固化，晾干后得到吸波布。
[0032]重復(fù)上述步驟，制備出不同碳黑含量的電損耗吸波布。
[0033](2)磁性吸波層材料準(zhǔn)備
[0034]將市售雷達(dá)波吸收劑按常規(guī)制備工藝分散在生橡膠材料中，按常規(guī)工藝方法制備成含磁性吸收劑的吸波生膠片；
[0035]重復(fù)上述步驟分別制備出吸收劑含量不同的吸波生膠片；
[0036]將吸波生膠片分別放入貼片模具中，升溫到80度，使膠片初步硫化，待用。
[0037]第二步:電損耗吸波層表面處理
[0038]按常規(guī)方法對(duì)I次固化后的電損耗吸波布的正、反兩面分別進(jìn)行涂膠處理，制備成帶膠的電損耗吸波布，待用；
[0039]第三步:平板件整體成型
[0040]在平板件模具中依次放入單層透波泡沫材料、多層透波纖維布、多層準(zhǔn)備好的帶膠的電損耗吸波布材料、單層碳纖維布料，按常規(guī)濕法成型