一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于军用飞行器用雷达隐身材料制造技术领域，具体涉及一种采用二次固化工艺的宽频吸波承力复合材料及其制备方法。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；透波泡沫层为市售的闭孔硬质有机泡沫材料，厚度2mm～20mm；透波蒙皮为连续透波纤维增强树脂基复合材料，厚度0.1mm～4mm；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0.5mm～5mm；屏蔽底层材料为碳纤维编织布材料；本发明专利技术采用二次固化工艺的宽频吸波承力复合材料不仅吸波频段更宽，而且电性能稳定，可应用于各类军事目标，制造出具有宽频带高隐身性能的隐身结构件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于武器装备用雷达隐身材料制造
，涉及一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法材料及其制备方法。
技术介绍
吸波层板结构复合材料是雷达吸波结构材料的一种。吸波层板结构复合材料的优点是厚度增加小、增重量小，特别适合用做各类军用飞行器舱体蒙皮材料等重量、尺寸约束严格的场合。台湾专利《薄壳形态的复合材料吸波结构及其制造方法》(专利号：I258293)中公开了可用于多层阻抗渐变层板制备的一种连续纤维吸波预浸料成型方法，其特点是首先成型连续纤维预浸布，然后在预浸布中多次添加吸收剂，其间采用加热等方法使吸收剂渗透于预浸布，直至吸收剂体积含量达到10～25％，最后加温加压得到薄壳形复合材料。该方法的缺点是雷达波吸收剂在固化过程中可能会随着树脂流动而重新分布，从而导致结构材料电性能的不稳定。朱红等公开了一种宽频带多层吸波结构复合材料及其制备方法(中国专利申请号200810240990.0)，该材料分层结构，面层、夹芯层和底层，所用的各种雷达波吸收剂通过涂覆方式分散在三层结构中，制备出2-18GHz频段均有较好的吸波效果，其不足之处在于，所用的电损耗吸收剂为成本较高的碳纳米管材料，且受到所用的工艺方法的限制，不能克服固化过程中吸收剂层随着树脂的层内流动及层间流动的情况，因而导致结构件电性能不稳定。常规的吸波贴片材料一般用于金属或碳纤维部件(部位)的外表面，通过对电磁波的损耗实现衰减雷达回波的目标，在0.5mm厚度时，该类材料在8-18GHz频率范围内反射率低于-4dB(康青编著《新型微波吸收材料》)，在1.0mm厚度时，该类材料在8-18GHz频率范围内反射率低于-7.5dB。该类材料在8GHz以下的吸波性能迅速下降，低频吸波性能较差，且该类材料只能通过胶结方式粘贴在部件/部位的外表面，应用于曲面复合材料外形时，贴片材料的胶结需要在基体材料成型后完成，且胶结过程中一般需要专用模具加压以实现可靠连接，工艺也较为复杂。同时，上述各类材料的共同特点是，最外层为连续纤维增强复合材料，该类材料为实心结构，其相对介电常数一般在3以上，因而入射雷达波在空气层与结构界面上有较强的回波反射，因而对吸波频段宽度带来显著影响。可见，现有的吸波结构材料均成形方法具有吸波频段较窄、吸波性能稳定性控制困难的不足，为此，本专利技术提供了一种吸波频段更宽，且电性能稳定的采用二次固化工艺的宽频吸波承力复合材料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的技术方案是为了克服现有连续纤维增强高承力宽频吸波复合材料中存在的电性能稳定性控制困难的特点，吸波频段不够宽的特点，而提供电性能稳定的采用二次固化工艺的宽频吸波承力复合材料及其制备方法。该材料具有高承力、电性能稳定受控、吸波性能好的特点，可应用于各类军事目标，制造出具有宽频带高隐身性能的隐身结构件。本专利技术的技术方案：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2mm～20mm；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0.1mm～4mm；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0.5mm～5mm；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，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0.1mm～0.2mm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0.1mm～5mm，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0.1mm～0.2mm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，按常规湿法成型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽频吸波承力复合材料，其特征在于：该材料依次由透波泡沫层(1)、透波蒙皮层(2)、电损耗吸波层(3)、屏蔽底层(5)组成；其中，所述的透波泡沫层(1)为市售的闭孔硬质有机泡沫材料，厚度为2mm～20mm；所述的透波蒙皮层(2)为连续透波纤维增强树脂基复合材料，厚度为0.1mm～4mm；所述的电损耗吸波层(3)是粘有碳黑的透波纤维布增强复合材料，厚度为0.5mm～5mm；所述的屏蔽底层(5)是碳纤维编织布材料。

【技术特征摘要】
1.一种宽频吸波承力复合材料，其特征在于：该材料依次由透波泡沫层(1)、
透波蒙皮层(2)、电损耗吸波层(3)、屏蔽底层(5)组成；其中，
所述的透波泡沫层(1)为市售的闭孔硬质有机泡沫材料，厚度为
2mm～20mm；
所述的透波蒙皮层(2)为连续透波纤维增强树脂基复合材料，厚度为
0.1mm～4mm；
所述的电损耗吸波层(3)是粘有碳黑的透波纤维布增强复合材料，厚度为
0.5mm～5mm；
所述的屏蔽底层(5)是碳纤维编织布材料。
2.根据权利要求1所述的一种宽频吸波承力复合材料，其特征在于：所述
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。
3.根据权利要求1所述的一种宽频吸波承力复合材料，其特征在于：所述
的电损耗吸波层(3)中的碳黑与胶粘剂的质量比为0.5:100～1:10。
4.根据权利要求1所述的一种宽频吸波承力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
将市售碳黑材料按所需比例分散在胶粘剂中，碳黑材料与胶粘剂质量比为
0.5:100到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0.1mm～0.2mm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闭孔硬质有机泡沫材料、多层连续透波纤维
增强树脂基复合材料、多层准备好的带胶的电损耗吸波布材料、单层碳纤维布
材料，按湿法成型方式或预浸料成型方式制备成型，固化后可得到宽频吸波承
力复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种宽频吸波承力复合材料，其特征在于：该材
料中电损耗吸波层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松靖，丁铁伢，郝璐，王锦，王瑞，张磊，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11