吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料及其制备方法和应用技术

技术编号:7609904 阅读:301 留言:0更新日期:2012-07-22 20:36
本发明专利技术公开了一种吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料及其制备方法和应用。PMI泡沫以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈为共聚单体,加入引发剂、发泡剂、交联剂、吸波剂、密度控制剂得到共聚物树脂基体,再经过高温发泡和热处理制得PMI泡沫。面蒙皮选用透波性能较好的玻璃纤维增强乙烯基酯树脂,二氧化锰作为表层吸波剂,改善上表面材料与自由空间的阻抗匹配,石墨作为底层吸波剂,增强底层材料对电磁波的反射。本发明专利技术可以应用在军事领域和民用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种泡沫夹芯结构复合材料,具体地说是一种吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料及其制备方法和应用
技术介绍
在结构吸波材料的研制方面,以美国和日本的技术最为先进,特别是在复合材料、 碳纤维等领域,日本的技术实力尤为突出,此外英国Plessey公司也是该领域的主要研究机构之一。对于结构型吸波材料的研究方面,国外主要集中在将热塑性PEEK、PEK、PPS等制成单丝或复丝与碳纤维、陶瓷纤维等混杂编织成复合材料织物和异形截面碳纤维方面; 在吸波材料的结构(RAS)的研究方面,关注较多的是泡沫夹芯结构复合材料。泡沫结构型吸波复合材料不仅对电磁波以及红外线有很好的吸收作用,而且还具有强度高、质量轻、吸声减震等特点,在隐身复合材料中具有广阔的应用前景。夹芯型结构吸波材料的面板和底板采用透波性能较好的复合材料,芯材部分多采用泡沫材料,如聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-苯乙烯(SAN)和聚醚酰亚胺(PEI)等。泡沫夹芯型材料的制备方法通常有两种一是在热塑性或热固性树脂(如环氧树脂、乙烯基酯树脂等)中加入吸波剂混合均勻后,涂覆在纤维(碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维等)表面形成预浸料,最后与泡沫夹芯共固化形成复合隐身材料。另一种是将吸波剂涂敷或浸渍到泡沫中,制备具有吸波性能的泡沫夹芯,然后与纤维(碳纤维、玻璃纤维等)/树脂预浸料共固化形成泡沫夹芯型复合隐身材料。泡沫夹层结构的吸波剂含量比层板结构吸波材料低。低含量的吸波剂能改善成型的工艺性,提高体系层间的力学性能。泡沫夹芯结构复合材料的刚度较高,能有效避免形变的问题。沫夹层结构中的泡沫芯层便于加工,能制成曲率复杂的芯体,且泡沫的力学性能为各向同性,避免了蜂窝测向不能加压的弱点。聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫是一种交联的、孔径分布均勻、各向同性的 100%闭孔硬质结构泡沫,具有卓越的结构稳定性和高机械强度,是目前比强度和比刚度最高的聚合物硬质泡沫材料。PMI泡沫夹芯结构复合材料具有比其它泡沫夹芯结构材料更好的力学性能和耐热性,吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料可以应用在军事领域和民用领域。在军事领域中主要应用于隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇等,在民用领域中,主要应用于高层建筑、医疗器械、电子信息等方面。泡沫夹芯结构吸波复合材料以先进复合材料为载体,将吸波材料与泡沫夹芯材料有机结合起来,是一种兼具承载和吸波双重功能的新型吸波材料。通过设计泡沫夹芯结构型吸波复合材料能够实现对吸波材料薄、轻、宽的要求,在工程应用中具有广阔的前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料及其制备方法和应用,该复合材料有效改善了材料的吸波性能,力学性能好,可以应用在军事领域和民用领域。在军事领域中主要应用于隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇等,在民用领域中,主要应用于高层建筑、医疗器械、电子信息等方面。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料,其特征在于该复合材料包括PMI泡沫、上蒙皮和下蒙皮,PMI泡沫设置在上蒙皮和下蒙皮之间;所述上蒙皮和下蒙皮为透波性能强的玻璃纤维增强乙烯基酯树脂;所述PMI泡沫以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈为共聚单体,加入引发剂、发泡剂、交联剂、吸波剂、密度控制剂以及成核剂得到共聚物树脂基体,并经过高温发泡和热处理得到;其中各组份的重量份配比为 甲基丙烯酸40-60份甲基丙烯腈40-60份引发剂0.1-0. 6份发泡剂1-16份交联剂1-12份吸波剂1-40份密度控制剂0.1-3份。本专利技术中,所述引发剂为过氧化辛酸叔丁酯或过苯甲酸叔丁酯;所述发泡剂为 N, N- 二甲基脲或异丁醇;所述交联剂为丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二丙烯酸或二甲基丙烯酸乙二醇酯;所述密度控制剂为马来酰亚胺;所述吸波剂为二氧化锰或石墨。在上蒙皮内设有上吸波剂,上吸波剂为占上蒙皮总质量2%-30%的二氧化锰;在下蒙皮内设有下吸波剂,下皮吸波剂为占下蒙皮总质量10%-40%的石墨。一种上述吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤1)制备吸波型PMI泡沫材料(11)将甲基丙烯酸40-60份、甲基丙烯腈40-60份混合,加入引发剂0.1-0. 6份、发泡剂1-16份、交联剂1-12份、吸波剂1-40份、密度控制剂0. 1-3份,混合均勻得到溶液;(12)将得到的溶液注入由橡胶条密封好的两块平行玻璃内,在30°C-90°C水浴温度条件下聚合反应10-70小时,形成泡沫前躯体共聚板;(13)将泡沫前躯体共聚板放置在800C -180 °C条件下预热2-10小时,再经 1800C _230°C条件下发泡10min-200min,得到吸波型PMI泡沫;(14)将制得的PMI泡沫在100°C_200°C条件下热处理1_5小时,得到吸波型PMI泡沫材料;2)制备上蒙皮和下蒙皮(21)将玻璃纤维方格布裁剪成规定大小,在烘箱中烘干,称重;在光滑平整的模具上铺设脱模纸;(22)树脂胶液配置按照要求称量吸波剂,上蒙皮吸波剂为二氧化锰,所占质量比 2%-30% ;下蒙皮吸波剂为石墨,所占质量比10%-40% ;将吸波剂与乙烯基酯树脂混合并搅拌均勻,即可浸渍玻璃纤维方格布;(23)成型首先是下蒙皮的制作,用已配好的树脂胶液浸渍玻璃纤维布,然后将下表面涂有树脂的吸波型PMI泡沫材料板放在上面,用平板压实得到下蒙皮;在吸波型PMI泡沫材料板上表面涂覆树脂,用同样方法制作上蒙皮;(24)固化固化条件为室温条件下固化6-50 h,脱模后放在50-130°C下后固化2-12 h;将制品裁剪成所需的尺寸。所述的吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料在隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇、高层建筑、医疗器械、电子信息方面应用。可以应用在军事领域和民用领域。在军事领域中主要应用于隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇等,在民用领域中,主要应用于高层建筑、医疗器械、 电子信息等方面。本专利技术以PMI泡沫作夹芯材料,面蒙皮选用透波性能较好的玻璃纤维增强乙烯基酯树脂,吸波剂采用成本较低的二氧化锰和石墨,上下面蒙皮选用不同的吸波剂,其中二氧化锰作为表层吸波剂,改善上表面材料与自由空间的阻抗匹配,石墨作为底层吸波剂,增强底层材料对电磁波的反射。上蒙皮吸波剂为二氧化锰,所占质量比2%-30%。下蒙皮吸波剂为石墨,所占质量比10%_40%。制备结构为匹配层+吸收层+反射层的复合材料。通过手糊、真空袋、热压罐等工艺制备吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料。与现有技术相比,本专利技术所述的吸波型PMI沫夹芯结构复合材料有效改善了材料的吸波性能。力学性能好,可以应用在军事领域和民用领域。附图说明图1是本专利技术中吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料的的结构示意图。图2是本专利技术中吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料制备方法流程图。图3是对比样无泡沫夹芯复合材料的吸波曲线图。图4吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料的吸波曲线。具体实施例方式一种吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料,该复合材料包括PMI泡沫1、上蒙皮2和下蒙皮3,PMI泡沫1设置在上蒙皮2和下蒙皮3之间;上蒙皮2和下蒙皮3为透波性能强的玻璃纤维增强乙烯基酯树脂;PMI泡沫1以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈为共聚单体,加入引发剂、发泡剂、交本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:鲁平才阮诗平
申请(专利权)人:镇江育达复合材料有限公司
类型:发明
国别省市:

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