一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于阻尼复合材料技术领域，具体涉及一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料由多层电磁吸波预浸料层与电磁吸波阻尼层交错叠合而成，所述电磁吸波预浸料层由纤维布、微纳米电磁吸波材料和树脂组成，且电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼层中的微纳米电磁吸波材料的含量按电磁吸波预浸料层的排序依次序梯度递增或递减；电磁吸波阻尼层由阻尼材料和微纳米电磁吸波材料形成，相邻的电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼层中微纳米电磁吸波材料含量相同。本发明专利技术实现了嵌入式共固化高阻尼复合材料的电磁吸波功能，该结构在满足吸波性能要求的前提下也充分发挥了粘弹性阻尼层的阻尼性能。

An Embedded Co-curable Large Damping Electromagnetic Absorbing Composite and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于阻尼复合材料
，具体涉及一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。嵌入式共固化大阻尼复合材料具有优良的静力学性能和动力学性能，尤其是高阻尼性能，正是其这些优良的特性使其在航空、航天等高科技领域具有广泛的应用前景。电磁波吸收材料主要有石墨烯、石墨、炭黑、铁磁性材料等,电磁吸波材料结构主要有涂层形和结构形。包括尖劈形、单层平板型、双层或多层平板形。所以电磁吸波材料在实际应用过程中一般只具有电磁吸波特性，而不具有承受载荷的能力，更遑论兼顾其他优良的动力学性能和静力学性能。
技术实现思路
为兼具现有嵌入式共固化大阻尼复合材料和电磁吸波材料各自优良的材料特性。本专利技术旨在提供一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料及其制备方法和应用。本专利技术实现了嵌入式共固化高阻尼复合材料的电磁吸波功能，该结构在满足吸波性能要求的前提下也充分发挥了粘弹性阻尼层的阻尼性能，为实现超高速运行的空间运载器、陆地航行器等设备的电磁隐身奠定了基础。本专利技术第一目的：提供一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料。本专利技术第二目的：提供一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料的制备方法。本专利技术第三目的：提供所述嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料及其制备方法的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料，其结构由多层电磁吸波预浸料层与多层电磁吸波阻尼层交错叠合而成，所述电磁吸波预浸料层由纤维布、微纳米电磁吸波材料和树脂组成，其中，微纳米电磁吸波材料分布在树脂中，树脂分布在纤维布中，且电磁吸波预浸料层中的微纳米电磁吸波材料的含量按电磁吸波预浸料层的排序梯度递增或递减；所述电磁吸波阻尼层由粘弹性阻尼材料和微纳米电磁吸波材料混合而成，且电磁吸波阻尼层中的微纳米电磁吸波材料的含量按电磁吸波阻尼层的排序依次序梯度递增或递减；所述相邻的电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼层中的微纳米电磁吸波材料的含量设计为相同。作为进一步的技术方案，所述微纳米电磁吸波材料包括Fe3O4粉末和La2O3粉末等。该所述电磁吸波材料的选择标准应满足以下几个条件：(1)选择电磁波吸收性能较高的微纳米材料；(2)要易于添加在粘弹性阻尼材料和树脂溶液中，并且在溶液中有较好的弥散性；(3)所选择的微纳米吸波材料在硫化温度下不会与电磁吸波阻尼层组分中的粘弹性阻尼材料发生反应，且不会改变粘弹性阻尼材料的硫化温度。作为进一步的技术方案，所述树脂包括环氧树脂等；所述纤维布包括E玻璃纤维布等。作为进一步的技术方案，所述电磁吸波预浸料层也可以由多层电磁吸波预浸料层叠合而成。作为进一步的技术方案，所述粘弹性阻尼材料包括以下组分：N220S、N220CB、WCB、PEG4000、ZnO、SA、MB、DM、M、TT、BZ、PX、ZDC、PZ和S，需要说明的是，所述阻尼材料中各组分的比例可以根据需要进行配置，且粘弹性阻尼材料的制备方法也可采用现有制备方法。需要说明的是，所述电磁吸波预浸料层中微纳米电磁吸波材料的添加量可根据嵌入式共固化高阻尼吸波复合材料板的电磁吸波性能要求和力学性能要求来设计，主要依据是吸波性能以及动力学和静力学性能的要求来设计电磁吸波预浸料层以及电磁吸波阻尼层的相互位置关系、铺层厚度以及微纳米电磁吸波材料的添加质量比，从而使嵌入式共固化高阻尼吸波复合材料兼具良好的吸波性能以及优良的动力学性能和静力学性能；因此，可以理解地，本领域技术人员可根据需要进行设计，本专利技术对此不做限定。本专利技术提出的嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料的特点之一是：将电磁吸波预浸料层与粘弹性电磁吸波阻尼层相互嵌合的多层设计结构，在保证嵌入式共固化大阻尼复合材料优良的阻尼性能以及其他静力学和动力学性能的基础上，兼具了良好的电磁吸波特性，并且大幅度地提高了电磁波的吸收频宽。本专利技术提出的嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料的特点之二是：微纳米电磁吸波材料在电磁吸波预浸料层与电磁吸波阻尼层中的含量是梯度递增或递减的，从而形成梯度阻抗，这样的结构一方面满足了阻抗匹配也同时拓宽了电磁波的吸收带宽。本专利技术提出的嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料的特点之三是：每相邻电磁吸波预浸料层与电磁吸波阻尼层中微纳米电磁吸波材料的含量相同(实际中由于配制中误差的原因，可能更多地是含量相近)，使其在一定程度上具有较好的阻抗匹配性，在空间层面上形成了梯度阻抗，减少了在分界面处的反射损失，提高了电磁波的吸收效率。其次，本专利技术公开一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)电磁吸波预浸料层的制备：采用溶液法将树脂溶于低沸点溶剂形成树脂溶液，然后在该树脂溶液中加入微纳米电磁吸波材料，并利用超声分散技术将电磁吸波材料均匀地分散在树脂溶液中，并将该树脂溶液浸润在纤维布上，烘干后形成电磁吸波预浸料层；(2)电磁吸波阻尼材料的制备：根据电磁吸波阻尼材料的组分质量比进行材料配制，并通过密炼机反复密炼，使各组分均匀混合在一起，得到粘弹性的电磁吸波阻尼材料；(3)电磁吸波阻尼材料的硫化性能测试：硫化测试主要验证加入的电磁吸波剂对步骤(2)制备的电磁吸波阻尼材料的硫化曲线的影响，验证电磁吸波粘弹性阻尼材料的硫化温度、时间与树脂的固化温度、时间是否同步一致性，符合要求后进入下一工序；(4)电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼材料的复合：利用有机溶剂把步骤(3)密炼好的电磁吸波阻尼材料溶解为溶液，通过刷涂或喷涂法把电磁吸波阻尼胶浆刷涂或喷涂在步骤(1)制备好的电磁吸波预浸料层上，干燥后制得电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼材料的复合层；(5)预成型体的制备：按照预先设计好的铺层结构把步骤(4)制备好的复合层按照相互交错排列的方式叠合在一起，得到预成型体，其中，所述电磁吸波预浸料层中的微纳米电磁吸波材料的含量按电磁吸波预浸料层的排序依次序梯度递增或递减，所述电磁吸波阻尼层中的微纳米电磁吸波材料的含量按电磁吸波阻尼层的排序依次序梯度递增或递减；所述相邻的电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼层中的微纳米电磁吸波材料的含量相同；(6)嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料的制备：将步骤(5)制备的预成型体按照设定的固化工艺曲线在真空条件下进行加热、加压，进行共固化工序，完成后即得。作为进一步的技术方案，步骤(1)中，所述超声分散技术需要的超声分散设备主要由超声波发生器、超声援振系统、超声分散工具、分散容器等组成。作为进一步的技术方案，步骤(1)中，所述低沸点溶剂包括：正丁醇、二甲苯、丙酮等。作为进一步的技术方案，步骤(1)中，所述超声分散技术将电磁吸波材料均匀地分散在树脂溶液中的方法为：将树脂溶液和微纳米吸波材料混合后放置在分散容器中，超声发生器产生设定的高频声波，超声援振系统使超声发生器与共振系统组成同频率自动跟踪系统通过超声分散工具把能量传输到分散容器内，从而使树脂溶液和微纳米吸波材料能均匀混合在一起，即可。作为进一步的技术方案，步骤(1)中，所述树脂溶液浸润在纤维布上的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料，其特征在于，所述复合材料的结构由多层电磁吸波预浸料层与多层电磁吸波阻尼层交错叠合而成，所述电磁吸波预浸料层由纤维布、微纳米电磁吸波材料和树脂组成，其中，微纳米电磁吸波材料分布在树脂中，树脂分布在纤维布中，且电磁吸波预浸料层中的微纳米电磁吸波材料的含量按电磁吸波预浸料层的排序依次序梯度递增或递减；所述电磁吸波阻尼层由粘弹性阻尼材料和微纳米电磁吸波材料混合而成，且电磁吸波阻尼层中的微纳米电磁吸波材料的含量按电磁吸波阻尼层的排序依次序梯度递增或递减；所述相邻的电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼层中的微纳米电磁吸波材料的含量设计为相同。

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料，其特征在于，所述复合材料的结构由多层电磁吸波预浸料层与多层电磁吸波阻尼层交错叠合而成，所述电磁吸波预浸料层由纤维布、微纳米电磁吸波材料和树脂组成，其中，微纳米电磁吸波材料分布在树脂中，树脂分布在纤维布中，且电磁吸波预浸料层中的微纳米电磁吸波材料的含量按电磁吸波预浸料层的排序依次序梯度递增或递减；所述电磁吸波阻尼层由粘弹性阻尼材料和微纳米电磁吸波材料混合而成，且电磁吸波阻尼层中的微纳米电磁吸波材料的含量按电磁吸波阻尼层的排序依次序梯度递增或递减；所述相邻的电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼层中的微纳米电磁吸波材料的含量设计为相同。2.如权利要求1所述的嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料，其特征在于，所述微纳米电磁吸波材料包括Fe3O4粉末和La2O3粉末；优选地，所述树脂为环氧树脂；所述纤维布为E玻璃纤维布。3.如权利要求1所述的嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料，其特征在于，所述电磁吸波预浸料层由多层电磁吸波预浸料层叠合而成。4.如权利要求1-3任一项所述的嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料，其特征在于，所述粘弹性阻尼材料包括以下组分：N220S、N220CB、WCB、PEG4000、ZnO、SA、MB、DM、M、TT、BZ、PX、ZDC、PZ和S。5.如权利要求1-4任一项所述的嵌入式共固化大阻尼电磁吸波复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)电磁吸波预浸料层的制备：采用溶液法将树脂溶于低沸点溶剂形成树脂溶液，然后在该树脂溶液中加入微纳米电磁吸波材料，并利用超声分散技术将电磁吸波材料均匀地分散在树脂溶液中，并将该树脂溶液浸润在纤维布上，烘干后形成电磁吸波预浸料层；(2)电磁吸波阻尼材料的制备：根据电磁吸波阻尼材料的组分质量比进行材料配制，并通过密炼机反复密炼，使各组分均匀混合在一起，得到粘弹性的电磁吸波阻尼材料；(3)电磁吸波阻尼材料的硫化性能测试：硫化测试主要验证加入的电磁吸波剂对步骤(2)制备的电磁吸波阻尼材料的硫化曲线的影响，验证电磁吸波粘弹性阻尼材料的硫化温度、时间与树脂的固化温度、时间是否同步一致性，符合要求后进入下一工序；(4)电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼材料的复合：利用有机溶剂把步骤(3)密炼好的电磁吸波阻尼材料溶解为溶液，通过刷涂或喷涂法把电磁吸波阻尼胶浆刷涂或喷涂在步骤(1)制备好的电磁吸波预浸料层上，干燥后制得电磁吸波预浸料层和电磁吸波阻尼材料的复合层；(5)预成型体的制备：按照...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁森，陈新乐，郑长升，袁丽华，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37