一种轻质高强复合吸波泡沫板及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种轻质高强复合吸波泡沫板及制备方法，属于雷达隐身技术领域，包括上蒙皮、吸波泡沫、反射层和下蒙皮，所述吸波泡沫设置在上蒙皮和下蒙皮之间，下蒙皮与吸波泡沫之间设置有一层反射层，所述上蒙皮选用透波性能较好的长纤维增强复合材料，纤维可选用高透玻璃纤维、石英纤维、高密度聚乙烯纤维、尼龙纤维等，树脂可选用环氧树脂、氰酸酯树脂、聚芳醚酮树脂等。本发明专利技术的吸波性能优异，有效吸收频段为1GHz

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高强复合吸波泡沫板及制备方法


[0001]本专利技术属于雷达隐身
，尤其涉及一种轻质高强复合吸波泡沫板。

技术介绍

[0002]雷达吸波材料从工艺可分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料，传统的吸波涂料、吸波贴片等可归为涂覆型。涂覆型吸波材料应用广泛，缺点是对施工过程要求高，容易脱落。结构型吸波材料是既能承载，又具备吸收电磁波，同时具有轻质、高强等优点的多功能复合材料。
[0003]吸波泡沫是一种典型的结构型雷达吸波材料，目前市场上成熟的吸波泡沫一般有两种，一种是通过在连通孔泡沫(海绵)孔内浸渍吸波剂制备的软泡沫，另一种是在发泡前驱体中添加吸波剂，通过发泡制备的闭孔硬泡沫，泡沫材料多采用聚氨酯(PU)。软泡沫不能承载，一般用于微波暗室场景。硬泡沫具有较高的抗压强度，可以作为结构件填料使用，例如在硬泡沫表面粘接高透波纤维增强树脂基复合材料蒙皮制造吸波板，用于车体方仓、房屋外挂等环境。
[0004]军事技术的发展，车辆、地面装备、船舶隐身技术对吸波材料的要求越来越高，一方面要求在军用雷达全波段具有优异的吸波性能，这是涂覆型吸波材料难以实现的。另一方面对吸波材料的环境适应性要求越来越高，例如远洋战舰必须采用具备耐腐蚀、耐湿热、耐温冲等优异环境性能的吸波材料。如前所述，现有的硬泡沫材料多采用聚氨酯泡沫，泡沫本身的理化性能难以满足现今需求。
[0005]聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(简称PMI泡沫)，是目前综合性能最优的新型高分之结构泡沫材料，具有高强、耐高低温、耐水、耐溶剂腐蚀等一些列的优点。研究人员尝试将吸波剂加入PMI泡沫前驱体中制备PMI吸波泡沫，但PMI前驱体共聚发泡过程时间长达7～14天，吸波剂在发泡前已聚集或沉降，此方法难以制备性能满足需求的高性能吸波泡沫。本专利技术即可充分利用PMI泡沫的力学、理化力学性能优势，制备轻质、高强吸波泡沫。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：为了解决研究人员尝试将吸波剂加入PMI泡沫前驱体中制备PMI吸波泡沫，但PMI前驱体共聚发泡过程时间长达7～14天，吸波剂在发泡前已聚集或沉降，此方法难以制备性能满足需求的高性能吸波泡沫的问题，而提出的一种轻质高强复合吸波泡沫板。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]一种轻质高强复合吸波泡沫板，包括上蒙皮、吸波泡沫、反射层和下蒙皮，所述吸波泡沫设置在上蒙皮和下蒙皮之间，下蒙皮与吸波泡沫之间设置有一层反射层。
[0009]作为上述技术方案的进一步描述：
[0010]所述上蒙皮选用透波性能较好的长纤维增强复合材料，纤维可选用高透玻璃纤维、石英纤维、高密度聚乙烯纤维、尼龙纤维等，树脂可选用环氧树脂、氰酸酯树脂、聚芳醚
酮树脂等。
[0011]作为上述技术方案的进一步描述：
[0012]所述上蒙皮需根据设计的吸波频段和反射率、抗冲击性能等指标，选用其中一种纤维和树脂的组合，厚度在0.2
‑
1.0mm，选择原则是：设计频段频率越高，需要选择透波性能好、厚越薄的蒙皮。
[0013]作为上述技术方案的进一步描述：
[0014]所述下蒙皮种类和厚度可根据设计的力学性能和环境要求，选用各种高强纤维增强树脂复合材料，反射层可选用铝箔、铜网、导电树脂等。
[0015]作为上述技术方案的进一步描述：
[0016]所述吸波泡沫由多层特定厚度的PMI泡沫板胶结而成，所用的胶液含有特定浓度的短切碳纤维，胶液固化后粘接各层泡沫板并形成一层厚度忽略不计的介电层，至上而下短切碳纤维浓度增加呈梯度排列，介电层的介电常数亦随之增大；
[0017]由于介电层的梯度排布，多层泡沫具有一定的等效阻抗，入射电磁波在泡沫板/空气界面处部分反射，另一部分进入多层泡沫，产生多次散射、折射、反射产生损耗，最终透过泡沫/空气界面的回波与初级反射波形成相位叠加，当二者强度相当且相位为波长的四分之一时，产生零反射现象。因此，决定吸波性能的关键参数有两方面：一是梯度排布的短切碳纤维粘接介电层，二是各层泡沫厚度以及叠加总厚度。通过设计和调整这两个关键参数则可以实现宽频强吸收的目的。
[0018]一种轻质高强复合吸波泡沫板的制备方法，具体包括以下步骤：
[0019]S1、称取一定质量的短切碳纤维、环氧胶、固化剂、稀释剂，将其高速搅拌至短切碳纤维均匀分布状态，配制成不同浓度的胶液。短切碳纤维长度1
‑
9mm，浓度0.01
‑
1.5％；
[0020]S2、将一定质量的胶液喷涂在泡沫板一面，为保证粘接牢固，胶液用量30g
‑
100g/m2；
[0021]S3、将喷涂好胶液的泡沫板按浓度梯度排布叠置于平板硫化机中，在80
‑
120℃的温度下，压制到设计厚度，待胶液完全固化后取出泡沫板；
[0022]S4、在泡沫板上按2
‑
5cm间距钻工艺通孔，孔径≤2mm，放置至少14天，至应力完全释放；
[0023]S5、制备上下蒙皮；
[0024]S6、用低温固化的低粘度环氧胶将上、下蒙皮在加压状态冷粘接在泡沫板上下两个面，若需要反射层则在此步骤粘接反射层，粘接时保证环氧胶进入工艺孔内形成钉扎效应增强粘接强度；
[0025]S7、切边、封边处理。
[0026]本方案中，选用PMI泡沫，保证制备的吸波泡沫具备优异的力学、理化性能。在实际应用中，若在要求不高的场合，依然可以选用聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)等价格相对较低的泡沫。
[0027]此外，当吸波泡沫板应用于非暴露场合，并且紧贴于导电材料(反射背底)上，则可以去除上下蒙皮，直接裸露使用。由于没有蒙皮的影响，高频吸波性能更佳。
[0028]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0029]1、本专利技术的吸波性能优异，有效吸收频段为1GHz
‑
40GHz，可以实现军用雷达全波
段强吸收，在设计频段，垂直平板反射率≤
‑
20dB，并且具有优异的力学性能和环境性能。
[0030]2、本专利技术中，当使用PMI泡沫时，吸波板力学性能、环境性能为目前最优选择。
[0031]3、本专利技术适用于其它各种类型的泡沫板，兼顾经济性。
附图说明
[0032]图1为本专利技术提出的一种轻质高强复合吸波泡沫板及制备方法的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术提出的一种轻质高强复合吸波泡沫板及制备方法的技术原理示意图；
[0034]图3为本专利技术提出的一种轻质高强复合吸波泡沫板及制备方法的25mm吸波泡沫板结构示意图；
[0035]图4为本专利技术提出的一种轻质高强复合吸波泡沫板及制备方法的30mm吸波泡沫板结构示意图；
[0036]图5为本专利技术提出的一种轻质高强复合吸波泡沫板及制备方法的55mm吸波泡沫板结构示意图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质高强复合吸波泡沫板，包括上蒙皮、吸波泡沫、反射层和下蒙皮，其特征在于，所述吸波泡沫设置在上蒙皮和下蒙皮之间，下蒙皮与吸波泡沫之间设置有一层反射层。2.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合吸波泡沫板，其特征在于，所述上蒙皮选用透波性能较好的长纤维增强复合材料，纤维可选用高透玻璃纤维、石英纤维、高密度聚乙烯纤维、尼龙纤维等，树脂可选用环氧树脂、氰酸酯树脂、聚芳醚酮树脂等。3.根据权利要求2所述的一种轻质高强复合吸波泡沫板，其特征在于，所述上蒙皮需根据设计的吸波频段和反射率、抗冲击性能等指标，选用其中一种纤维和树脂的组合，厚度在0.2
‑
1.0mm。4.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合吸波泡沫板，其特征在于，所述下蒙皮种类和厚度可根据设计的力学性能和环境要求，选用各种高强纤维增强树脂复合材料，反射层可选用铝箔、铜网、导电树脂等。5.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合吸波泡沫板，其特征在于，所述吸波泡沫由多层特定厚度的PMI泡沫板胶结而成，所用的胶液含有特定浓度的短切碳纤维，胶液固化后粘接各层泡沫板并形成一层厚度忽略不计的介电层，至上而下短切碳纤维浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，李国太，徐汝淳，邓嘉中，
申请(专利权)人：佛山市康泰威新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：