一种用于制备介电调控纤维增强树脂基复合材料的方法技术

本发明专利技术公开一种用于制备介电调控纤维增强树脂基复合材料的方法，涉及介电复合材料技术领域，将树脂基体与溶剂混合配制成树脂溶液，随后将介电调控填料粒子添加至树脂溶液中，制备得到树脂/填料混合分散液；将树脂/填料混合分散液均匀涂覆在纤维织物上，制备得到介电调控纤维织物预浸料；将介电调控纤维织物预浸料裁剪、铺层，并进行真空升温固化成型，制备得到介电调控纤维增强树脂基复合材料。本方法适用于各类纤维增强树脂基复合材料的介电性能调控，同时复合材料保持较优异的力学性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备介电调控纤维增强树脂基复合材料的方法


[0001]本专利技术涉及介电复合材料
，具体涉及一种用于制备介电调控纤维增强树脂基复合材料的方法。

技术介绍

[0002]纤维增强树脂基复合材料是透波功能材料领域的重要分类之一，其通常由增强纤维及树脂基体构成，具有优异透波性能的同时满足一定的力学要求，在雷达天线罩、天线窗，通讯基站天线罩等军用、民用领域有着广泛的应用。
[0003]透波复合材料的介电性能，即介电常数和介电损耗是影响其透波性能的重要因素。常用的树脂基体有环氧树脂、氰酸酯、酚醛树脂、聚芳炔等，而常用的纤维包括石英纤维、玻璃纤维以及聚酰亚胺等有机纤维。通常，树脂基体和增强纤维的介电性能是固定的，因而当树脂基体、纤维以及二者的比例确定时，以此制备的复合材料其介电性能也固定不变。另一方面，即使不同种类的树脂基体和不同的纤维，其介电性能通常相差不大，因而复合材料介电性能的可调控性较差。在此情况下，天线罩电性能的设计只能在材料固有的介电性能的约束下进行，这在一定程度上约束了天线罩的多功能集成和发展，限制了电性能提升，不满足宽频带高透波的需求。
[0004]向树脂基体中填充具有不同介电性能的粒子通常能够实现复合材料介电性能的调整，但会在一定程度上导致加工性能和力学性能的降低。纤维织物能够有效提高树脂材料的力学性能，但对介电性能的调控程度较小。而且，目前大多数调控复合材料介电性能十一种被动调控方式，即先确定填充含量再确定介电性能，再进一步由介电性能进行天线罩设计与制备；无法依据介电性能需求进行复合材料的可控调节。基于以上背景，为了满足天线罩发展对其自身电性能的要求，急需提供一种方法来主动可控构筑具有不同介电性能的纤维增强树脂基复合材料，并依据介电性能需求能够实现精准调控制备，同时也维持复合材料力学性能。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种用于制备介电调控纤维增强树脂基复合材料的方法，适用于各类纤维增强树脂基复合材料的介电性能调控，同时复合材料保持较优异的力学性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种用于制备介电调控纤维增强树脂基复合材料的方法，包括如下步骤：
[0008](1)树脂胶液的配置及与填料粒子的共混：将树脂基体与溶剂混合，通过搅拌溶解配制成树脂溶液，随后将介电调控填料粒子添加至树脂溶液中，通过搅拌、超声分散步骤，制备得到树脂/填料混合分散液；
[0009](2)纤维织物预浸料的制备：将上述树脂/填料混合分散液均匀涂覆在纤维织物上，通过溶剂挥发、真空除溶剂步骤，制备得到介电调控纤维织物预浸料；
[0010](3)介电调控纤维增强树脂基复合材料的制备：将上述介电调控纤维织物预浸料按照预设方式裁剪、铺层，并进行真空升温固化成型，制备得到介电调控纤维增强树脂基复合材料。
[0011]优选地，所述树脂基体为氰酸酯、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂中的至少一种。
[0012]优选地，所述溶剂为丙酮、N
‑
N二甲基甲酰胺、N
‑
N二甲基乙酰胺、四氢呋喃中的至少一种。
[0013]优选地，所述介电调控填料粒子为二氧化钛、钛酸钡、氧化铝、二氧化硅、空心玻璃微球中的至少一种。
[0014]优选地，所述树脂基体与溶剂的质量比为1:(0.5
‑
3)，优选1:(1
‑
2)，所介电调控填料与树脂基体的质量比为(0.1
‑
1):1。
[0015]优选地，所述搅拌的处理时长为1
‑
2h，所述超声分散的处理时长为30
‑
60min。
[0016]优选地，所述纤维织物为石英纤维、玻璃纤维、聚酰亚胺纤维、芳纶纤维、PBO纤维中的一种。
[0017]优选地，所述树脂基体与纤维织物的质量比为(0.3
‑
0.6):1，所述涂覆的次数为1
‑
3次。
[0018]优选地，所述真空除溶剂的方法为：在自然环境下溶剂挥发24
‑
48h后，在真空度小于
‑
0.1MPa的真空烘箱中烘干1
‑
24h，烘箱温度为60
‑
100℃。
[0019]优选地，所述按照预设方式裁剪、铺层，并进行真空升温固化，是指将所述介电调控纤维织物预浸料通过手工铺覆方式在模具上进行铺层，并在铺覆完成后的纤维织物上表面铺覆有孔隔离膜、透气棉毡和真空袋，利用真空辅助设备抽真空，并进行升温固化。
[0020]优选地，所述抽真空的真空度为
‑
0.09～
‑
0.1MPa。
[0021]优选地，所述升温固化采用阶梯式升温固化，固化温度为80
‑
240℃，总固化时间为4
‑
10h。
[0022]与现有技术相比，本专利技术方法的优异效果在于：
[0023](1)本专利技术利用树脂/纤维织物预浸料制备技术，并通过调控树脂基体中介电调控粒子的含量以及相关工艺参数，制备获得介电调控纤维增强树脂基复合材料。
[0024](2)本专利技术实现填料粒子与树脂基体、纤维织物的结合，以及填料粒子在复合材料中的分散，实现在介电常数2.0
‑
6.0、介电损耗小于0.01的范围内可控调高或调低复合材料的介电性能，并且通过拟合确立填料含量与介电性能对应关系，进一步实现依据介电性能需求对复合材料进行精确调控及制备的目标；此外，所制备的介电调控复合材料同时具有较好的力学性能。
附图说明
[0025]下面结合附图对本专利技术进行说明：
[0026]图1是本专利技术的一种用于制备介电调控纤维增强树脂基复合材料的方法流程图。
[0027]图2为实施例1的二氧化钛填充介电调控纤维增强树脂基复合材料的SEM图像；
[0028]图3为实施例5的空心玻璃微球填充介电调控纤维增强树脂基复合材料的SEM图像；
[0029]图4A为实施例1的二氧化钛填充介电调控纤维增强树脂基复合材料介电性能变化及拟合结果图。
[0030]图4B为实施例5的二氧化钛填充介电调控纤维增强树脂基复合材料介电性能变化及拟合结果图。
具体实施方式
[0031]下面通过具体实例对本专利技术的方法进行详细说明，以下实例所述的方法如无特殊说明均为常规方法；所述材料和试剂如无特殊说明均可从商业途径获取。
[0032]在此需要特别说明的是，为了能够更为准确具体地描述本专利技术方法，以下实施例仅选择氰酸酯/石英纤维织物为代表制备复合材料，但本专利技术方法并不局限于此，其他树脂及纤维织物的复合材料同样可采用本方法来制备。
[0033]实施例1：将200g氰酸酯预聚体加入到200g丙酮中充分搅拌至树脂溶解，随后向该溶液中加入80g二氧化钛颗粒，机械搅拌1h后再进行超声处理30min得到混合悬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备介电调控纤维增强树脂基复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将树脂基体与溶剂混合，通过搅拌溶解配制成树脂溶液，随后将介电调控填料粒子添加至树脂溶液中，通过搅拌、超声分散步骤，制备得到树脂/填料混合分散液；将上述树脂/填料混合分散液均匀涂覆在纤维织物上，通过溶剂挥发、真空除溶剂步骤，制备得到介电调控纤维织物预浸料；将上述介电调控纤维织物预浸料按照预设方式裁剪、铺层，并进行真空升温固化成型，制备得到介电调控纤维增强树脂基复合材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述树脂基体为氰酸酯、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂中的至少一种；所述溶剂为丙酮、N
‑
N二甲基甲酰胺、N
‑
N二甲基乙酰胺、四氢呋喃中的至少一种；所述介电调控填料粒子为二氧化钛、钛酸钡、氧化铝、二氧化硅、空心玻璃微球中的至少一种。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述树脂基体与溶剂的质量比为1:(0.5
‑
3)。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所介电调控填料与树脂基体的质量比为(0.1
‑
1):1。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌的处理时长为1
‑
2h，所述超声分散的处理时长为30
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏飞，兰天，董立超，袁航，张春波，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：