一种结构吸波复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种结构吸波复合材料及其制备方法，所述结构吸波复合材料由上至下分为：上蒙皮、吸波泡沫芯层、下蒙皮；所述上蒙皮为玻璃纤维布和/或石英纤维布增强树脂基复合材料，所述下蒙皮为碳纤维布增强树脂基复合材料，所述吸波泡沫芯层由上至下分为单层结构的阻燃PMI泡沫片和单层或多层结构的阻燃吸波PMI泡沫片，所述吸波泡沫芯层双表面开有导流槽和孔。本发明专利技术所提供的一种结构吸波复合材料由上至下分为：透波性好的上蒙皮、吸波泡沫芯层、反射电磁波的下蒙皮，在三者的协同下，使本发明专利技术提供的结构吸波复合材料具有轻质、高强、阻燃性能好等优势，同时在1～40GHz具有较好的宽频吸波性能。宽频吸波性能。宽频吸波性能。

【技术实现步骤摘要】
一种结构吸波复合材料及制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料
，涉及一种结构吸波复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]为满足一些特殊领域的迫切的需求，研究人员对涂覆型、结构型等吸波材料开展了大量的研究和应用，而在当前材料轻量化趋势下，树脂基结构型吸波材料以其兼具承载和吸波的双重优势，备受关注。
[0003]类似三明治结构的树脂基吸波复合材料包括透波性好的上蒙皮、电磁波吸收材料构成的芯层以及反射电磁波的下蒙皮，为了实现电磁波更好的吸收，设计过程中需要让电磁波尽可能多的透过上蒙皮进入吸收层，反射层需尽可能多的反射电磁波而让吸收层进行二次吸收。蜂窝和泡沫是树脂基吸波复合材料主要的芯层，传统吸波蜂窝主要采用浸渍的方法，通过让吸收剂在蜂窝壁内充分沉积而达到吸波效果，但该方法制备的吸波材料具有明显的方向性。为了改善传统吸波蜂窝电磁特性和力学特性的方向性，专利CN112126114A采用了在吸波蜂窝中填充吸波硬质泡沫的方法。专利CN108749229A和专利CN11216422A也采用在普通蜂窝中填充吸波泡沫的方法，制备了一种三明治结构吸波复合材料，但在材料中仅泡沫具有吸波功能，蜂窝仅起到承载的作用。与蜂窝作为芯层的吸波复合材料相比，结构泡沫与面板的接触面积较大，不易脱落，且可满足多种成型工艺，做成复合材料板材后耐环境性能也较好，同时所制备吸波泡沫各方向的电磁特性和力学特性的差异性较小，因此近些年，结构吸波泡沫材料是吸波材料研究的热点。
[0004]作为复合材料的泡沫芯材的泡沫种类较多，有PMI泡沫、PVC泡沫、PUR泡沫、PET泡沫和PS泡沫等，其中PMI泡沫以其优越的性能和可满足多种复合材料成型工艺的特点，已成为结构吸波泡沫材料研究的重点。专利CN109280306A和CN103923337A公开了一种PMI复合泡沫吸波材料及制备方法，该泡沫均通过可发性聚甲基丙烯酰亚胺树脂颗粒发泡而成，但该方法制的泡沫密度大、泡沫不均匀、强度低，各个位置性能差异也较大。专利CN115304879A、CN114806052A和专利CN106939110A均采用二步法制备吸波PMI泡沫，即先制备吸波PMI泡沫预聚体，再通过高温发泡制备吸波PMI泡沫，通过该方法可获得密度可控，泡孔均匀，性能较好的吸波PMI泡沫。专利CN115284700A公开了一种轻质高强复合吸波泡沫板及制备方法，该吸波泡沫板中吸波泡沫层采用多层特定厚度PMI泡沫板和吸波胶液胶结而成，上蒙皮采用透波良好的长纤维树脂基增强复合材料，下蒙皮采用高强纤维增强树脂基复合材料，反射层为铝箔等，最后各层再通过低温固化低粘度环氧胶压制成复合吸波泡沫板，但由于纤维的杂乱分布，该方法制得的吸波泡沫具有明显的方向性，同时吸收剂混合于胶液中，导致胶液粘度增加，为保证粘接性能，会增加胶液用量，而且反射层和下蒙皮分开设计也进一步增加了板材的重量，同时，该复合材料板材的成型方式，使吸波泡沫难以保证在较大的构件如方舱表面，和其它构件一体化成型。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的结构吸波复合材料存在的缺陷，本专利技术的第一个目的是在于提供一种面密度低、面板粘接强度高、阻燃性能好、1～40GHz吸波性能优异且在入射角0
°
、30
°
两个方向电磁波吸收性能差异性降低的结构吸波复合材料。
[0006]本专利技术的第二个目的是在于提供一种成型方法简单、操作方便、适合生产大尺寸结构的结构吸波复合材料的制备方法。
[0007]为了实现上述技术目的，采用如下技术方案：
[0008]本专利技术了一种结构吸波复合材料，所述结构吸波复合材料由上至下分为：上蒙皮、吸波泡沫芯层、下蒙皮；所述上蒙皮为玻璃纤维布和/或石英纤维布增强树脂基复合材料，所述下蒙皮为碳纤维布增强树脂基复合材料，所述吸波泡沫芯层由上至下分为单层结构的阻燃PMI泡沫片和单层或多层结构的阻燃吸波PMI泡沫片，所述吸波泡沫芯层双表面开有导流槽和孔。
[0009]本专利技术所提供的一种结构吸波复合材料由上至下分为：透波性好的上蒙皮、吸波泡沫芯层、反射电磁波的下蒙皮，在三者的协同下，使本专利技术提供的结构吸波复合材料具有轻质、高强、阻燃性能好等优势，同时在1～40GHz具有较好的宽频吸波性能。
[0010]在本专利技术中，为了使吸波泡沫芯层与吸波泡沫芯层更好的结合，本专利技术于吸波泡沫芯层双表面开有导流槽和孔，从而使其与上蒙皮、下蒙皮更好的结合。
[0011]优选的方案，所述阻燃PMI泡沫片，厚度为1～3mm，泡沫密度为100kg/m3～200kg/m3，泡沫孔径为0.2mm～0.6mm。
[0012]本专利技术中的吸波泡沫芯层的表层为阻燃PMI泡沫片，阻燃PMI泡沫介电常数很低，可起到很好的透波效果，对整体吸波效果影响较小，表层设置泡沫孔径为0.2mm～0.6mm的阻燃PMI泡沫，能提供优异的面板粘接效果。若孔径小于0.2mm，面板剥离较弱，若孔径大于0.6mm则持胶量太高，会增加面密度。
[0013]专利技术人发现，表层采用阻燃PMI泡沫片，可以确保与面板的结合，同时也可以很好的与阻燃吸波PMI泡沫片结合，而若所述吸波泡沫芯层只采用阻燃PMI泡沫片，则会降低整体吸波性能，若是所述吸波泡沫芯层只采用阻燃吸波PMI泡沫片，则会由于阻燃吸波PMI泡沫中含颗粒吸收剂，泡孔也较小，面板容易脱落。
[0014]优选的方案，所述阻燃吸波PMI泡沫片为多层结构，其中层数≥2，任意一层阻燃吸波PMI泡沫片的厚度为1～30mm。
[0015]优选的方案，所述多层结构的阻燃吸波PMI泡沫片，吸波第N层阻燃PMI泡沫片与第N+1层阻燃吸波PMI泡沫片的输入阻抗Z
N
与第N+1层阻燃吸波PMI泡沫片的本征阻抗η
N+1
相等。
[0016]在本专利技术中所述阻燃吸波PMI泡沫每层厚度可以相同也可以不同；所述每片阻燃吸波PMI泡沫吸收剂含量可以相同也可不同；层与层之间的胶膜阻值可采用相同阻值也可不同，只需满足上述设计原则即行。
[0017]优选的方案，所述阻燃吸波PMI泡沫片的制备过程为：将50～100重量份甲基丙烯酸、50～100重量份份甲基丙烯腈、2～7重量份聚甲基丙烯酸甲酯、0.5～20份电磁波吸收剂、10～30重量份阻燃剂、3～7重量份叔丁醇、3～5重量份甲酰胺、5～12重量份异丙醇、0.2～2重量份甲基丙烯酸烯丙酯、0.2～0.7重量份过氧化引发剂、0.1～0.3重量份甲基丙烯酸
锌、0.01重量份对苯二酚混合均匀后，经30℃～40℃恒温聚合200h～230h成固体预聚体后，再经140℃～210℃发泡5～8h获得阻燃吸波PMI泡沫，切片获得阻燃吸波PMI泡沫片。
[0018]在实际操作过程中，采用上述方法所制备获得整块阻燃吸波PMI泡沫后，采用经普通龙门锯切割成片材切割成片材即得阻燃吸波PMI泡沫片。
[0019]进一步的优选，所述阻燃剂为N
‑
P系液体阻燃剂，优选为甲膦酸二甲酯、甲膦酸二乙酯中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构吸波复合材料，其特征在于：所述结构吸波复合材料由上至下分为：上蒙皮、吸波泡沫芯层、下蒙皮；所述上蒙皮为玻璃纤维布和/或石英纤维布增强树脂基复合材料，所述下蒙皮为碳纤维布增强树脂基复合材料，所述吸波泡沫芯层由上至下分为单层结构的阻燃PMI泡沫片和单层或多层结构的阻燃吸波PMI泡沫片，所述吸波泡沫芯层双表面开有导流槽和孔。2.根据权利要求1所述的一种结构吸波复合材料，其特征在于：所述阻燃PMI泡沫片，厚度为1～3mm，泡沫密度为100kg/m3～200kg/m3，泡沫孔径为0.2mm～0.6mm。3.根据权利要求1所述的一种结构吸波复合材料，其特征在于：所述阻燃吸波PMI泡沫片为多层结构，其中层数≥2，任意一层阻燃吸波PMI泡沫片的厚度为1～30mm；所述多层结构的阻燃吸波PMI泡沫片，吸波第N层阻燃PMI泡沫片与第N+1层阻燃吸波PMI泡沫片的输入阻抗Z
N
与第N+1层阻燃吸波PMI泡沫片的本征阻抗η
N+1
相等。4.根据权利要求1所述的一种结构吸波复合材料，其特征在于：所述阻燃吸波PMI泡沫片的制备过程为：将50～100重量份甲基丙烯酸、50～100重量份份甲基丙烯腈、2～7重量份聚甲基丙烯酸甲酯、0.5～20份电磁波吸收剂、10～30重量份阻燃剂、3～7重量份叔丁醇、3～5重量份甲酰胺、5～12重量份异丙醇、0.2～2重量份甲基丙烯酸烯丙酯、0.2～0.7重量份过氧化引发剂、0.1～0.3重量份甲基丙烯酸锌、0.01重量份对苯二酚混合均匀后，经30℃～40℃恒温聚合200h～230h成固体预聚体后，再经140℃～210℃发泡5～8h获得阻燃吸波PMI泡沫，切片获得阻燃吸波PMI泡沫片。5.根据权利要求4所述的一种结构吸波复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为N
‑
P系液体阻燃剂，优选为甲膦酸二甲酯、甲膦酸二乙酯中的至少一种。6.根据权利要求4所述的一种结构吸波复合材料，其特征在于：所述电磁波吸收剂为磁性碳纤维和Cu/Co/C复合吸收剂组成的混合吸收剂，所述电磁波吸收剂中，按重量比计，磁性碳纤维：Cu/Co/C复合吸收剂＝1：0.1～10。7.根据权利要求6所述的一种结构吸波复合材料，其特征在于：所述Cu/Co/C复合吸收剂的制备方法为：首先将50～70份硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小忠，鲁先孝，袁杰，宋国民，杨顺铭，丁出，严立专，李威，周晓琴，
申请(专利权)人：湖南博翔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：