一种混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料及其制备方法，该吸波材料为一多功能层叠加型结构，该结构由外至内依次包括第一介质层、吸收层、第二介质层和反射层，所述第一介质层由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，所述吸收层由连续碳化硅纤维增强树脂基复合材料构成，所述第二介质层由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，所述反射层由碳纤维增强树脂基复合材料构成。该吸波材料的制备方法为：先选取满足各功能层的各种纤维；然后以树脂为基体，按照各功能层叠加顺序和厚度，采用树脂基复合材料成型工艺制得本发明专利技术的吸波材料。本发明专利技术的吸波材料具有结构简单、参数宽容度好、易于成型、吸波功能优良和材料成本低廉等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到结构吸波材料领域，具体涉及混杂增强纤维树脂基夹层结构的吸波材料及其制备方法。
技术介绍
目前较为成熟的吸波材料结构包括Salisbury屏、DallerAach屏、Jaumman吸波体、多层匹配结构等。其中Salisbury屏吸收体吸收频段窄；DallerAach吸收体受目前材料电磁参数频散效应的限制，难以实现宽频吸收Jaumarm吸收体设计简单，吸收频段宽， 但材料厚度较大是其主要缺陷；多层匹配吸波材料吸收频段宽，但是设计难度大，并且具有不同介电性能的材料制备较为困难。可见，现有吸波材料均存在一定不足。另外，从结构吸波材料研究现状来看，目前较为常用的方法是在复合材料中添加雷达吸收剂实现其吸波性能，吸收剂的添加会导致复合材料力学性能的恶化以及密度增加等不良影响，并且材料吸波性能的稳定性也难以保证。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种参数宽容度好、吸波功能优良、材料强度及模量高、集吸波和承载功能于一体的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，并相应提供制备该树脂基夹层结构吸波材料的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案一种混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，为一多功能层叠加型结构，该结构由外至内依次包括第一介质层、吸收层、第二介质层和反射层，所述第一介质层由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，所述吸收层由连续碳化硅纤维增强树脂基复合材料构成，所述第二介质层由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，所述反射层由碳纤维增强树脂基复合材料构成。上述的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，吸收层中连续碳化硅纤维的电阻率优选为0. 6 Ω · cm 1 Ω · cm。作为对上述技术方案的进一步改进，第一介质层的厚度优选为2. 2mm 2. 4mm，吸收层的厚度优选为0. 34mm 0. 38mm，第二介质层的厚度优选为2. 3mm 2. 5mm,反射层的厚度优选为0. 5mm 1. 0mm。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供上述混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料的制备方法，包括以下工艺步骤(1)选取满足各功能层要求的玄武岩纤维布、连续碳化硅纤维布和碳纤维布；(2)以树脂为基体，按照各功能层叠加顺序和厚度，采用树脂基复合材料成型工艺，制得混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料。作为对上述技术方案的进一步改进，所述树脂优选是指环氧树脂、不饱和聚酯或丙烯酸树脂，与此相配套的优选的树脂基复合材料成型工艺为手糊成型工艺。作为对上述技术方案的进一步改进，所述树脂优选是指环氧树脂、不饱和聚酯或酚醛树脂，与此相配套的优选的树脂基复合材料成型工艺为模压成型工艺。与现有技术相比，本专利技术的优点在于本专利技术的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，具有多功能层叠加型结构，各功能层采用不同的增强纤维，使得各功能层的介电性能呈梯度分布，并具有优良的匹配特性， 电磁波能够尽量入射到吸波材料内部并被有效吸收，使得本专利技术无需添加另外的雷达吸收剂，就能较好地实现吸波功能；同时，各功能层分别采用玄武岩纤维、连续碳化硅纤维和碳纤维充当增强材料，使得该吸波材料具有较好的韧性和强度，能够提供承载功能，尤其是介质层采用玄武岩纤维，使得吸波材料的强度和模量大大提高，因此，本专利技术的吸波材料集吸波和承载功能于一体；而且，充当介质层增强材料的玄武岩纤维，以及充当反射层增强材料的碳纤维，均可采用成熟的工业化纤维产品，因此，能大大降低材料成本。此外，由于本专利技术吸波材料的特殊结构可以在厚度较小的情况下实现宽频吸波特性，这便能有效减轻产品重量，满足部件的轻量化需求。由于本专利技术的吸波材料结构相对简单，其原料来源广泛，通过现有常规的树脂基复合材料成型工艺即可制备成型，整个制备工艺步骤简单，可有效应用于工业化生产。附图说明图1为本专利技术的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料的结构示意图；其中，1、第一介质层；2、吸收层；3、第二介质层；4、反射层。图2为实施例1制备的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料的反射率曲线图。图3为实施例2制备的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料的反射率曲线图。具体实施例方式下面结合具体实施例及附图对本专利技术作进一步的说明。实施例1如图1所示，一种本专利技术的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，为一多功能层叠加型结构，该结构由外至内依次包括第一介质层1、吸收层2、第二介质层3和反射层4， 其中，第一介质层1由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，玄武岩纤维为增强纤维，第一介质层1总厚度为2. 3mm ；吸收层2由连续碳化硅纤维增强树脂基复合材料构成，连续碳化硅纤维为增强纤维，其电阻率为0. 81 Ω · cm,吸收层2总厚度为0. 35mm ；第二介质层3 由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，玄武岩纤维为增强纤维，第二介质层3总厚度为2.4mm ；反射层4由碳纤维增强树脂基复合材料构成，T300碳布为增强纤维，反射层总厚度为 0. 6mmο制备本实例的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料的方法，包括以下具体工艺步骤(1)选取满足各功能层要求的玄武岩纤维布、T300碳布和连续碳化硅纤维布；(2)以酚醛树脂为基体，采用模压成型工艺成型树脂基复合材料，具体步骤是将酚醛树脂与丙酮按照质量比1 1配制成酚醛树脂溶液，然后将酚醛树脂溶液均勻刷涂在上述各种纤维布上，室温晾置Mh，制成预浸料；将预浸料修剪成ISOmmX 180mm,按照铺层顺序和各层厚度，将预浸料铺入钢模中，以2V Mn的升温速率升温至80°C，加压1. 5MPa，然后再以2V /min的升温速率升温至150°C保压2h，自然冷至室温脱模，得到混杂纤维(玄武岩纤维、碳化硅纤维和碳纤维)增强树脂基夹层结构吸波材料。经过上述步骤制得的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料的实测反射率曲线如图2所示，力学性能如下表1所示。由测试结果可见，实施例1制备的吸波材料的反射率在8GHz 18GHz均小于-10dB，而力学性能与普通玻璃钢材料相当，尤其是弯曲强度和模量很高，因此，本实施例的吸波材料具有较好的承载和吸波功能。表1 模压工艺制备的树脂基夹层结构的吸波材料力学性能权利要求1.一种混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，其特征在于，所述吸波材料为一多功能层叠加型结构，该结构由外至内依次包括第一介质层、吸收层、第二介质层和反射层， 所述第一介质层由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，所述吸收层由连续碳化硅纤维增强树脂基复合材料构成，所述第二介质层由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，所述反射层由碳纤维增强树脂基复合材料构成。2.根据权利要求1所述的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，其特征在于所述吸收层中连续碳化硅纤维的电阻率为0. 6 Ω · cm 1 Ω · cm。3.根据权利要求1或2所述的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，其特征在于 所述第一介质层的厚度为2. 2mm 2. 4mm，所述吸收层的厚度为0. 34mm 0. 38mm，所述第二介质层的厚度为2. 3mm 2. 5mm，所述反射层的厚度为0. 5mm 1. 0mm。4.一种如权利要求1 3中任一项所述的混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料的制备方法，包括以下工艺步骤(1)选取满足各功能层要求的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，其特征在于，所述吸波材料为一多功能层叠加型结构，该结构由外至内依次包括第一介质层、吸收层、第二介质层和反射层，所述第一介质层由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，所述吸收层由连续碳化硅纤维增强树脂基复合材料构成，所述第二介质层由玄武岩纤维增强树脂基复合材料构成，所述反射层由碳纤维增强树脂基复合材料构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海韬，程海峰，周永江，郑文伟，楚增勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43