一种吸波复合材料的湿法模压成型方法技术

本发明专利技术提出的吸波复合材料的湿法模压成型方法的工艺步骤为：（１）配制树脂胶液，并分散均匀；（２）将纤维织物与配制好树脂胶液湿法接触成型也即湿法铺层定型，铺层过程中将产生的气泡排出；（３）将湿法铺层后的吸波复合材料在平板压机上进行模压、固化；其模压固化方式为：将定型后的复合材料在已预热至４０℃的平板压机上固化成型，在稳定的４０℃保温３０～４０分钟，继续升温至８０℃，稳定后保温４０～６０分钟，关闭压机加热装置，在保持压力不变的情况下，自然降温至５０℃以下时脱模，可得到吸波复合材料，模压过程全程施加１～２ＭＰａ。本发明专利技术可弥补现有成型方法所存在的局限性，改善吸波复合材料的耐海洋环境性能，提高吸波复合材料的重现性与可设计性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隐身功能材料
，主要提出一种吸波复合材料的湿法模压成型方法，涉及海洋环境下使用的吸波复合材料成型改进方法。
技术介绍
吸波复合材料是由具有不同电磁性能和力学性能的树脂基体、增强纤维、吸收剂等组成，一般将吸收剂按照一定规律分散在纤维(玻璃纤维、芳纶纤维、石英纤维等)增强树脂基体中成为一种兼具承载和吸波双重功能的多层梯度功能材料。梯度结构一般的设计为：最外层具有良好的透波性能，底层为全反射层以阻止雷达波束入射机体内部，中间为吸收散耗层。每一部分都按照介电梯度进行有效地电磁设计和力学性能设计，然后优化组合进而形成一个吸收损耗电磁波的有效结构。吸波复合材料同时具备一定的承载能力，可以成型为很多复杂的结构，能够作为舰船或飞机的结构部件使用。与金属相比，该材料具有明显的优势，成为目前雷达隐身材料技术发展领域主要发展方向之一。吸波复合材料目前的成型方法主要有接触成型法和预浸料模压成型法。这两种方法均具有较为明显的局限性。接触成型法优点是能够将吸收剂较为均匀地分散于基体树脂中，缺点是受人为因素影响很大，所制得的复合材料性能离散性大，无法满足苛刻环境(如海洋环境)下的长期使用要求；预浸料模压成型法一般采用具有不同介电常数的导电增强纤维与树脂制作预浸料，然后固体微波吸收剂分次加入预浸料中。该方法优点是受人为因素影响较小，所制得的吸波复合材料具有良好的重现性以及耐苛刻环境性能，缺点是固体微波吸收剂加入困难，需要多次填充。如：2005年27卷第1期《国防科技大学学报》中，曹义等人自制了三种不同电阻率的导电纤维并织成正交平纹布，选用酚醛树脂加入少量无水乙醇配成溶液，将三种平纹布浸入溶液中，晾干制成预浸料，然后进行铺层、模压，在180℃下固化得到吸波复合材料。所制得吸波复合材料弯曲强度为173MPa，弯曲模量为12.5GPa，加铝板背衬后能够在8.4GHz～18GHz范围内实现-10dB的吸收；台湾专利《薄壳形态的复材雷达吸波结构及其制造方法》(专利号：I258293)提出首先制造一种连续纤维预浸布，然后在连续纤维-->预浸布中采用多次添加吸收剂的办法，其间采用加热等方法使吸收剂渗透于预浸布，直至吸收剂体积含量达到10～25％，最后加温加压得到薄壳形复材。所制得的吸波结构复材厚度0.5mm～5mm，吸收频率在0.5～20GHz之间。由以上分析可知，接触成型法与预浸料模压成型法制作吸波复合材料存在各自的优点与局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的即是提出一种吸波复合材料的湿法模压成型方法，以弥补现有成型方法所存在的局限性，改善吸波复合材料的耐海洋环境性能，提高吸波复合材料的重现性与可设计性。本专利技术所提出吸波复合材料的湿法模压成型方法其工艺步骤为：1、配制树脂胶液，并分散均匀；2、将纤维织物与配制好的树脂胶液湿法接触成型也即湿法铺层定型，铺层过程中将产生的气泡排出；3、将湿法铺层后的吸波复合材料在平板压机上进行模压、固化；其模压固化方式为：首先将定型后的复合材料在已预热至40℃的平板压机上固化成型，在稳定的40℃保温30～40分钟，继续升温至80℃，稳定后保温40～60分钟，关闭压机加热装置，在保持压力不变的情况下，自然降温至50℃以下时脱模，可得到吸波复合材料，模压过程全程施压1～2MPa。所述树脂胶液是由树脂、中温固化剂以及不同种类的雷达波吸收剂通过高速分散器或超声分散仪等设备充分分散而成。所述树脂、中温固化剂、雷达波吸收剂及组份配比均为现在吸波复合材料中所采用的，如树脂可采用乙烯基酯树脂，中温固化剂可采用过氧化甲乙酮、过氧化环己酮等，雷达波吸收剂可为铁氧体、羰基铁粉、多晶体铁纤维、碳纳米管等。本专利技术成型方法的模压固化制度中，40℃保温平台设置的目的：增强材料中树脂充分预热，粘度降低，在一定压力下，多余树脂被排出而吸收剂被最大限度保留在材料体系内；在30～40分钟后，复合材料中树脂与吸收剂含量趋于稳定。40℃～80℃保压升温阶段：维持固化压力不变，温度由40℃升至80℃，在此过程中，部分树脂继续被挤出，随着温度升高，树脂分子内开始缓慢交联硬-->化，此阶段时间为20～25min；80℃保温平台区，树脂完全停止流动，树脂分子内交联密度逐渐增加复合材料体系能够充分固化，使增强材料与树脂间的界面稳定，提高材料耐海洋环境性能，此阶段时间为40～60min；后固化阶段，关闭压机加热装置，在保持压力不变的情况下自然冷却至50℃以下，此时复合材料充分得到固化，性能趋于稳定，此阶段时间为80～100min。本专利技术采用的湿法模压成型法是将目前广泛采用的接触成型与模压成型结合起来，克服了两种方法的局限性，不但能够准确控制吸收剂在基体材料中的分布，利于吸波复合材料的设计，而且制得的复合材料具有优异的力学性能以及耐复杂恶劣海洋环境性能。具体实施方式实施例1将乙烯基酯树脂、过氧化环己酮、吸收剂94RC按照表1称重混合，经高速分散机分散均匀(3000r/min，40min)。然后与已裁剪好的25层高强玻璃纤维织物(尺寸为：300mm×300mm)铺层定型，铺层过程中将产生的气泡尽量排出。将定型后复合材料在已预热至40℃的平板压机上固化成型。在40℃时，保温30分钟，然后升温至80℃，待温度稳定后保温40分钟。最后关闭压机加热装置，自然冷却至50℃以下时脱模，可得吸波复合材料。其间，始终保持压力1MPa。所制得的吸波复合材料厚度为4 mm，拉伸强度为420MPa，弯曲强度为331MPa，湿态弯曲强度保留率为88.6％，在8～18GHz下，RCS反射率平均值为-5dB。表1-->实施例2将乙烯基酯树脂、过氧化环己酮、吸收剂CB33按照表2规定称重混合，经超声分散仪分散均匀，然后与已裁剪好82层高强玻璃纤维织物(尺寸为：320mm×320 mm)铺层定型，铺层过程中将产生的气泡尽量排出。将定型后复合材料在已预热至40℃的平板压机上固化成型。在40℃时，保温40分钟，然后升温至80℃，待温度稳定后保温60分钟。最后关闭压机加热装置，自然冷却至50℃以下时脱模，可得吸波复合材料。其间，始终保持压力2MPa。所制得的吸波复合材料厚度为14mm，拉伸强度为432MPa，弯曲强度为367MPa，湿态弯曲强度保留率为89.2％，在8～18GHz下，RCS反射率平均值为-10dB。表2-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸波复合材料湿法模压成型方法，其特征是：本专利技术的工艺步骤为：　（１）、配制树脂胶液，并分散均匀；　（２）、将纤维织物与配制好树脂胶液湿法接触成型也即湿法铺层定型，铺层过程中将产生的气泡排出；　（３）、将湿法铺层后的吸波 复合材料在平板压机上进行模压、固化；其模压固化方式为：将定型后的复合材料在已预热至４０℃的平板压机上固化成型，在稳定的４０℃保温３０～４０分钟，继续升温至８０℃，稳定后保温４０～６０分钟，关闭压机加热装置，在保持压力不变的情况下，自然降温至５０℃以下时脱模，可得到吸波复合材料，模压过程全程施加１～２ＭＰａ。

【技术特征摘要】
1、一种吸波复合材料湿法模压成型方法，其特征是：本发明的工艺步骤为：(1)、配制树脂胶液，并分散均匀；(2)、将纤维织物与配制好树脂胶液湿法接触成型也即湿法铺层定型，铺层过程中将产生的气泡排出；(3)、将湿法铺层后的吸波复合材料在平板压机上进行模压、固化；其模压固...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建设，李想，桂林，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]