一种镀铝玄武岩纤维雷达罩用编织物及其制备方法与流程

本技术涉及雷达罩材料，更具体地说，它涉及一种镀铝玄武岩纤维雷达罩用编织物及其制备方法。

背景技术：

1、雷达罩是用于保护雷达天线系统免受外部环境影响的电磁透波结构，广泛应用于航空、航天、气象和军事等领域。雷达罩不仅需要具备优异的电磁波透过性能，还需要具有良好的力学强度、耐候性和轻量化特性。纤维增强复合材料因其比强度高、比模量高、透波性能好等优点，已成为雷达罩制造的主流材料。近年来，镀铝玄武岩纤维因其兼具玄武岩纤维的高模量、耐高温、无毒无害特性以及铝层的高电导率，成为低成本、高可靠性雷达罩编织基材的研究热点。主流工艺采用平纹或斜纹机织或三维织造方式，配套热压固化环氧树脂或双马来酰亚胺树脂基体。国际标准iec61000-4-21与gjb2926a-2018对雷达罩屏蔽效能离散性、区域均匀性提出了明确要求。

2、然而，镀铝玄武岩纤维的铝镀层厚度仅300±30nm，在织造过程中因经纱张力、综框摩擦、筘齿挤压等机械作用，极易发生局部刮擦、微裂纹甚至剥落，导致导电通路中断，且各纤维所受机械应力不均，镀层损伤呈随机性，造成编织物不同区域屏蔽效能离散度大，实测标准差达±4.2db，无法满足gjb2926a-2018对屏蔽效能离散性和区域均匀性的限值要求，现有浸润剂技术虽能改善纤维集束性，但未针对镀层损伤导致屏蔽效能不均的问题进行有效解决。

技术实现思路

1、为了解决屏蔽效能离散度大、区域均匀性差的问题，本技术提供一种镀铝玄武岩纤维雷达罩用编织物及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种镀铝玄武岩纤维雷达罩用编织物，采用如下的技术方案：

3、一种镀铝玄武岩纤维雷达罩用编织物，由若干经过预处理的镀铝玄武岩纤维织造而成，所述预处理为上浆液预处理，上浆液包括水性丙烯酸酯乳液、非线性导电填料和铝缓蚀剂，所述非线性导电填料为改性银纳米线。

4、通过采用上述技术方案，水性丙烯酸酯乳液作为上浆剂的主体，能够均匀包覆于镀铝玄武岩纤维表面，形成一层保护膜，有效减少织造过程中机械摩擦对铝镀层的直接损伤。同时，上浆液中添加的非线性导电填料改性银纳米线，能够在纤维镀层发生微裂纹时，通过其自身良好的导电性搭建新的导电通路，从而有效弥补因镀层损伤造成的导电性能下降，保证了编织物整体的导电稳定性，铝缓蚀剂的添加则能够抑制铝镀层在后续加工或使用环境中可能发生的电化学腐蚀，进一步保护了铝镀层的完整性。通过上述组分的协同作用，显著提高了编织物的导电稳定性、耐腐蚀性和界面结合性能。

5、优选的，所述改性银纳米线的添加量为上浆液总固含量的0.8-1.2wt%，所述铝缓蚀剂的添加量为上浆液总固含量的0.3-0.8wt%。

6、通过采用上述技术方案，控制改性银纳米线和铝缓蚀剂的添加量，既能够确保形成有效的导电网络和缓蚀效果，又能避免过量添加导致上浆液粘度过大、成膜性下降或影响纤维与基体树脂的界面结合性能。

7、优选的，所述改性银纳米线的制备方法，包括以下步骤：将银纳米线分散于乙醇中，添加含氨基的硅烷偶联剂，于60-80℃下回流4-8h，离心洗涤，得到氨基化银纳米线，将氨基化银纳米线分散于乙醇溶液中，加入正硅酸乙酯和氨水，30-35℃下反应4-5h，离心洗涤，获得改性银纳米线，所述银纳米线与含氨基的硅烷偶联剂的质量比为1:(0.3-0.8)，所述氨基化银纳米线与正硅酸乙酯的质量比为1:(1-5)。

8、通过采用上述技术方案，首先利用含氨基的硅烷偶联剂对银纳米线进行表面修饰，引入氨基官能团，再通过溶胶-凝胶法在其表面包覆一层二氧化硅绝缘层，二氧化硅绝缘层能够有效防止银纳米线在浆料中直接接触而发生团聚，提高其分散稳定性，同时避免银纳米线过度导通造成编织物整体导电性过强而影响雷达罩的透波性能，实现了非线性导电的特性。

9、优选的，所述银纳米线的直径为20-40nm，长径比为200-260，改性银纳米线的二氧化硅绝缘层厚度为2-10nm。

10、通过采用上述技术方案，具有高长径比的银纳米线更容易在纤维表面形成高效的导电网络，而合适的绝缘层厚度既保证了良好的绝缘效果和分散性，又不会过度削弱银纳米线的导电能力，从而确保了其在镀层损伤时能够有效发挥桥接导通作用。

11、优选的，所述水性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：将复合乳化剂和水混合后，升温至溶解均匀后降温，加入苯乙烯单体和甲基丙烯酸甲酯单体，升温至80℃，滴加引发剂和缓冲剂水溶液，反应至无明显回流后保温1h，滴加预乳化处理后的丙烯酸丁酯单体和丙烯酸单体，并补加引发剂和缓冲剂水溶液，滴加完毕后保温1h，降温，调节ph为8-9，获得水性丙烯酸酯乳液，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯与丙烯酸的质量比为(10-20):(10-20):(15-25):(2-8)。

12、通过采用上述技术方案，制备得到的水性丙烯酸酯乳液具有固含量高、粒径分布均匀、成膜性好、粘附力强等优点，硬单体苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯赋予聚合物骨架刚性，软单体丙烯酸丁酯提供柔韧性，而丙烯酸单体的引入则为乳液提供了羧基官能团，使其在碱性条件下具有水溶性，并且羧基还能与纤维表面的铝层或后续处理的基体树脂发生化学键合，显著提高界面结合强度，此外，通过调节ph为8-9，确保了乳液在储存和使用过程中的稳定性。

13、优选的，所述上浆液还包括磁性吸波填料，所述磁性吸波填料为fe3o4/sio2核壳纳米粒子，fe3o4/sio2核壳纳米粒子的添加量为上浆液总固含量的2-5wt%。

14、通过采用上述技术方案，fe3o4/sio2核壳纳米粒子作为一种磁性吸波材料，能够赋予编织物电磁波吸收能力，从而在保证透波性能的基础上，对特定频段的杂波进行吸收，提升雷达罩的电磁兼容性，sio2壳层能够有效隔离fe3o4粒子之间的磁性团聚，并提高与水性丙烯酸酯乳液的相容性。

15、优选的，所述fe3o4/sio2核壳纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：将fecl3·6h2o和feso4·7h2o溶于水中，氮气保护下滴加氨水，50-70℃反应1-2h后，分离洗涤后获得fe3o4粒子，将fe3o4粒子分散于乙醇溶液中，加入正硅酸乙酯和氨水，25-35℃下反应4-6h，分离洗涤，获得fe3o4/sio2核壳纳米粒子，所述fecl3·6h2o与feso4·7h2o的摩尔比为(1.8-2.2):1，所述fe3o4粒子与正硅酸乙酯的质量比为1:(1-4)。

16、通过采用上述技术方案，采用共沉淀法制备出超顺磁性的fe3o4纳米粒子，并通过溶胶-凝胶法在其表面包覆sio2壳层，该方法制得的核壳粒子尺寸均匀、磁性适中，适合作为雷达罩编织物的功能性填料。

17、第二方面，本技术提供一种镀铝玄武岩纤维雷达罩用编织物的制备方法，采用如下的技术方案：

18、一种镀铝玄武岩纤维雷达罩用编织物的制备方法，包括以下步骤：

19、将非线性导电填料和铝缓蚀剂分散于水性丙烯酸酯乳液中，调节ph为7.5-8.5，分散均匀，获得上浆液；

20、将镀铝玄武岩纤维浸渍上浆液后烘干，获得上浆纤维；

21、使用上浆纤维进行织造，并热压固化，获得雷达罩用编织物。

22、通过采用上述技术方案，首先将各组分在水性丙烯酸酯乳液中均匀混合，制备成均一稳定的上浆液，随后将镀铝玄武岩纤维浸渍于上浆液中，使上浆液均匀包覆在纤维表面，烘干后形成一层牢固的、含功能性填料的保护膜，最后，使用经过预处理的纤维进行织造，并在热压下固化成型，从而获得具有优异导电稳定性、耐腐蚀性和界面结合性能的雷达罩用编织物。

23、优选的，所述浸渍过程中施加0.6-0.8t的轴向磁场。

24、通过采用上述技术方案，在纤维浸渍上浆液的过程中施加轴向磁场，可以使上浆液中的磁性吸波填料fe3o4/sio2核壳纳米粒子沿磁场方向发生定向排列，这种定向排列不仅能最大化地利用磁性填料的各向异性吸波性能，还能避免其发生团聚，使得编织物整体的吸波性能和力学性能更加均匀。

25、优选的，所述热压固化的温度为170-190℃，时间为1.5-2h。

26、通过采用上述技术方案，在此温度和时间条件下，水性丙烯酸酯乳液能够充分交联固化，形成致密的保护膜，同时该温度不会对铝镀层或玄武岩纤维本体造成热损伤，固化后的上浆层能够紧密地粘附在纤维表面，有效提升纤维的集束性和耐磨性。

27、综上所述，本技术具有以下有益效果：

28、1、本技术采用含有水性丙烯酸酯乳液、非线性导电填料和铝缓蚀剂的上浆液对镀铝玄武岩纤维进行预处理，水性丙烯酸酯乳液形成保护膜减少机械损伤，改性银纳米线在镀层损伤时构建导电通路，铝缓蚀剂抑制电化学腐蚀，三者协同作用，显著提高了编织物的导电稳定性和耐腐蚀性。

29、2、本技术中优选采用氨基硅烷偶联剂改性并包覆二氧化硅绝缘层的银纳米线，既保证了其在浆料中的分散稳定性，又实现了非线性导电特性，避免了过度导通对透波性能的影响。

30、3、本技术的方法通过在浸渍过程中施加轴向磁场，实现了磁性吸波填料的定向排列，进一步提升了编织物吸波性能的均匀性和整体效能。