一种吸波复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于吸波材料领域，具体涉及一种吸波复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.吸波材料是指能够对入射的电磁波进行吸收衰减，使电磁能转化为热能耗散掉或使电磁波通过干涉效应避免电磁波的反射或穿过材料。发展轻质高强的吸波材料在隐身和电磁兼容等领域具有重要意义。
3.要提高微波吸收材料的效能，应该构建能够产生多重损耗机制的微波吸收材料，可以使尽量多的电磁波进入材料内部进行衰减，从而实现强吸收、宽频带和耐高温等要求，并得到性能优异的微波吸收材料。根据电磁学理论，电磁波损耗取决于通过材料本征的介电损耗和磁损耗能力，通过良好的阻抗匹配能力从而改变材料的吸波能力。
4.现有技术中常采用泡沫填充蜂窝夹芯材料制备吸波复合材料。
5.cn108749229a公开了一种三明治结构吸波复合材料及制备方法，由中间层以及上下两侧的蒙皮构成的一体化三明治结构体，中间层为由碳纳米管/纤维素吸波泡沫填充的蜂窝材料，上蒙皮为具有电磁波透射特性的石英纤维布增强树脂材料，下蒙皮为具有电磁波反射特性的碳纤维布增强树脂材料。该结构型复合材料材料存在面
‑
芯界面，出现分层现象，且蜂窝、泡沫与树脂的在高温下的热匹配性难。
6.cn110588093a公开了一种吸波复合材料飞行器翼面部件及其制备方法。该部件由上吸波件、下吸波件和承力部分组成。其中上吸波件和下吸波件均为由透波纤维增强复合材料层、吸波层、屏蔽底层组成的三层结构。但是其吸波剂涂覆在织物表面，使得吸波剂留于织物的表面，存在吸波剂团聚、分散不均匀等问题，影响材料的吸波性能。
7.cn202010527940.1公开了一种轻质复合吸波材料及其制备方法，包括磁性粉体和轻质基体，轻质基体由中空结构的微球与粘结剂复合而成，磁性粉体分散在微球之间。所述制备方法包括步骤：(1)配备轻质基体溶液：将溶剂与粘结剂混合搅拌均匀至完全分散，然后加入微球；将粘结剂和微球在溶剂中搅拌分散均匀形成轻质基体溶液；(2)制备轻质复合吸波材料：将磁性粉体加入步骤(1)得到的轻质基体溶液中，搅拌使磁性粉体均匀分散，固化除去溶剂得到所述轻质复合吸波材料。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种轻质夹层结构型吸波复合材料及其制备方法。
9.实现本发明目的的技术解决方案为：一种轻质夹层结构型吸波复合材料，包括透波层、反射层，以及设置在透波层和反射层之间的吸波层；吸波层包括依次叠放的多层吸波中空织物复合材料，每层吸波中空织物复合材料包括中空织物和填充在中空织物空腔内的分散有吸波剂的树脂。
10.进一步的，所述透波层为纤维增强材料中空织物，玻璃纤维布，石英纤维布，芳纶纤维布，聚酰亚胺纤维布或短切毡。
11.进一步的，所述吸波剂为电损耗和磁损耗吸波剂的至少一种。
12.进一步的，电损耗吸波剂为碳化硅纤维、石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管或导电高聚物；
13.磁损耗吸波剂为铁氧体、羰基铁粉或磁性金属晶须。
14.进一步的，中空织物的夹芯结构为“8”型、“w”型、“v”型、“π”型、“o”型、
“ⅱ”
型或
“ⅹ”
型，中空织物高度为5
‑
30mm，中空织物的面密度为500g/
㎡
～2500g/
㎡
。
15.进一步的，每层吸波中空织物复合材料的树脂含量为30～60％，吸波剂和树脂的比例为0.5％～20％。
16.进一步的，树脂为环氧树脂、不饱和树脂、聚芳炔树脂、双马来酰亚胺树脂、腈基树脂、聚苯醚和氰酸脂树脂。
17.进一步的，中空织物空腔内还填充有吸波泡沫材料。
18.一种上述的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
19.步骤(1)：准备材料：中空织物、纤维布、树脂和吸波剂；
20.步骤(2)：制备吸波树脂：将电损耗性或磁损耗型吸波剂按照一定比例分散混合至树脂中并搅拌均匀，得到吸波树脂；
21.步骤(3)：制备单层吸波中空织物复合材料：在模具表面依次铺放纤维布、中空织物，采用真空导流成型工艺将吸波树脂与织物复合制备成电损耗性或磁损耗型的单层吸波中空织物复合材料；
22.步骤(4)：制备轻质夹层结构型吸波复合材料：将反射层、多个单层吸波中空织物复合材料、透薄层依次铺放，采用袋压或模压或热压罐方法制备成型。
23.进一步的，步骤(3)中将吸波树脂与织物复合之间还包括如下步骤：向中空织物的空腔内填充泡沫材料。
24.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
25.本发明通过将吸波剂溶在树脂中，将吸波树脂加入到中空织物的空腔内，由此制备的多层吸波中空织物复合材料种的吸波剂分散均匀，使得中空织物制备的轻质夹层结构型吸波复合材料整体性能优异，不存在界面性，具有轻质高强、抗分层、抗冲击的优良性能，可根据电性能和力学性能要求进行设计设计不同的铺层结构，以实现电性能、力学性能兼容，并满足其成型工艺可行性；制成各种形状复杂的部件，既能减轻结构质量，又能提高有效载荷，且在高温时热稳定性高。
附图说明
26.图1为本发明的复合材料结构示意图。
27.附图标记说明：
[0028]1‑
反射层，2
‑
吸波层，3
‑
透波层。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0030]
本发明提供一种轻质夹层结构型吸波复合材料及其制备方法，克服了现有技术的不足，提供一种兼顾吸收频段宽、吸收强度高、结构强度高、重量轻的轻质夹层吸波复合材
料，该轻质夹层结构型吸波复合材料的制备方法，工艺简单、操作方便。
[0031]
实施例1
[0032]
如图1所示，一种轻质夹层结构型吸波复合材料由透波层3、吸波层2和反射层1组成。
[0033]
其中透波层的纤维增强材料为玻璃纤维布，吸波层由3层吸波中空织物复合材料组成。3层吸波中空织物复合材料中的每一层吸波中空织物复合材料中的吸波剂为磁损耗型，为铁氧体。每层吸波中空织物复合材料由吸波剂、中空织物、树脂基体三部分构成。
[0034]
树脂基体可以为环氧树脂。中空织物复合材料的树脂含量为50％。
[0035]
中空织物的夹芯结构为“8”型、中空织物高度为25mm。中空织物的面密度为1500g/
㎡
。
[0036]
实施例2
[0037]
本实施例的一种轻质夹层结构型吸波复合材料由透波层3、吸波层2和反射层1组成。透波层的纤维增强材料为中空织物、石英纤维布、芳纶纤维布、短切毡等织物。
[0038]
吸波层2由2层吸波中空织物复合材料组成。2层吸波中空织物复合材料可由磁损耗型吸波中空织物复合材料或电损耗型吸波中空织物复合材料一种或多种组成。吸波中空织物夹层复合材料由吸波剂、中空织物、树脂基体三部分构成。
[0039]
吸波剂是电损耗和磁损耗吸波剂的至少一种。电损耗吸波剂可以为碳化硅纤维、石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、导电高聚物，磁损耗吸波剂可以为铁氧体、羰基铁粉、磁性金属晶须。
[0040]
中空织物的夹芯结构为“w”型、“v”型、“π”型、“o”型、
“ⅱ”
型或
“ⅹ”
型等形式，中空织物高度为5
‑
30mm。中空织物的面密度为500g/
㎡
～2500g/
㎡
。
[0041]
树脂基体为双马来酰亚胺树脂(bmi)、聚苯醚(ppo)和氰酸脂树脂(ce)。
[0042]
中空织物复合材料的树脂含量为30～60％。
[0043]
实施例3
[0044]
本实施例提出一种轻质夹层结构型吸波复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0045]
(1)材料准备：准备不同规格的中空织物、纤维布、树脂、吸波剂等原材料；
[0046]
(2)吸波树脂配置：按照一定比例将电损耗性或磁损耗型吸波剂分散混合至树脂中并搅拌均匀；
[0047]
(3)制备单层吸波中空复合材料：在模具表面依次铺放纤维布、中空织物，采用真空导流成型工艺将吸波树脂与织物复合制备成电损耗性或磁损耗型的吸波中空织物复合材料；
[0048]
(4)制备轻质夹层结构型吸波复合材料：将反射层、吸波层、透薄层依次铺放，采用袋压方法制备成型。
[0049]
实施例4
[0050]
本实施例与实施例3相比，步骤(3)中在采用真空导流成型工艺将吸波树脂与织物复合制备成电损耗性或磁损耗型的吸波中空织物复合材料之前还包括如下步骤：
[0051]
中空织物复合材料的空腔结构可根据使用要求进行预埋填充不同功能的泡沫材料，以实现隔热、隔音、阻抗匹配。
[0052]
实施例5
[0053]
本实施例与实施例3相比，不同之处在于步骤(4)中将反射层、吸波层、透薄层依次铺放后，采用模压或热压罐方法制备成型。