一種有機矽樹脂基耐熱透波複合材料及製備方法

2023-07-09 17:13:36

專利名稱：一種有機矽樹脂基耐熱透波複合材料及製備方法
技術領域：
本發明涉及的耐熱透波複合材料，所述輔助固化劑為環氧樹脂常用的高溫固化
劑，包括高溫胺類固化劑如三乙胺、三乙醇胺、間苯二胺、二胺基二苯甲烷、二胺基二苯碸、 咪唑類固化劑。
其中P0SS是η = 8 14中的一種
本發明涉及的耐熱透波複合材料的製備過程包含如下步驟第一步膠液製備將有機矽樹脂溶液、無機納米粒子及稀釋溶劑混合後，在超聲 波的作用下分散均勻；加入POSS及輔助固化劑，並攪拌均勻，得到改性有機矽膠液A。第二步預浸料製備按比例用膠液A均勻浸漬增強纖維，晾乾得到預浸料B。第三步固化成型按有機矽樹脂基複合材料常規成型方法成型得到製件C ；第四步後處理在400 700°C下，熱處理製件1 10分鐘得到本發明涉及的耐 熱透波複合材料。本發明涉及的耐熱透波複合材料承載能力及電磁性能優良，同時具有良好的耐高 溫性能，製造工藝簡單，成本低廉，特別適用於高速飛行的彈箭武器對高透波率、高耐熱性 及高強度的技術要求。
四

附圖1實施例一涉及耐熱透波複合材料的透波曲線
五具體實施例方式下面通過實施例對本發明涉及的技術方案進行進一步描述，但不作為對本發明保 護範圍的限制。對比例202g有機矽樹脂溶液(GR1320)，加入6. Ig氣相法納米SiO2 (A380)，加入45g甲苯 降低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時。將上述膠液浸漬181g石英玻璃布(B型石英 布，厚度為0. 2mm)，待溶劑揮發完全後，在110°C下預烘15分鐘。模壓，壓制條件為160°C下 2小時，220°C下3. 5小時，然後產品在500°C下處理5分鐘。測複合材料彎曲強度115MPa ； 壓縮強度58. 5MPa。其0. 6 8GHz範圍內，常溫的平均介電常數為3. 72，平均介電損耗為 0. 0102 ；500°C的平均介電常數為3. 75，平均介電損耗為0. 0120。實施例一202g有機矽樹脂溶液(GR1320)，加入6. Ig氣相法納米SiO2 (A380)，加 入45g甲苯降低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時，加6.21gP0SS(分子結構為
(C、—zC - CH2- O — CH2- CH2-CH2- SiOr5)
Υ1
Σ#
η = 8、10、12、14)和 0. 06g2_ 乙基 4-甲
基咪唑並攪拌均勻。將上述膠液浸漬254g石英玻璃布(B型石英布，厚度為0.2mm)，待溶 劑揮發完全後，成型和後處理條件同對比例。所得複合材料彎曲強度127MPa ；壓縮強度 101. 2MPa。其0. 6 8GHz範圍內，常溫的平均介電常數為3. 62，平均介電損耗為0. 0027 ； 500°C的平均介電常數為3. 45，平均介電損耗為0. 0053。平板材料試樣經過700°C單面加熱 Imin後，測處理前後的8 12GHz的透波率，如圖1所示。實施例二202g有機矽樹脂溶液(GR1320)，加入10. 9g氣相法納米SiO2 (A200)，加 入38g甲苯降低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時，加3. IgPOSS(分子結構為
(C^-JC-CH2- O-CH2- CH2-CH2-SiO15^ O1
Σ# η=8、
10、12、14)及 13. 8P0SS (分子結構
5
甲烷並攪拌均勻。將上述膠液浸漬282g石英玻璃布(B型石英布，厚度為0.26mm)，待溶 劑揮發完全後，成型和後處理條件同對比例，所得複合材料彎曲強度120MPa ；壓縮強度 96. 2MPa。其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數為3. 32，平均介電損耗為0. 0037 ；450°C 的平均介電常數為3. 42，平均介電損耗為0. 0041。實施例三198g 有機矽樹脂溶液(DC808)，加入 12. Ig 納米 CaCO3 (NPCCA-201)，力口 入50g甲苯降低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時，加7gP0SS(分子結構為
η = 8、10、12、14)和 3. 8gP0SS(分子結構
為
η = 8、10、12、14)的混合物，再加入0. 13g2-乙基4-甲基咪唑，
並攪拌均勻。將上述膠液浸漬165g玻璃布(D玻璃纖維布，厚度為0. 23mm)，待溶劑揮發完 全後，成型條件同對比例，400°C處理10分鐘。測複合材料彎曲強度140MPa ；壓縮強度 98. 2MPa。其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數為3. 52，平均介電損耗為0. 0057 ；500°C 的平均介電常數為3. 35，平均介電損耗為0. 0061。實施例四200g有機矽樹脂溶液(1053)，加入16. 9g氣相法納米SiO2 (R972)，加入38g甲苯降
低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時，加18. 2P0SS (分子結構為
^cn-C- SiO1,
Σ#
η = 8、10、12、14)和0. 06g2-乙基4-甲基咪唑並攪拌均勻。將上述膠液浸漬121g玻璃布 (D玻璃纖維布，厚度為0. 23mm)，待溶劑揮發完全後，成型條件同對比例，450°C下處理10分 鍾。測複合材料彎曲強度135MPa ；壓縮強度106. 2MPa。實施例五80g有機矽樹脂溶液(SAR-9)，122g有機矽樹脂溶液(1053)加入4. 8g氣相法納米 Si02(A380)，加入50g甲苯降低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時，加9. 7gP0SS (分子
結構為
η = 8、10、12)和6. Ig間苯二胺並攪
拌均勻。將上述膠液浸漬224g高矽氧布(0.2mm)，待溶劑揮發完全後，成型條件同對比例，500°C下處理7分鐘。測複合材料彎曲強度147MPa ；壓縮強度100. 2MPa。實施例六198g有機矽樹脂溶液(DC808)，加入16. 98納米0&0)3(肥0-602)，加入388甲苯降
低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時，加10. SgPOSS (分子結構為
η = 8、10、12、14)和1. 69g三乙胺並攪拌均勻。將上述膠液浸漬181g2. 5D石英高厚布(厚 度約為4mm)，待溶劑揮發完全後，成型和後處理條件同對比例，550°C下處理6分鐘。測復 合材料彎曲強度151MPa ；壓縮強度110. 2MPa。其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數為 3. 34，平均介電損耗為0. 0056 ；500°C的平均介電常數為3. 25，平均介電損耗為0. 0048。實施例七202g有機矽樹脂溶液(1153)，加入9. 7g氣相法納米SiO2 (A200)，加入 38g甲苯降低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時，加4. 2gP0SS(分子結構為
10、12)和0. 13g2-乙基4-甲基咪唑並
Σ# π=8、
攪拌均勻。將上述膠液浸漬165g石英玻璃布(B型石英布，厚度為0. 3mm)，待溶劑揮發完全 後，成型和後處理條件同對比例，500°C下處理5分鐘。測複合材料彎曲強度135MPa ；壓縮 強度108. 2MPa。其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數為3. 25，平均介電損耗為0. 0029 ； 500°C的平均介電常數為3. 48，平均介電損耗為0. 0078。實施例八209g有機矽樹脂溶液(1153)，加入· 19. 4g納米碳化矽(β -SiC,粒徑彡40nm,純 度99. 0% )，加入40g甲苯降低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時後，加12. 1P0SS(分
子結構為
η = 8、10、12、14)和 1. 21g 二胺
基二苯碸。將上述膠液浸漬205g高矽氧布(厚度為0. 2mm)，待溶劑揮發完全後，成型和後 處理條件同對比例，600°C下處理4分鐘。測複合材料彎曲強度143MPa ；壓縮強度104MPa ； 線脹係數1.91 ΧΙΟ—Γ1。實施例九209g有機矽樹脂溶液(GRl320)，加入6. 3g納米碳化矽(碳化矽晶須，直徑 10)，加入40g甲苯降低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時後，加
14. 5P0SS (分子結構為
10、12、14)，1. 45g間苯二胺，攪拌均勻。
Σ#, η=8、
將上述膠液浸漬266g玻璃布(D型玻璃布，厚度為0. 23mm)，待溶劑揮發完全後，成型和後處 理條件同對比例，550°C下處理5分鐘。測複合材料彎曲強度162MPa ；壓縮強度97. 4MPa。 其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數為3. 72，平均介電損耗為0. 0077 ；500°C的平均介電常數為3. 55，平均介電損耗為0. 0081。實施例十209g有機矽樹脂溶液(1153)，加入14. 5g納米碳酸鈣(NPCC-602)，加入 40g甲苯降低粘度並攪拌均勻後，超聲波分散3小時後，加20. 2g POSS(分子結構為
η = 8,10,12),2. 03g三乙醇胺，攪拌均勻。將
上述膠液浸漬IOOg石英玻璃布(B型石英布，厚度為0. 2mm)，33g高矽氧布(厚度為0. 2mm)， 待溶劑揮發完全後，成型和後處理條件同對比例，500°C下處理5分鐘。平板材料試樣經過 700°C單面加熱Imin後，其0.6 8GHz的平均介電常數為3. 26，平均介電損耗為0. 0023。
權利要求
一種耐熱透波複合材料，包括有機矽樹脂、增強纖維、POSS、納米無機填料及助劑，經浸漬、熱壓、後處理而成，以質量份計組分構成至少包括有機矽樹脂100；增強纖維100～235；納米無機填料4～15；POSS3～16；輔助固化劑適量。
2.權利要求1涉及的耐熱透波複合材料，包括有機矽樹脂、增強纖維、P0SS、納米無機 填料及助劑，經浸漬、熱壓、後處理而成，以質量份計組分構成至少包括有機矽樹脂100 ； 增強纖維150 200 ； 納米無機填料4 10 ； POSS :5 10 ； 輔助固化劑適量。
3.權利要求1或2涉及的耐熱透波複合材料，所述有機矽樹脂可以是甲基有機矽樹脂、 低苯基含量的甲基_苯基有機矽樹脂中的一種或其中幾種的混合物。
4.權利要求1或2涉及的耐熱透波複合材料，所述增強纖維選自玻璃纖維、石英纖維、 高矽氧纖維織物中的一種或其中幾種的混雜結構。
5.權利要求1或2涉及的耐熱透波複合材料，所述增強纖維為石英纖維織物。
6.權利要求5涉及的耐熱透波複合材料，所述增強纖維選自纖維布或者2.5D織物中的 一種。
7.權利要求1或2涉及的耐熱透波複合材料，所述納米無機填料為納米粒子或納米晶 須中的一種。
8.權利要求1或2涉及的耐熱透波複合材料，所述納米無機填料選自納米Si02、CaC03、 SiC中的一種。
9.權利要求1或2涉及的耐熱透波複合材料，所述含有環氧官能團POSS為含有不同種 類環氧官能團的POSS的一種或其中幾種的混合體系。
10.權利要求9涉及的耐熱透波複合材料，所述含有環氧官能團POSS選自
11.權利要求1或2涉及的耐熱透波複合材料的製備過程包括膠液製備、預浸料製備、 固化成型和後處理，其特徵在於後處理條件為400 600°C，4 10分鐘。全文摘要
本發明屬於複合材料設計與加工技術，涉及一種具有電磁功能的有機矽樹脂基耐熱透波複合材料與製備技術。本發明涉及的耐熱透波複合材料，包括有機矽樹脂、纖維增強材料、具有飽和籠形結構的多面體低聚倍半矽氧烷(POSS)、納米無機填料及助劑，經浸漬、熱壓、後處理而成，承載能力及電磁性能優良，同時具有良好的耐高溫性能，製造工藝簡單，成本低廉，特別適用於高速飛行體對高透波率、高耐熱性及高強度的技術要求。
文檔編號C08K7/00GK101891957SQ201010175999
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月13日 優先權日2010年8月13日
發明者安振河, 李瑩, 王建國, 謝可勇, 魏化震 申請人:中國兵器工業集團第五三研究所