一種吸波複合材料的溼法模壓成型方法
2023-12-02 11:02:01 2
專利名稱：：一種吸波複合材料的溼法模壓成型方法
技術領域：
：本發明屬於隱身功能材料
技術領域：
，主要提出一種吸波複合材料的溼法模壓成型方法，涉及海洋環境下使用的吸波複合材料成型改進方法。技術背景吸波複合材料是由具有不同電磁性能和力學性能的樹脂基體、增強纖維、吸收劑等組成，一般將吸收劑按照一定規律分散在纖維(玻璃纖維、芳糹侖纖維、石英纖維等)增強樹脂基體中成為一種兼具承載和吸波雙重功能的多層梯度功能材料。梯度結構一般的設計為最外層具有良好的透波性能，底層為全反射層以阻止雷達波束入射機體內部，中間為吸收散耗層。每一部分都按照介電梯度進行有效地電磁設計和力學性能設計，然後優化組^it而形成一個吸收損耗電磁波的有效結構。吸波複合材料同時具備一定的承載能力，可以成型為很多複雜的結構，能夠作為艦船或飛機的結構部件使用。與金屬相比，該材料具有明顯的優勢，成為目前雷達隱身材料技術發展領域主要發展方向之一。吸波複合材料目前的成型方法主要有接觸成型法和予頁浸料*莫壓成型法。這兩種方法均具有較為明顯的局限性。接觸成型法優點是能夠將吸收劑較為均勻地分散於基體樹脂中，缺點是受人為因素影響很大，所製得的複合材料性能離散性大，無法滿足苛亥杯境(如海洋環境)下的長期使用要求；預浸料模壓成型法一般採用具有不同介電常數的導電增強纖維與柳旨製作預浸料，然後固體微波吸收劑分次加入預浸料中。該方糹維點是受人為因素影響較小，所製得的吸波複合材料具有良好的重現性以及耐苛刻環境性能，缺點是固體微波吸收劑加入困難，需要多次填充。如2005年27巻第1期《國防禾根大學學報》中，曹義等人自製了三種不同電阻率的導電纖維並織成正交平紋布，選用酚醛樹脂加入少量無水乙醇配成溶液，將三種平紋布臥溶液中，晾乾製成預浸料，然後進行鋪層、模壓，在18(TC下固化得到吸波複合材料。所嘲J得吸波複合材料彎曲強度為173MPa，彎曲模量為12.5GPa，加鋁板背襯後能夠在8.4GHz18GHz範圍內實現-10dB的吸收；臺灣專利《薄殼形態的復材雷達吸波結構及其製造方法》(專利號1258293)提出首先製造一種連續纖維預浸布，然後在連續纖維預浸布中採用多次添加吸收劑的辦法，其間採用加熱等方法使吸收劑滲透於預浸布，直至吸收劑^f只含量達到1025%，最後加溫加壓得到薄殼形復材。所製得的吸波結構復材厚度0.5mm5咖，吸收頻率在0.520GHz之間。由以上分析可知，接觸成型法與預浸料模壓成型法製作吸波複合材料存在各自的優點與局限性。
發明內容本發明的目的即是提出一種吸波複合材料的溼法模壓成型方法，以彌補現有成型方法所存在的局限性，改善吸波複合材料的耐海洋環境性能，提高吸波複合材料的重現性與可設計性。本發明所提出吸波複合材料的溼法模壓成型方法其工藝步驟為-1、配製樹脂膠液，並分散均勻；2、將纖維織物與配製好的樹脂膠液溼法接觸成型也即溼糹纖層定型，鋪層過程中將產生的氣泡排出；3、將溼糹繊層後的吸波複合材料在平板壓豐;ui進行模壓、固化；期莫壓固化方式為首先將定型後的複合材料在已預熱至4(TC的平板壓機上固化成型，在穩定的40。C保溫30405H中，繼續升溫至80。C，穩定後保溫4060併中，關閉壓機加熱裝置，在保持壓力不變盼,兄下，自然降溫至5(TC以下時脫模，可得到吸波複合材料，模壓過程全程施壓12MPa。戶腐樹脂膠液是由樹脂、中溫固化劑以及不同種類的雷達波吸收齊腿過高速分散器自聲分散儀等設備充分分散而成。戶，樹脂、中顯固化劑、雷達波吸收劑及組份配比均為現在吸波複合材料中所採用的，如樹脂可採用乙烯基酯樹脂，中溫固化齊何採用過氧化甲乙酮、過氧化環己酮等，雷達波吸收劑可為鐵氧體、羰基鐵粉、多晶體鐵纖維、碳納米管等。本發明成型方法的t軀固化制度中，40'C保溫平臺設置的目的增強材料中樹脂充分預熱，粘度降低，在一定壓力下，多餘樹脂被排出而吸收劑被最大限度保留在材料體系內；在3040併中後，複合材料中樹脂與吸收劑含雖於穩定。40。C80。C保壓升溫階段維持固化壓力不變，、皿由40。C升至80。C，在此過程中，部分樹脂繼續被擠出，隨著》鵬升高，樹脂分子內開始緩慢交聯硬化，此階段時間為2025min;8(TC保溫平臺區，樹脂完全停止流動，樹脂分子內交聯密度3€加複合材料體系能夠充分固化，使增強材料與樹脂間的界面穩定，提高材料耐海洋環境性能，此階段時間為4060min;後固化階段，關閉壓機加熱裝置，在保持壓力不變盼瞎況下自然冷卻至50。C以下，此時複合材料充分得到固化，性能趨於穩定，此階段時間為80100min。本發明採用的溼法模壓成型法是將目前廣泛採用的接觸成型與模壓成型結合起來，克服了兩種方法的局限性，不但能夠準確控制吸收劑在基體材料中的分布，禾U於吸波複合材料的設計，而且製得的複合材料具有優異的力學性能以及耐複雜惡劣海洋環境性能。具體實施方式實施例1將乙烯基酯樹脂、過氧化環己酮、吸收劑94RC按照表1稱重混合，經高速分散機分散均勻G000r/min，40min)。然後與已裁剪好的25層高強玻璃纖維織物(尺寸為300腿X300咖)鋪層定型，鋪層過程中將產生的氣泡儘量排出。將定型後複合材料在已預熱至4(TC的平板壓t几上固化成型。在4(TC時，保溫30中，然後升》顯至80。C，待MS穩定後保溫40^H中。最後關閉壓機加熱裝置，自然冷卻至5(TC以下時脫模，可得吸波複合材料。其間，始^f呆持壓力lMPa。所製得的吸波複合材料厚度為4咖，拉伸^驢為420MPa，彎曲5艘為331MPa，溼態彎曲強度保留率為88.6%，在818GHz下，RCS反射率平均值為-5dB。表ltableseeoriginaldocumentpage5實施例2將乙烯基酯樹脂、過氧化環己酮、吸收劑CB33按照表2規定稱重混合，聲分散儀分散均勻，然後與已裁剪好82層高強玻璃纖維織物(尺寸為320咖X320mm)鋪層定型，鋪層過程中將產生的氣泡儘量排出。將定型後複合材料在已預熱至40。C的平板壓機上固化成型。在4(TC時，保溫40倂中，然後升溫至8(TC，待M^穩定後保溫60H中。最後關閉壓機加熱裝置，自然冷卻至50。C以下時脫模，可得吸波複合材料。其間，始終保持壓力2MPa。所製得的吸波複合材料厚度為14mm，拉伸強度為432MPa，彎曲強度為367MPa，溼態彎曲強度保留率為89.2%，在818GHz下，RCS反射率平均值為-10dB。表2tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1、一種吸波複合材料溼法模壓成型方法，其特徵是本發明的工藝步驟為(1)、配製樹脂膠液，並分散均勻；(2)、將纖維織物與配製好樹脂膠液溼法接觸成型也即溼法鋪層定型，鋪層過程中將產生的氣泡排出；(3)、將溼法鋪層後的吸波複合材料在平板壓機上進行模壓、固化；其模壓固化方式為將定型後的複合材料在已預熱至40℃的平板壓機上固化成型，在穩定的40℃保溫30～40分鐘，繼續升溫至80℃，穩定後保溫40～60分鐘，關閉壓機加熱裝置，在保持壓力不變的情況下，自然降溫至50℃以下時脫模，可得到吸波複合材料，模壓過程全程施加1～2MPa。全文摘要本發明提出的吸波複合材料的溼法模壓成型方法的工藝步驟為(1)配製樹脂膠液，並分散均勻；(2)將纖維織物與配製好樹脂膠液溼法接觸成型也即溼法鋪層定型，鋪層過程中將產生的氣泡排出；(3)將溼法鋪層後的吸波複合材料在平板壓機上進行模壓、固化；其模壓固化方式為將定型後的複合材料在已預熱至40℃的平板壓機上固化成型，在穩定的40℃保溫30～40分鐘，繼續升溫至80℃，穩定後保溫40～60分鐘，關閉壓機加熱裝置，在保持壓力不變的情況下，自然降溫至50℃以下時脫模，可得到吸波複合材料，模壓過程全程施加1～2MPa。本發明可彌補現有成型方法所存在的局限性，改善吸波複合材料的耐海洋環境性能，提高吸波複合材料的重現性與可設計性。文檔編號B29C70/34GK101402256SQ20081014129公開日2009年4月8日申請日期2008年9月5日優先權日2008年9月5日發明者張建設,想李,林桂申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所