CN100425651C - 一种含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料，包括45～65重量份环氧树脂的基体、10～30重量份磁性玻璃纤维、20～40重量份碳纤维以及5重量份纳米磁粉。其为通过将碳纤维和磁性玻璃纤维单向排列在玻璃钢模压模具中；将纳米磁粉均匀分散在环氧预聚物的胶液中，加入固化剂得到含有纳米磁粉的混合液；然后将含有纳米磁粉的混合液倒入模具中，使排列好的连续碳纤维和磁性玻璃纤维充分浸渍在含有纳米磁粉的环氧基体胶液中；对模具进行真空脱气，然后模压成型，环氧预聚物固化，得到本发明的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料。该复合材料中的磁性材料分散均匀、且兼具吸波和高的力学性能。

Description

一种含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种结构型吸波复合材料，具体地说是涉及一种含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料，及其制备方法。
背景技术
吸波材料是隐身技术最重要的一个方面，是实现武器隐身的物质基础。吸波材料按其成型工艺和承载能力，可分为涂敷型吸波材料和结构型吸波材料。涂敷型吸波材料施工方便，成本低，适应于复杂外形，缺点是耐候性差，粘结性差，不能经受高温。雷达结构吸波材料除了具有吸波和承载功能外，还有利于拓宽波频带，不增加重量等优点，有取代涂敷型雷达吸波材料的趋势，因而成为吸波材料研究的重点。
现有的磁性结构型吸波复合材料是使用各种磁粉与树脂基体混合，经过层压从而制得磁性复合材料，或是将磁粉与其它具有吸波功能的增强体(如碳纤维或碳化硅纤维)和树脂基体混合构成兼有吸波和结构功能的复合材料。但是这类结构型吸波复合材料中的磁性材料与增强体或树脂基体是相对独立的相，所以存在磁性材料在复合材料中分散不均匀的问题。另外大量磁性颗粒分散相的存在会大大降低复合材料的力学性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的磁性结构型吸波复合材料中磁性材料分散不均匀和力学性能较差的缺点，从而提供一种磁性材料分散均匀、且兼具吸波和高的力学性能的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
本发明提供的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料，包括一环氧树脂的基体、磁性玻璃纤维、碳纤维以及纳米磁粉，其在整个复合材料中所占的重量份如下：
环氧树脂         45～65重量份
磁性玻璃纤维     10～30重量份
碳纤维           20～40重量份
纳米磁粉         5重量份
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或缩水甘油胺环氧树脂；
所述的磁性玻璃纤维为含有8wt％(重量百分比)的纳米级CoFe2O4铁氧体或Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体的玻璃纤维；
所述的纳米磁粉为纳米级的羰基铁粉、尖晶石型铁氧体或六角晶型铁氧体粉末。
本发明提供一种上述含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将20～40重量份碳纤维和10～30重量份磁性玻璃纤维单向排列在玻璃钢模压模具中；
所述的磁性玻璃纤维为含有8wt％(重量百分比)的纳米级CoFe2O4铁氧体或Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体的玻璃纤维；
2)将5重量份纳米磁粉均匀分散在45～65重量份环氧预聚物的胶液中，加入常规剂量的固化剂后得到含有纳米磁粉的混合液；
所述的环氧预聚物为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或缩水甘油胺环氧树脂的预聚物；
所述的固化剂为4，4′-二氨基二苯甲烷(DDM)或4，4′-二氨基二苯砜(DDS)；
所述的纳米磁粉为纳米级的羰基铁粉、尖晶石型铁氧体或六角晶型铁氧体粉末；
3)将步骤2)制得的含有纳米磁粉的混合液倒入步骤1)中的模具中，使排列好的连续碳纤维和磁性玻璃纤维充分浸渍在含有纳米磁粉的环氧基体胶液中；
4)对模具进行真空脱气，然后模压成型，环氧预聚物固化，得到本发明的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料。
本发明提供的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料是采用环氧树脂为基体，碳纤维和磁性玻璃纤维为增强剂，纳米磁粉和磁性玻璃纤维共同作为吸波剂，其具有高的力学性能，同时在2～18GHz频率范围内具有良好的吸波性能。
本发明首次提供了含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料，与现有的磁性结构型吸波复合材料相比，其具有如下优点：
1、本发明得到的复合材料中的磁性材料分散均匀、且兼具吸波和高的力学性能；
2、本发明得到的复合材料所需原材料价格低廉；
3、填补了含磁性玻璃纤维的复合材料领域的空白；
4、本结构型吸波复合材料质轻，密度小于2.0g/cm3。
附图说明
图1为含有不同纳米级铁氧体的磁性玻璃纤维束的照片；其中，a图为实施例1制备的含有8％CoFe2O4铁氧体的玻璃纤维，b图为实施例2制备的含有8％的Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体的玻璃纤维。
具体实施方式
实施例1、
将20重量份碳纤维和10重量份磁性玻璃纤维单向排列在玻璃钢模压模具中；所述的磁性玻璃纤维为含有8wt％(重量百分比)的纳米级CoFe2O4铁氧体的玻璃纤维；
将5重量份纳米级的羰基铁粉均匀分散在65重量份双酚A型环氧树脂的预聚物的胶液中，加入常规剂量的固化剂——4，4′-二氨基二苯甲烷，得到含有纳米磁粉的混合液；
将上述含有纳米磁粉的混合液倒入该模具中，使排列好的连续碳纤维和磁性玻璃纤维充分浸渍在含有纳米磁粉的环氧基体胶液中；
对模具进行真空脱气，然后在200℃模压成型，环氧预聚物固化，得到本发明的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料I。
此含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料I的力学性能通过拉伸、弯曲、压缩和剪切实验测定，结果列于表1，其吸波性能通过RAM反射率自动扫频测试系统测定，结果列于表2。
实施例2、
将30重量份碳纤维和10重量份磁性玻璃纤维单向排列在玻璃钢模压模具中；所述的磁性玻璃纤维为含有8wt％(重量百分比)的纳米级Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体的玻璃纤维；
将5重量份纳米级的羰基铁粉均匀分散在55重量份双酚F型环氧树脂的预聚物的胶液中，加入常规剂量的固化剂-4，4′-二氨基二苯甲烷，得到含有纳米磁粉的混合液；
将上述含有纳米磁粉的混合液倒入该模具中，使排列好的连续碳纤维和磁性玻璃纤维充分浸渍在含有纳米磁粉的环氧基体胶液中；
对模具进行真空脱气，然后在200℃模压成型，环氧预聚物固化，得到本发明的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料II。
此含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料II的力学性能通过拉伸、弯曲、压缩和剪切实验测定，结果列于表1，其吸波性能通过RAM反射率自动扫频测试系统测定，结果列于表2。
实施例3、
将40重量份碳纤维和10重量份磁性玻璃纤维单向排列在玻璃钢模压模具中；所述的磁性玻璃纤维为含有8wt％(重量百分比)的纳米级CoFe2O4铁氧体的玻璃纤维；
将5重量份纳米级的尖晶石型铁氧体粉末均匀分散在45重量份缩水甘油胺环氧树脂的预聚物的胶液中，加入常规剂量的固化剂——4，4′二氨基二苯砜，得到含有纳米磁粉的混合液。
将上述含有纳米磁粉的混合液倒入该模具中，使排列好的连续碳纤维和磁性玻璃纤维充分浸渍在含有纳米磁粉的环氧基体胶液中；
对模具进行真空脱气，然后在220℃模压成型，环氧预聚物固化，得到本发明的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料III。
此含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料III的力学性能通过拉伸、弯曲、压缩和剪切实验测定，结果列于表1，其吸波性能通过RAM反射率自动扫频测试系统测定，结果列于表2。
实施例4、
将30重量份碳纤维和20重量份磁性玻璃纤维单向排列在玻璃钢模压模具中；所述的磁性玻璃纤维为含有8wt％(重量百分比)的纳米级Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体的玻璃纤维；
将5重量份纳米级的六角晶型铁氧体粉末均匀分散在45重量份双酚F型环氧树脂的预聚物的胶液中，加入常规剂量的固化剂——4，4′-二氨基二苯甲烷，得到含有纳米磁粉的混合液；
将上述含有纳米磁粉的混合液倒入该模具中，使排列好的连续碳纤维和磁性玻璃纤维充分浸渍在含有纳米磁粉的环氧基体胶液中；
对模具进行真空脱气，然后在200℃模压成型，环氧预聚物固化，得到本发明的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料IV。
此含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料IV的力学性能通过拉伸、弯曲、压缩和剪切实验测定，结果列于表1，其吸波性能通过RAM反射率自动扫频测试系统测定，结果列于表2。
实施例5、
将20重量份碳纤维和30重量份磁性玻璃纤维单向排列在玻璃钢模压模具中；所述的磁性玻璃纤维为含有8wt％(重量百分比)的纳米级CoFe2O4铁氧体的玻璃纤维；
将5重量份纳米级的尖晶石型铁氧体粉末均匀分散在45重量份缩水甘油胺环氧树脂的预聚物的胶液中，加入常规剂量的固化剂——4，4′-二氨基二苯砜，得到含有纳米磁粉的混合液；
将上述含有纳米磁粉的混合液倒入该模具中，使排列好的连续碳纤维和磁性玻璃纤维充分浸渍在含有纳米磁粉的环氧基体胶液中；
对模具进行真空脱气，然后在220℃模压成型，环氧预聚物固化，得到本发明的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料V。
此含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料V的力学性能通过拉伸、弯曲、压缩和剪切实验测定，结果列于表1，其吸波性能通过RAM反射率自动扫频测试系统测定，结果列于表2。
表1、复合材料的力学性能
Figure C20051009581600081
表2、复合材料的吸波性能
Figure C20051009581600082

Claims (3)

1、 一种含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料，包括一环氧树脂的基体、磁性玻璃纤维、碳纤维以及纳米磁粉，其在整个复合材料中所占的重量份如下：
环氧树脂       45～65重量份
磁性玻璃纤维   10～30重量份
碳纤维         20～40重量份
纳米磁粉       5重量份
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或缩水甘油胺环氧树脂；
所述的磁性玻璃纤维为含有8wt％的纳米级CoFe2O4铁氧体或Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体的玻璃纤维；
所述的纳米磁粉为纳米级的羰基铁粉、尖晶石型铁氧体或六角晶型铁氧体粉末。
2、 一种制备权利要求1所述的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料的方法，包括如下步骤：
1)将20～40重量份碳纤维和10～30重量份磁性玻璃纤维单向排列在玻璃钢模压模具中；
所述的磁性玻璃纤维为含有8wt％的纳米级CoFe2O4铁氧体或Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体的玻璃纤维；
2)将5重量份纳米磁粉均匀分散在45～65重量份环氧预聚物的胶液，加入固化剂，得到含有纳米磁粉的混合物；
所述的环氧预聚物为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或缩水甘油胺环氧树脂的预聚物；
所述的纳米磁粉为纳米级的羰基铁粉、尖晶石型铁氧体或六角晶型铁氧体粉末；
3)将步骤2)制得的含有纳米磁粉的混合物倒入步骤1)中的模具中，使排列好的连续碳纤维和磁性玻璃纤维充分浸渍在含有纳米磁粉的环氧基体胶液中；
4)对模具进行真空脱气，然后模压成型，环氧预聚物固化，得到含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料。
3. 如权利要求2所述的含磁性玻璃纤维的结构型吸波复合材料的制备方法，其特征在于：所述的固化剂为4，4′-二氨基二苯甲烷或4，4′-二氨基二苯砜。
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