CN102303441A

CN102303441A - 宽频带树脂基夹层结构的透波材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102303441A
Application number: CN201110189540A
Authority: CN
Inventors: 程海峰; 王�义; 周永江; 刘海韬; 王军
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: CN102303441B

Abstract

本发明公开了一种宽频带树脂基夹层结构的透波材料及其制备方法，该透波材料包括依次叠加并紧密结合的外蒙皮层、第一泡沫夹芯层、中间蒙皮层、第二泡沫夹芯层和内蒙皮层，外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层由连续石英纤维增强树脂基复合材料制成，第一泡沫夹芯层和第二泡沫夹芯层由聚氨酯泡沫制成，外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层的介电常数为3.1～3.2，损耗角正切值为0.009～0.01；第一泡沫夹芯层和第二泡沫夹芯层的介电常数为1.10～1.15，损耗角正切值为0.005～0.006；该制备方法包括：准备增强材料并按照铺层顺序和各层厚度铺设增强材料，预成型并固化后即得。本发明具有结构简单且性价比高的优点。

Description

宽频带树脂基夹层结构的透波材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种宽频带透波材料及其制备方法。

背景技术

透波材料是指对一定频带内电磁波透过率较高的一类材料，广泛应用于制备各种天线罩，透波材料通常具有较低的介电常数和介电损耗，并且介电性能不随温度和频率的变化产生明显的变化。

对于宽频带透波材料，多采用多层结构来满足频带宽度的要求。目前常用的多层结构透波材料包括A、B、C型夹层等。A型夹层是一种三层对称结构，它由里外两层比较致密的高介电常数的薄的表层（纤维增强树脂基复合材料）和低介电常数、低损耗低密度的多孔芯层（如多孔材料、泡沫、蜂窝材料等）组成；B型夹层结构也是一种三层对称结构，与A型夹层不同的是它是由两层低介电常数、低密度的表层和致密的、高介电常数芯层组成；C型夹层结构由两层A型夹层结构组合而成，该结构电磁透波性能较好。

其中，A型夹层在泡沫夹芯厚度较小时可实现宽频带透波性能，但其力学性能较差，难以满足使用要求；而当泡沫夹芯厚度较大时谐振峰较多，难以实现宽频带透波性能。B型夹层力学性能较好，但其要求外层材料介电常数较低，且对单层厚度的鲁棒性要求较高，使得工艺实现难度较大。而C型夹层结构由两层A型夹层组合而成，它能进一步抵消独立的A型夹层的剩余反射、扩充频带或对大入射角范围增加适应性，但此结构透波率对入射角的变化比较敏感。从改善宽频段透波性能和力学性能的角度考虑，实际制备工艺最有望实现的应为C型夹层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种透波功能优良、集透波和承载功能于一体、结构简单且性价比高的宽频带树脂基夹层结构的透波材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种宽频带树脂基夹层结构的透波材料，其特征在于，所述透波材料包括依次叠加并紧密结合的外蒙皮层、第一泡沫夹芯层、中间蒙皮层、第二泡沫夹芯层和内蒙皮层，所述外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层由连续石英纤维增强树脂基复合材料制成，所述第一泡沫夹芯层和第二泡沫夹芯层由聚氨酯泡沫制成，所述外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层的介电常数为3.1～3.2，损耗角正切值为0.009~0.01；所述第一泡沫夹芯层和第二泡沫夹芯层的介电常数为1.10~1.15，损耗角正切值为0.005~0.006。

作为本发明的透波材料的进一步改进：

上述的透波材料中，所述外蒙皮层的厚度优选为0.4 mm～0.6 mm，所述中间蒙皮层的厚度优选为0.4 mm～0.6 mm，所述内蒙皮层的厚度优选为0.4 mm～0.6 mm，所述第一泡沫夹芯层的厚度优选为2.1 mm～2.3 mm，所述第二泡沫夹芯层的厚度优选为2.1 mm～2.3 mm。

上述的透波材料中，所述外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层的厚度相等，所述第一泡沫夹芯层和第二泡沫夹芯层的厚度相等。

上述的透波材料中，所述外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层的树脂基体为E-44环氧树脂。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述宽频带树脂基夹层结构的透波材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）材料准备：准备石英纤维布和聚氨酯泡沫，配制树脂胶液；

（2）制备成型：按照所述透波材料各层的铺层顺序和各层厚度，采用手糊工艺进行预成型，最后经固化得到所述宽频带树脂基夹层结构的透波材料。

作为本发明的制备方法的进一步改进：

上述的制备方法中，所述树脂胶液是由质量比为100∶（8～10）∶（5～10）的E-44环氧树脂、二乙烯三胺和丙酮搅拌混合而成的。

上述的制备方法中，所述聚氨酯泡沫为K100聚氨酯泡沫。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的宽频带树脂基夹层结构的透波材料为五层结构，以石英纤维作为蒙皮增强材料，泡沫夹芯为聚氨酯硬质泡沫，材料成本低廉且使该透波材料具有较好的韧性和强度，从而具有较好的承载能力；并可以在厚度较小的情况下实现宽频透波特性，这便能有效减轻产品重量，满足部件的轻量化需求；该透波材料的C型夹层结构是由两层A型夹层组合而成，它能进一步抵消独立的A型夹层的剩余反射、扩充频带或对大入射角范围增加适应性，从而使其具有良好的透波性能，因此，该透波材料具有优良的宽频透波特性以及力学性能，可替代目前普遍采用的蜂窝夹芯透波材料，在满足部件使用要求的前提下赋予其优良的透波功能。

2、本发明的宽频带树脂基夹层结构的透波材料的制备方法，原料来源广泛，通过现有常规的树脂基复合材料成型工艺即可制备成型，整个制备工艺步骤简单，可有效应用于工业化生产，并可以用来制备大尺寸复杂形面构件。

附图说明

图1是本发明的宽频带树脂基夹层结构的透波材料的截面结构示意图；

图2是本发明具体实施例1的宽频带树脂基夹层结构的透波材料的实物照片；

图3 为本发明具体实施例1的宽频带树脂基夹层结构的透波材料的透波率曲线图。

图例说明：

1、外蒙皮层；2、第一泡沫夹芯层；3、中间蒙皮层；4、第二泡沫夹芯层；5、内蒙皮层。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，本发明的宽频带树脂基夹层结构的透波材料，包括依次叠加并紧密结合的外蒙皮层1、第一泡沫夹芯层2、中间蒙皮层3、第二泡沫夹芯层4和内蒙皮层5，外蒙皮层1、中间蒙皮层3和内蒙皮层5由连续石英纤维增强树脂基复合材料制成，第一泡沫夹芯层2和第二泡沫夹芯层4由聚氨酯泡沫制成。外蒙皮层1、中间蒙皮层3和内蒙皮层5的厚度均为0.5 mm，介电常数为3.15，损耗角正切值为0.0094；第一泡沫夹芯层2和第二泡沫夹芯层4的厚度2.18mm，介电常数为1.12，损耗角正切值为0.0056。

该宽频带树脂基夹层结构的透波材料，是通过以下步骤制备得到的：

（1）材料准备：

a. 准备石英纤维布和聚氨酯泡沫；

b. 配制树脂胶液：按质量比为100∶10∶10的比例将E-44环氧树脂（中国石化巴陵分公司）、二乙烯三胺（作为固化剂）和丙酮（作为稀释剂）搅拌混合均匀，制备成树脂胶液；

（2）制备成型：

将石英纤维布和K100聚氨酯泡沫，按照透波材料所需的铺层顺序和各层厚度，采用手糊工艺铺设并预成型，经固化（60℃条件下固化4 h）后，得到本发明的宽频带树脂基夹层结构的透波材料。

上述制得的宽频带树脂基夹层结构的透波材料的实物照片如图2所示，实测透波率曲线如图3所示。由测试结果可见，实施例制备的透波材料的透波率在12GHz～31GHz均大于80％，具有较好的宽频透波功能。

实施例2：

如图1所示，本发明的宽频带树脂基夹层结构的透波材料，包括依次叠加并紧密结合的外蒙皮层1、第一泡沫夹芯层2、中间蒙皮层3、第二泡沫夹芯层4和内蒙皮层5，外蒙皮层1、中间蒙皮层3和内蒙皮层5由连续石英纤维增强树脂基复合材料制成，第一泡沫夹芯层2和第二泡沫夹芯层4由聚氨酯泡沫制成。外蒙皮层1、中间蒙皮层3和内蒙皮层5的厚度均为0.6 mm，介电常数为3.2，损耗角正切值为0.0096；第一泡沫夹芯层2和第二泡沫夹芯层4的厚度2.1mm，介电常数为1.15，损耗角正切值为0.0054。

（1）材料准备：

a. 准备石英纤维布和聚氨酯泡沫；

b. 配制树脂胶液：按质量比为100∶9∶8的比例将E-44环氧树脂（中国石化巴陵分公司）、二乙烯三胺（作为固化剂）和丙酮（作为稀释剂）搅拌混合均匀，制备成树脂胶液；

（2）制备成型：

上述制得的宽频带树脂基夹层结构的透波材料的透波率在12GHz～31GHz均大于80%，具有较好的宽频透波功能。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围内。

Claims

1. 一种宽频带树脂基夹层结构的透波材料，其特征在于，所述透波材料包括依次叠加并紧密结合的外蒙皮层、第一泡沫夹芯层、中间蒙皮层、第二泡沫夹芯层和内蒙皮层，所述外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层由连续石英纤维增强树脂基复合材料制成，所述第一泡沫夹芯层和第二泡沫夹芯层由聚氨酯泡沫制成，所述外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层的介电常数为3.1～3.2，损耗角正切值为0.009～0.01；所述第一泡沫夹芯层和第二泡沫夹芯层的介电常数为1.10～1.15，损耗角正切值为0.005～0.006。

2. 根据权利要求1所述的宽频带树脂基夹层结构的透波材料，其特征在于，所述外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层的厚度均为0.4 mm～0.6 mm，所述第一泡沫夹芯层和第二泡沫夹芯层的厚度均为2.1 mm～2.3 mm。

3. 根据权利要求2所述的宽频带树脂基夹层结构的透波材料，其特征在于，所述外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层的厚度相等，所述第一泡沫夹芯层和第二泡沫夹芯层的厚度相等。

4. 根据权利要求1或2或3所述的宽频带树脂基夹层结构的透波材料，其特征在于，所述外蒙皮层、中间蒙皮层和内蒙皮层的树脂基体为E-44环氧树脂。

5. 一种如权利要求1～4中任一项所述的宽频带树脂基夹层结构的透波材料的制备方法，包括以下步骤：

6. 根据权利要求5所述的宽频带树脂基夹层结构的透波材料的制备方法，其特征在于，所述树脂胶液是由质量比为100∶（8～10）∶（5～10）的E-44环氧树脂、二乙烯三胺和丙酮搅拌混合而成的。

7. 根据权利要求5或6所述的宽频带树脂基夹层结构的透波材料的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫为K100聚氨酯泡沫。