CN108908961A - 玻璃钢复合结构吸波材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种玻璃钢复合结构吸波材料及制备方法，包括多层具有吸波能力的玻璃纤维布，多层具有吸波能力的玻璃纤维布的层与层之间还通过树脂进行粘接固化成型，其中，任意一层具有吸波能力的玻璃纤维布是由将吸波涂料浸渍、喷涂或涂布在玻璃纤维布上并经固化后制备得到。本发明提供的玻璃钢复合结构吸波材料具有吸波性能优异、吸波能力可调、成型方便以及适用性强等优势。
Description
技术领域
本发明属于电磁波吸波结构材料技术领域，具体涉及一种玻璃钢复合结构吸波材料及制备方法。
背景技术
随着航空电子技术及现代科学技术的发展,隐身技术在军事上的重要性越来越显著。现阶段工程化应用的雷达隐身材料主要包括：吸波涂料、隐身贴片和结构隐身材料。其中吸波涂料和隐身贴片属传统隐身材料，此类吸波材料大多只能在某一频段内起作用，并且存在面密度高、不耐腐蚀等问题，不仅增加了后期维护的难度，降低了使用性能，而且增加了自身重量，特别是航空装备对自身重量要求非常苛刻，很难得到广泛的应用。
结构型吸波材料是在传统吸波材料基础上发展起来的功能型复合材料，具有吸波频带宽、吸波效率好、而且可以直接做为武器装备承重结构件使用，不额外增加重量等优点，具有雷达隐身功能的结构材料越来越多的被用于各类武器装备的舱体、罩体、船体等部位。目前的结构吸波型材料通常考虑吸波性能和力学性能，均是将吸收剂例如碳纤维先与树脂混合然后涂敷到增强材料上，然而，该类吸波材料在制备时由于吸收剂碳纤维在树脂中的分散问题(容易团聚)，严重影响了其吸波性能且适用范围窄，此外，该材料单纯通过调整吸收剂含量来达到吸波要求缺乏吸波性能灵活可调的特点。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明提供了一种玻璃钢复合结构吸波材料及制备方法，本发明提供的玻璃钢复合结构吸波材料具有吸波性能优异、吸波能力可调、成型方便以及适用性强等优势。
本发明的技术解决方案为：
根据本发明一方面提供一种玻璃钢复合结构吸波材料，包括多层具有吸波能力的玻璃纤维布，多层具有吸波能力的玻璃纤维布的层与层之间还通过树脂进行粘接固化成型，其中，任意一层具有吸波能力的玻璃纤维布是由将吸波涂料浸渍、喷涂或涂布在玻璃纤维布上并经固化后制备得到。
进一步地，所述的树脂优选为环氧树脂。
进一步地，所述的吸波涂料包括吸收剂、成膜树脂、稀释剂以及固化剂。
进一步地，所述吸波涂料中，所述吸收剂的含量为15％～60％。
进一步地，所述的吸收剂选自炭黑、碳纤维、羰基铁、铁氧体中的至少一种。
进一步地，所述的成膜树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的至少一种。
进一步地，所述的固化剂为胺类固化剂和酸酐类固化剂。
根据本发明另一方面提供一种玻璃钢复合结构吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、制备吸波涂料；
步骤2、将所述吸波涂料浸渍、喷涂或涂布在玻璃纤维布上并经固化后得到具有吸波能力的玻璃纤维布；
步骤3、按照所需尺寸裁剪所述具有吸波能力的玻璃纤维布，并逐层平铺在模具上以及在层间设置有一层粘接树脂，进而得到铺层的坯料；
步骤4、将所述坯料按照粘接树脂固化温度曲线进行成型。
所述方法中，所述的粘接树脂为环氧树脂；所述的吸波涂料包括一定比例的吸收剂、成膜树脂、稀释剂以及固化剂，所述吸收剂所占含量为15％～60％。
所述方法中，通过手糊法将一层粘接树脂糊制在玻璃纤维布的层与层之间；通过袋压或者模压成型方法对所述坯料进行成型。
本发明提供的玻璃钢复合结构吸波材料及制备方法，通过一定方法先制备得到具有吸波能力的玻璃纤维布，然后在利用树脂将多层具有吸波能力的玻璃纤维布进行粘接；此种设计思路，在制备玻璃纤维布时，可使用不同种类、不同浓度吸波涂料、不同层数配合以实现制备多种不同吸波性能的玻璃纤维布，吸波能力灵活可调，且以吸波涂料的方式并直接进入到玻璃纤维布中，避免了吸收剂在树脂中分散不均的问题，提高了吸波性能；此外，本发明的吸波材料可根据需要任意裁减，制成异形结构，适用范围广，而且制备时采用本领域常用成型方法即可实现，具有成型方便等优势。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例1提供的吸波材料的平板反射率测试曲线图；
图2为根据本发明实施例2提供的吸波材料的平板反射率测试曲线图；
图3为根据本发明实施例3提供的吸波材料的平板反射率测试曲线图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
正如背景技术中内容，目前的结构吸波型材料通常考虑吸波性能和力学性能，均是将吸收剂例如碳纤维先与树脂混合然后涂敷到增强材料上，制备时由于吸收剂碳纤维在树脂中的分散问题(容易团聚)，严重影响了其吸波性能且适用范围窄，此外，该材料单纯通过调整吸收剂含量来达到吸波要求缺乏吸波性能灵活可调的特点。为了解决这一问题，本发明实施例提供一种玻璃钢复合结构吸波材料，包括多层具有吸波能力的玻璃纤维布，多层具有吸波能力的玻璃纤维布的层与层之间还通过树脂进行粘接，其中，任意一层具有吸波能力的玻璃纤维布是由将吸波涂料浸渍、喷涂或涂布在玻璃纤维布上并经固化后制备得到。
本发明提供的玻璃钢复合结构吸波材料，先通过一定方法先制备得到具有吸波能力的玻璃纤维布，然后在利用树脂将多层具有吸波能力的玻璃纤维布进行粘接；此种设计思路，在制备玻璃纤维布时，可使用不同种类、不同浓度吸波涂料、不同层数配合以实现制备多种不同吸波性能的玻璃纤维布，吸波能力灵活可调，且以吸波涂料的方式并直接进入到玻璃纤维布中，避免了吸收剂在树脂中分散不均的问题，提高了吸波性能；此外，本发明的吸波材料可根据需要任意裁减，制成异形结构，适用范围广，可适应各种需要隐身的外形结构部位，吸波频段及吸收强度可通过调节吸波玻璃纤维布的面密度和层数，达到不同吸波效果，从而满足各种吸波要求。
本发明的上述吸波材料中，所采用的树脂可选用现有制备结构吸波型材料所用树脂，例如环氧树脂，在本发明中，所述的环氧树脂可直接采用市售双酚A环氧树脂及配套固化剂。
本发明的上述吸波材料中，考虑到吸波材料的力学性能，本发明所采用的玻璃纤维布可以选自无碱玻璃纤维布、中碱玻璃纤维布、高碱玻璃纤维布、S-玻璃纤维布、石英纤维布、高硅氧玻璃纤维布中任一种，但并不限于此。
本发明的上述吸波材料中，考虑到吸波涂料的吸波能力和分散性能等，本发明采用的吸波涂料包括吸收剂、成膜树脂、稀释剂以及固化剂。
所述吸波涂料中，为了保证优异的吸波性能，吸收剂的含量优选为15％～60％。
所述吸波涂料中，任意对电磁波具有吸收能力的吸收剂均可作为本发明所述的吸收剂，在一些优选的实施方式中，所述吸收剂选自炭黑、碳纤维、羰基铁、铁氧体中任选一种或几种。
所述吸波涂料中，在一些优选实施方式中，所述成膜树脂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的任一种。
所述吸波涂料中，任意能起到将吸波涂料固化分散于玻璃纤维布中的固化剂均可充当上述固化剂，在一些优选实施方式中，所述树脂固化剂为胺类固化剂和酸酐类固化剂中任选一种。
所述吸波涂料中，为了便于将该吸波涂料成型到玻璃纤维布中，所述吸波涂料中还添加了稀释剂，在一些优选的实施方式中，所述稀释剂为二甲苯、甲苯、正丁醇和乙酸丁酯按一定体积比所配制而成。
本发明实施例提供的具有吸波功能的玻璃钢结构材料，面密度低，具有吸波能力强、吸波能力可调的特点，可根据实际应用要求，将材料粘接于各种复杂结构部位内外表面，而且加工工艺简单，性能稳定，减少了后期维护成本。
此外，本发明还提供上述玻璃钢复合结构吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、制备吸波涂料；
具体为：称取一定比例的吸收剂、成膜树脂、稀释剂、固化剂混合搅拌均匀，得到吸波涂料；
步骤2、将所述吸波涂料浸渍、喷涂或涂布在玻璃纤维布上并经固化后得到具有吸波能力的玻璃纤维布；
步骤3、按照所需尺寸裁剪所述具有吸波能力的玻璃纤维布，并逐层平铺在模具上以及在层间设置有一层粘接树脂，进而得到铺层的坯料；
可选择为：按照所需尺寸裁剪吸波玻璃纤维布，逐层平铺在金属模具上，每一层间采用手糊法糊制一层配制好的环氧树脂；
步骤4、将所述坯料按照粘接树脂固化温度曲线进行成型；
可选择为：将铺层完成的坯料按照固化温度曲线进行袋压或者模压成型。
所述方法可选的还包括：将成型完成的样品裁切，打磨，修边，得到所需要的吸波玻璃钢结构材料。
应用本发明的方法，先通过一定方法先制备得到具有吸波能力的玻璃纤维布，然后在利用树脂将多层具有吸波能力的玻璃纤维布进行粘接；此种设计思路，在制备玻璃纤维布时，可使用不同种类、不同浓度吸波涂料、不同层数配合以实现制备多种不同吸波性能的玻璃纤维布，吸波能力灵活可调，且以吸波涂料的方式并直接进入到玻璃纤维布中，避免了吸收剂在树脂中分散不均的问题，提高了吸波性能。也即本发明使用不同吸收剂、不同浓度可制备多种不同性能的吸波玻璃纤维布；具体应用时可根据不同要求选用不同层数的吸波玻璃纤维布进行热压成型，使得吸波玻璃钢板具备各种吸波性能；本发明得到的吸波玻璃钢结构材料，具备成型方便，加工工艺简单，且材料可制成异形结构、吸波频段可调、吸波效果强等优点。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1
1)称取炭黑18g、环氧树脂90g、稀释剂100g、胺类固化剂3.7g，混合后高速搅拌30min，得到吸波涂料；
2)将步骤1)中所制备的吸波涂料，采用浸渍-烘干法在180mm×180mm×0.2mm石英纤维布上逐步沉积，控制浸渍增重，得到增重为5g-6g的吸波纤维布；
3)取步骤2)中制备的吸波纤维布，平铺在平板钢制模具上，每铺一层纤维布，刷糊一层加完固化剂的E51环氧树脂，共铺制5层；
4)将铺层完成的坯料合模，送入平板模压机进行热压成型，温度50℃，固化12小时后取出，冷却至室温，开模；
5)打磨，修边，即得到180mm×180mm×1.5mm吸波玻璃钢结构平板材料。
将制备的结构平板按GJB 2038A-2011进行反射率测试，结果如图1所示。
实施例2
1)称取羰基铁粉60g、环氧树脂55g、稀释剂30g、胺类固化剂5.0g，混合后高速搅拌30min，得到吸波涂料；
2)将步骤1)中所制备的吸波涂料，喷涂在180mm×180mm×0.2mm无碱玻璃纤维布上，控制喷涂增重，得到增重为13g-15g的吸波纤维布；
3)取步骤2)中制备的吸波纤维布，平铺在平板模具上，每铺一层纤维布，刷糊一层加完固化剂的E51环氧树脂，共铺制4层；
4)将铺层完成的坯料合模，送入固化炉进行袋压成型，50℃固化8小时后取出，冷却至室温，开模；
5)打磨，修边，即得到180mm×180mm×1.2mm吸波玻璃钢结构平板材料。
将制备的结构平板按GJB 2038A-2011进行反射率测试，结果如图2所示。
实施例3
1)称取碳纤维10g、聚氨酯树脂36g、稀释剂40g、胺类固化剂2.3g，混合后高速搅拌30min，得到吸波涂料；
2)将步骤1)中所制备的吸波涂料，涂布在300mm×300mm×0.2mm中碱玻璃纤维布上，控制涂布增重，得到增重为15g-16g的吸波纤维布；
3)取步骤2)中制备的吸波纤维布，平铺在平板模具上，每铺一层纤维布，刷糊一层加完固化剂的E44环氧树脂，共铺制7层；
4)将铺层完成的坯料合模，送入固化炉进行袋压成型，80℃固化3小时后取出，冷却至室温，开模；
5)打磨，修边，即得到300mm×300mm×2mm吸波玻璃钢结构平板材料。
将制备的结构平板按GJB 2038A-2011进行反射率测试，结果如图3所示。
由图1-3可知，本发明所制备得到的吸波材料具有优异的吸波性能。
如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种玻璃钢复合结构吸波材料，其特征在于，所述吸波材料包括多层具有吸波能力的玻璃纤维布，且所述多层具有吸波能力的玻璃纤维布的层与层之间还通过树脂进行粘接固化成型，其中，任意一层所述具有吸波能力的玻璃纤维布是由将吸波涂料浸渍、喷涂或涂布在玻璃纤维布上并经固化后制备得到。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃钢复合结构吸波材料，其特征在于，所述的树脂优选为环氧树脂。
3.根据权利要求1-2所述的一种玻璃钢复合结构吸波材料，其特征在于，所述的吸波涂料包括吸收剂、成膜树脂、稀释剂以及固化剂。
4.根据权利要求3所述的一种玻璃钢复合结构吸波材料，其特征在于，所述吸波涂料中，所述吸收剂的含量为15％～60％。
5.根据权利要求3所述的一种玻璃钢复合结构吸波材料，其特征在于，所述的吸波剂选自炭黑、碳纤维、羰基铁、铁氧体中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的一种玻璃钢复合结构吸波材料，其特征在于，所述的成膜树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的一种玻璃钢复合结构吸波材料，其特征在于，所述的固化剂为胺类固化剂和酸酐类固化剂。
8.一种玻璃钢复合结构吸波材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
步骤1、制备吸波涂料；
步骤2、将所述吸波涂料浸渍、喷涂或涂布在玻璃纤维布上并经固化后得到具有吸波能力的玻璃纤维布；
步骤3、按照所需尺寸裁剪所述具有吸波能力的玻璃纤维布，并逐层平铺在模具上以及在层间设置有一层粘接树脂，进而得到铺层的坯料；
步骤4、将所述坯料按照粘接树脂固化温度曲线进行成型。
9.根据权利要求8所述的一种玻璃钢复合结构吸波材料的制备方法，其特征在于，所述的粘接树脂为环氧树脂；所述的吸波涂料包括一定比例的吸收剂、成膜树脂、稀释剂以及固化剂，所述吸收剂所占含量为15％～60％。
10.根据权利要求8或9所述的一种玻璃钢复合结构吸波材料的制备方法，其特征在于：通过手糊法将一层粘接树脂糊制在玻璃纤维布的层与层之间；通过袋压或者模压成型方法对所述坯料进行成型。
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