CN114108362A - 耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法 - Google Patents

耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法。耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法包括：预处理步骤：将碳化硅纤维、碳纤维和芳纶纤维进行混编后裁短，得到短切纤维；疏解步骤：将短切纤维加入表面活性剂水溶液中进行混合，然后进行疏解，同时加入聚氧化乙烯，以形成芳纶纤维浆悬浮液；制纸步骤：将芳纶纤维浆悬浮液经过纸页成型、湿压榨和干燥操作得到芳纶复合原纸，芳纶复合原纸再经过热压得到芳纶复合纸；加工步骤；将芳纶复合纸依次经过叠纸、涂胶、热压、拉伸定型、浸胶和固化后，得到耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝。本发明解决了现有技术中吸波蜂窝强度低且吸波效果差的问题。

Description

耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法
技术领域
本发明涉及吸波材料技术领域，具体而言，涉及一种耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法。
背景技术
目前隐身飞机上使用的隐身材料是吸波涂料，存在容易从机体上脱落并在一段时间后还需要进行修复的问题，另外涂层由于气动等原因无法喷涂的太厚，一来因涂层在外面影响飞机的气动力学，另外涂层太厚与飞机表面的结合力变差会有脱落更厉害的风险，因此采用涂层，一方面不会有太好的吸波作用，另一方面维修是个大问题。
因此提供一种在安装在内部且轻质的吸波材料意义重大，目前主要采用将吸波蜂窝和吸波泡沫作为内层结构而起到隐身作用，但是目前制作吸波蜂窝的方式主要采用吸波浆料进行浸渍的方式进行生产，此种方式制作的吸波蜂窝力学强度差且浸渍量有限最高只能到30％，再高的话就容易出现掉渣掉粉现象，无法实现长期使用吸波效果好的目的，需要进行替换维修成本太大。
由上可知，现有技术中存在吸波蜂窝强度低且吸波效果差的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，以解决现有技术中吸波蜂窝强度低且吸波效果差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，包括：预处理步骤：将碳化硅纤维、碳纤维和芳纶纤维进行混编后裁短，得到短切纤维；疏解步骤：将短切纤维加入表面活性剂水溶液中进行混合，然后进行疏解，同时加入聚氧化乙烯，以形成芳纶纤维浆悬浮液；制纸步骤：将芳纶纤维浆悬浮液经过纸页成型、湿压榨和干燥操作得到芳纶复合原纸，芳纶复合原纸再经过热压得到芳纶复合纸；加工步骤；将芳纶复合纸依次经过叠纸、涂胶、热压、拉伸定型、浸胶和固化后，得到耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝。
进一步地，在预处理步骤中，短切纤维的长度为1毫米至12毫米。
进一步地，在预处理步骤中，碳化硅纤维加上碳纤维之和与芳纶纤维的质量比为2:3至3:2。
进一步地，在预处理步骤中，碳化硅纤维与碳纤维的质量比为1:1至1:2。
进一步地，在疏解步骤中，短切纤维与聚氧化乙烯的质量比为20:1至15:1。
进一步地，在加工步骤中，叠纸包括：将芳纶复合纸折成等间隙的多层蜂窝结构。
进一步地，在加工步骤中，涂胶包括：将多层蜂窝结构进行等间隔涂胶以形成多个胶条，胶条的宽度为多层蜂窝结构的蜂窝孔格的边长，胶条之间的间隙为多个蜂窝孔格的边长。
进一步地，胶条之间的间隙为3个蜂窝孔格的边长；和/或蜂窝孔格的边长为1.83毫米至10毫米。
进一步地，在加工步骤中，热压的热压温度为80℃至150℃。
进一步地，在加工步骤中，拉伸定型包括：将多层蜂窝结构在芳纶纤维浆水浮液中进行浸泡，然后进行拉伸处理，当多层蜂窝结构的蜂窝孔格达到预定尺寸后，再进行烘烤以使多层蜂窝结构定型。
进一步地，芳纶纤维浆水浮液的质量分数为2％至5％；和/或烘烤的烘烤温度为80℃至150℃。
进一步地，在加工步骤中，浸胶包括：将多层蜂窝结构放入树脂中进行浸胶。
进一步地，树脂为环氧树脂或者酚醛树脂中的一种。
进一步地，在加工步骤中，固化的固化温度为120℃至150℃。
应用本发明的技术方案，以碳化硅纤维、碳纤维和芳纶纤维为原料能够使得吸波蜂窝具有较好的耐温性同时又具有较好的吸波效果，将三种纤维进行混编后裁短能够减少因三种纤维密度不一致的问题带来的沉降不均匀，从而防止芳纶复合纸不均匀，且得到的吸波蜂窝的添加量超过30％，最大可达60％，提高了吸波效果的同时，能够防止掉渣掉粉问题，从而减少对人体的伤害以及对环境的污染，此外，本发明的制造方法不包括二次浸渍，使得得到的吸波蜂窝强度高、耐候性好，解决了现有技术中吸波蜂窝强度低且吸波效果差的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明中的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中吸波蜂窝强度低且吸波效果差的问题，本发明提供了一种耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法。
实施例一
如图1所示，耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法包括：预处理步骤：将碳化硅纤维、碳纤维和芳纶纤维进行混编后裁短，得到短切纤维；疏解步骤：将短切纤维加入表面活性剂水溶液中进行混合，然后进行疏解，同时加入聚氧化乙烯，以形成芳纶纤维浆悬浮液；制纸步骤：将芳纶纤维浆悬浮液经过纸页成型、湿压榨和干燥操作得到芳纶复合原纸，芳纶复合原纸再经过热压得到芳纶复合纸；加工步骤；将芳纶复合纸依次经过叠纸、涂胶、热压、拉伸定型、浸胶和固化后，得到耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝。
以碳化硅纤维、碳纤维和芳纶纤维为原料能够使得吸波蜂窝具有较好的耐温性同时又具有较好的吸波效果，将三种纤维进行混编后裁短能够减少因三种纤维密度不一致的问题带来的沉降不均匀，从而防止芳纶复合纸不均匀，且得到的吸波蜂窝的添加量超过30％，最大可达60％，提高了吸波效果的同时，能够防止掉渣掉粉问题，从而减少对人体的伤害以及对环境的污染，此外，本发明的制造方法不包括二次浸渍，使得得到的吸波蜂窝强度高、耐候性好，解决了现有技术中吸波蜂窝强度低且吸波效果差的问题。
在本实施例中，在预处理步骤中，短切纤维的长度为1毫米至12毫米。将短切纤维的长度限制在1毫米至12毫米，能够减少因三种纤维密度不一致的问题带来的沉降不均匀，从而防止芳纶复合纸不均匀。
在本实施例中，在预处理步骤中，碳化硅纤维加上碳纤维之和与芳纶纤维的质量比为2:3至3:2。在预处理步骤中，碳化硅纤维与碳纤维的质量比为1:1至1:2。在本实施例中，将10股碳化硅纤维、10股碳纤维和30股芳纶纤维进行混编，其中每股纤维的质量是相同的，也就是说，本实施例中的碳化硅纤维加上碳纤维之和与芳纶纤维的质量比为2:3，其中，碳化硅纤维与碳纤维的质量比为1:1。采用上述比例的碳化硅纤维、碳纤维和芳纶纤维进行混编，能够使得吸波蜂窝具有较好的耐温性、较高的强度的同时又具有较好的吸波效果。
在本实施例中，在疏解步骤中，短切纤维与聚氧化乙烯的质量比为20:1至15:1。采用上述的比例范围，即可使得短切纤维与表面活性剂水溶液的混合溶液在聚氧化乙烯的作用下形成芳纶纤维浆悬浮液，无需过多的聚氧化乙烯，避免浪费。在本实施例中，将100份短切纤维加入表面活性剂水溶液中进行混合，然后进行疏解，同时加入5份聚氧化乙烯，以形成芳纶纤维浆悬浮液。其中，一份短切纤维与一份聚氧化乙烯的质量相同，也就是说，本实施例中的短切纤维与聚氧化乙烯的质量比为20:1。
在本实施例中，在加工步骤中，叠纸包括：将芳纶复合纸折成等间隙的多层蜂窝结构。
在本实施例中，在加工步骤中，涂胶包括：将多层蜂窝结构进行等间隔涂胶以形成多个胶条，胶条的宽度为多层蜂窝结构的蜂窝孔格的边长，胶条之间的间隙为多个蜂窝孔格的边长。
具体的，胶条之间的间隙为3个蜂窝孔格的边长。
具体的，蜂窝孔格的边长为1.83毫米至10毫米。在本实施例中，蜂窝孔格的边长为1.83毫米。
在本实施例中，在加工步骤中，热压的热压温度为80℃至150℃。采用80℃至150℃的热压温度，既能保证热压的效果，也不会使得温度过高损坏多层蜂窝结构。
在本实施例中，在加工步骤中，拉伸定型包括：将多层蜂窝结构在芳纶纤维浆水浮液中进行浸泡，然后进行拉伸处理，当多层蜂窝结构的蜂窝孔格达到预定尺寸后，再进行烘烤以使多层蜂窝结构定型。
具体的，芳纶纤维浆水浮液的质量分数为2％至5％。在本实施例中，芳纶纤维浆水浮液的质量分数为2％。
在本实施例中，烘烤的烘烤温度为80℃至150℃。采用80℃至150℃的烘烤温度，既能保证烘烤定型的效果，也不会使得温度过高损坏多层蜂窝结构。
在本实施例中，在加工步骤中，浸胶包括：将多层蜂窝结构放入树脂中进行浸胶。
具体的，树脂为环氧树脂或者酚醛树脂中的一种。
在本实施例中，在加工步骤中，固化的固化温度为120℃至150℃。采用120℃至150℃的固化温度，既能保证固化的效果，也不会使得温度过高损坏多层蜂窝结构。
实施例二
与实施例一的区别在于，本实施例中的碳化硅纤维加上碳纤维之和与芳纶纤维的质量比、碳化硅纤维与碳纤维的质量比以及蜂窝孔格的边长与实施例一是不同的。
具体的，在本实施例中，将10股碳化硅纤维、20股碳纤维和20股芳纶纤维进行混编，其中每股纤维的质量是相同的，也就是说，本实施例中的碳化硅纤维加上碳纤维之和与芳纶纤维的质量比为3:2，其中，碳化硅纤维与碳纤维的质量比为1:2。
具体的，本实施例中的蜂窝孔格的边长为3.67毫米。
实施例三
与实施例一的区别在于，本实施例中的碳化硅纤维加上碳纤维之和与芳纶纤维的质量比、芳纶纤维浆水浮液的质量分数以及蜂窝孔格的边长与实施例一是不同的。
具体的，在本实施例中，将15股碳化硅纤维、15股碳纤维和20股芳纶纤维进行混编，其中每股纤维的质量是相同的，也就是说，本实施例中的碳化硅纤维加上碳纤维之和与芳纶纤维的质量比为3:2，其中，碳化硅纤维与碳纤维的质量比为1:1。
具体的，本实施例中的芳纶纤维浆水浮液的质量分数为5％。
具体的，本实施例中的蜂窝孔格的边长为3.67毫米。
对比例
在本对比例中，将芳纶纸吸波蜂窝放入含有30％短切纤维的环氧树脂中进行浸胶处理，然后在80℃至150℃的温度下进行干燥处理。
将实施例一、实施例二、实施例三以及对比例中的吸波蜂窝切成300mm*300mm*10mm和300mm*300mm*20mm两种尺寸，分别在暗室进行反射率测试，测试标准参考《GJB2038-1994雷达吸波材料反射率测试方法》，测试结果如表1所示。
表1吸波蜂窝反射率测试结果
实施例 尺寸 测试频率范围 峰值
实施例一 300mm*300mm*10mm 2-18GHz -15dB
实施例一 300mm*300mm*20mm 2-18GHz -20dB
实施例二 300mm*300mm*10mm 2-18GHz -18dB
实施例二 300mm*300mm*20mm 2-18GHz -25dB
实施例三 300mm*300mm*10mm 2-18GHz -15dB
实施例三 300mm*300mm*20mm 2-18GHz -22dB
对比例 300mm*300mm*10mm 2-18GHz -10dB
对比例 300mm*300mm*20mm 2-18GHz -15dB
由表1可知，当用于测试的吸波蜂窝的尺寸为300mm*300mm*10mm时，实施例一至实施例三的吸波蜂窝的峰值反射率均小于等于-15dB，而对比例的吸波蜂窝的峰值反射率只有-10dB。当用于测试的吸波蜂窝的尺寸为300mm*300mm*20mm时，实施例一至实施例三的吸波蜂窝的峰值反射率均小于等于-20dB，而对比例的吸波蜂窝的峰值反射率只有-15dB。由上可知，实施例一至实施例三的吸波蜂窝的放射率明显小于对比例的吸波蜂窝的反射率，也就是说，实施例一至实施例三的吸波蜂窝的吸波效果明显优于对比例的吸波蜂窝的吸波效果。
综上可知，与传统的吸波蜂窝制造方法相比，本发明的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法所制备出的吸波蜂窝具有较好的吸波效果。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、以碳化硅纤维、碳纤维和芳纶纤维为原料能够使得吸波蜂窝具有较好的耐温性同时又具有较好的吸波效果；
2、将三种纤维进行混编后裁短能够减少因三种纤维密度不一致的问题带来的沉降不均匀，从而防止芳纶复合纸不均匀；
3、得到的吸波蜂窝的添加量超过30％，最大可达60％，提高了吸波效果的同时，能够防止掉渣掉粉问题，从而减少对人体的伤害以及对环境的污染；
4、本发明的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法不包括二次浸渍，使得得到的吸波蜂窝强度高、耐候性好；
5、本发明的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法工艺简单，适合大批量生产。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，包括：
预处理步骤：将碳化硅纤维、碳纤维和芳纶纤维进行混编后裁短，得到短切纤维；
疏解步骤：将所述短切纤维加入表面活性剂水溶液中进行混合，然后进行疏解，同时加入聚氧化乙烯，以形成芳纶纤维浆悬浮液；
制纸步骤：将所述芳纶纤维浆悬浮液经过纸页成型、湿压榨和干燥操作得到芳纶复合原纸，所述芳纶复合原纸再经过热压得到芳纶复合纸；
加工步骤；将所述芳纶复合纸依次经过叠纸、涂胶、热压、拉伸定型、浸胶和固化后，得到耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝。
2.根据权利要求1所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述预处理步骤中，所述短切纤维的长度为1毫米至12毫米。
3.根据权利要求1所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述预处理步骤中，所述碳化硅纤维加上所述碳纤维之和与所述芳纶纤维的质量比为2:3至3:2。
4.根据权利要求1所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述预处理步骤中，所述碳化硅纤维与所述碳纤维的质量比为1:1至1:2。
5.根据权利要求1所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述疏解步骤中，所述短切纤维与所述聚氧化乙烯的质量比为20:1至15:1。
6.根据权利要求1所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述加工步骤中，所述叠纸包括：
将所述芳纶复合纸折成等间隙的多层蜂窝结构。
7.根据权利要求6所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述加工步骤中，所述涂胶包括：
将所述多层蜂窝结构进行等间隔涂胶以形成多个胶条，所述胶条的宽度为所述多层蜂窝结构的蜂窝孔格的边长，所述胶条之间的间隙为多个所述蜂窝孔格的边长。
8.根据权利要求7所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，
所述胶条之间的间隙为3个所述蜂窝孔格的边长；和/或
所述蜂窝孔格的边长为1.83毫米至10毫米。
9.根据权利要求1所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述加工步骤中，所述热压的热压温度为80℃至150℃。
10.根据权利要求6所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述加工步骤中，所述拉伸定型包括：
将所述多层蜂窝结构在芳纶纤维浆水浮液中进行浸泡，然后进行拉伸处理，当所述多层蜂窝结构的蜂窝孔格达到预定尺寸后，再进行烘烤以使所述多层蜂窝结构定型。
11.根据权利要求10所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，
所述芳纶纤维浆水浮液的质量分数为2％至5％；和/或
所述烘烤的烘烤温度为80℃至150℃。
12.根据权利要求6所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述加工步骤中，所述浸胶包括：
将所述多层蜂窝结构放入树脂中进行浸胶。
13.根据权利要求12所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，所述树脂为环氧树脂或者酚醛树脂中的一种。
14.根据权利要求1所述的耐高温芳纶复合纸吸波蜂窝的制造方法，其特征在于，在所述加工步骤中，所述固化的固化温度为120℃至150℃。
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