[發明專利]一種基于雙馬來酰亞胺樹脂基的吸波復合材料

有效

• 申請號: 201410653048.2
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104387769A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 陳平;劉哲;于祺;夏連連;熊需海
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L79/04;C08K9/00;C08K7/06;B32B27/04;B32B27/28;B32B27/02;B32B37/06;C09K3/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于先進復合材料技術領域，一種基于雙馬來酰亞胺樹脂基的吸波復合材料，主要應用于航空、航天等領域。

背景技術

隱身技術是當今世界重點發展的軍事技術之一，在提高現代兵器的突防能力和生存能力方面發揮著重要的作用，這引起了世界各軍事大國的高度重視。因此，各國都在爭相研制并開發出具有優異隱身性能的材料用于國防軍工與武器裝備。

目前，按照材料成型工藝和承載能力來分類，吸波材料可分為涂覆型吸波材料和結構型吸波材料。前者是將各類吸收劑，包括金屬或合金粉末、鐵氧體和導電纖維等與粘合劑混合后，涂覆于目標表面形成吸波涂層。其具有吸收頻帶窄、使用與維護較麻煩、增加飛行器質量、易于脫落等一系列缺點。而結構型吸波材料具有承載和吸波的雙重功能，通常是由透波層、吸收層和反射層等多種結構通過一定的成型工藝連接而成。由于其突出的可承載結構、吸波能力強以及可設計性強等優點，已經得到廣泛的研究及應用。

吸波結構復合材料一般采用混雜復合材料。表面層一般為透波層，很薄，用于將電磁波透過；中間層則為吸波層，由吸波復合材料組成，一般為納米吸波粒子增強樹脂基體復合材料，用于吸收電磁波；底層是反射層，由碳纖維復合材料或金屬薄膜組成，將未吸收的電磁波返回，進一步進行吸收。目前，吸波結構復合材料已經應用于先進隱身戰斗機中如F-22等，是各軍事大國競相開發的尖端材料。

PBO/BMI復合材料是一種很好的透波材料，可作為最外層蒙皮在結構-功能復合材料中使用。而碳纖維的出現為替代金屬作為承力構件的結構材料提供了可靠的原料，碳纖維增強樹脂基復合材料由于具有高強度、高模量、對電磁波的強反射性等特點，已經被世界多國廣泛采用。本發明通過在CF/BMI復合材料外復合一薄層高性能PBO/BMI復合材料，將PBO/BMI復合材料透波功能集成在CF/BMI復合材料中，而C/PBO混雜纖維增強BMI樹脂基復合材料層合板，使入射的電磁波盡可能進入到復合材料內部，有效的解決了CF/BMI復合材料對電磁波的強反射，使其具有吸波隱身性能。結果附附圖所示。因此C/PBO混雜纖維增強雙馬樹脂基復合材料預期可作為綜合性能優異且隱身性能良好的結構-功能一體化材料應用于航空航天領域。

PBO纖維和碳纖維均為性能優異的復合材料增強體，具有高強度、高模量等突出的優點，在航空航天領域具有廣闊的應用前景。但是其表面光滑、呈化學惰性，導致其復合材料界面粘結性能差，阻礙其在實際中的應用。

發明內容

本發明解決了C/BMI復合材料對電磁波全反射導致其無法作為隱身材料使用的特點，在C/BMI復合材料表面復合了一薄層高性能PBO/BMI復合材料，將PBO/BMI復合材料透波功能集成在CF/BMI復合材料中，而C/PBO混雜纖維增強BMI樹脂基復合材料層合板，使入射的電磁波盡可能進入到復合材料內部，有效的解決了CF/BMI復合材料對電磁波的強反射，使其具有吸波隱身性能。同時，PBO纖維和CF表面活性基團少、呈化學惰性，與樹脂集體的界面粘結性能差，為提高C/PBO混雜纖維復合材料的界面粘結性能，采用低溫等離子體分別對PBO纖維和碳纖維進行表面改性，提高了其對樹脂的浸潤性及與樹脂的界面粘結性能，最大限度的發揮了復合材料的力學性能，大大提高了混雜纖維復合材料的應用可能性和應用范圍。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于雙馬來酰亞胺樹脂基的吸波復合材料，是一種C/PBO混雜纖維增強雙馬來酰亞胺樹脂吸波復合材料，包括表面處理的CF纖維和表面處理的PBO纖維；十四片CF增強BMI樹脂與一片PBO纖維增強BMI樹脂模壓結合；CF作為主體，PBO纖維作為最外層蒙皮。

所述的CF與PBO纖維先進行如下的表面處理：將CF與PBO纖維分別用丙酮溶液浸泡48小時，除去其表面的雜質，隨后在烘箱中110℃烘干3h。PBO纖維和CF經過等離子體處理，DBD等離子體處理功率密度為10W/cm³～50W/cm³，處理時間為6s～36s。射頻電感耦合等離子體處理功率10W～400W、氣壓10Pa～100Pa、時間1～30min，等離子體氣氛為空氣、氧氣、氮氣或者氨氣。表面處理后的纖維，再制備纖維預浸料，過程如下：處理過的纖維與質量百分含量為35％～45％的雙馬來酰亞胺樹脂溶液進行浸漬，分別制備成碳纖維以及PBO纖維增強BMI樹脂復合材料預浸料。所述浸膠溫度為室溫，牽引速度為1.0m/min,刮膠棒間距為0.5～1.0mm，在真空烘箱中烘干時間為10～90min，烘干溫度為30～50℃。