[發明專利]一種寬頻透波低介電天線罩材料及其快速制備方法

在審

• 申請號: 201810258509.4
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108481763A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 向陽;曹峰;彭志航
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B29C70/42
• 分類號: B29C70/42;B29C70/54;B29L31/34
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 朱桂花

一種寬頻透波低介電天線罩材料的快速制備方法，包括以下步驟：a)將寬頻透波石英纖維布按產品要求尺寸裁剪到位；b)將氰酸酯樹脂在烘箱中加熱，以形成氰酸酯樹脂液；c)將噴涂四氟乙烯涂層后的耐熱鋼模具加熱至預定溫度，然后將處理后的寬頻透波石英纖維布放置在耐熱鋼模具上；d)將氰酸酯樹脂液涂刷至寬頻透波石英纖維布表面，涂刷均勻；然后裝模固定；e)固化，然后冷卻、脫模，脫模后再進行熱處理；最后緩慢冷卻至室溫，得到寬頻透波低介電天線罩材料。本發明方法制備周期短、原料來源廣泛、配制容易、操作簡單，獲得的產品各項性能優異，方法及產品應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于天線罩復合材料技術領域，具體涉及到一種寬頻透波低介電天線罩材料的快速制備方法及通過該方法獲得的產品。

背景技術

天線罩作為機體結構的一部分，起著保護內置天線的作用，既要具備高強度透波功能，又要滿足特定環境使用條件，還需承受相應的機體載荷，保障機體安置天線的正常通訊工作。這對天線罩材料體系提出了更高的要求。

經過了50多年的研究，天線罩材料大體經歷了如下的發展路線：纖維增強塑料→氧化鋁陶瓷→微晶玻璃→石英陶瓷→氮化物陶瓷→復合材料，有機透波材料具有介電性能優良、可加工性能好、成本低等優點，但是其損耗角正切較大(≥0.01)；陶瓷透波材料(氧化鋁陶瓷、石英陶瓷與氮化物陶瓷等)要求介電常數低，損耗角正切要小，但是氧化鋁的介電常數較高(3.9)，并且隨溫度變化過大，由于其彈性模量和熱膨脹系數較大，導致其抗熱震沖擊性能差；石英陶瓷的主要缺點是力學性能較差(彎曲強度50MPa左右)，而且含有5～10％的氣孔；氮化物陶瓷機械性能偏低，抗雨蝕能力差；陶瓷基復合材料的介電常數為4～7，損耗角正切小于0.01(Si3N4-BN-SiO2)，石英纖維織物增強二氧化硅復合材料的介電常數2.88，損耗角正切0.006(5.841GHz，25℃)，但是其制備周期較長(浸漬-燒結5周期以上)，彎曲強度50MPa左右。

氰酸酯樹脂是理想的天線罩用樹脂基體材料；由于具有良好的熱穩定性和耐濕熱性，極低的線膨脹系數等優點，材料透波率極高，透明度好，是很好的透波材料，氰酸酯樹脂具有優良的高溫力學性能，彎曲強度和拉伸強度都比雙官能團環氧樹脂高；極低的吸水率(<1.5％)；成型收縮率低，尺寸穩定性好；耐熱性好，玻璃化溫度在240～260℃，最高能達到400℃，改性后可在170℃固化；耐濕熱性、阻燃性、粘結性都很好，和玻纖、碳纖、石英纖維、晶須等增強材料的粘接性能好；電性能優異，具有極低的介電常數(2.8～3.2)和介電損耗角正切值(0.002～0.008)，并且介電性能對溫度和電磁波頻率的變化都顯示特有的穩定性(即具有寬頻帶性)。

考慮到天線罩對承載、透波和防熱等性能的要求，可用作復合材料增強體的候選纖維主要有各種玻璃纖維、Si₃N₄纖維和BN纖維等。在這些候選纖維中，石英纖維的介電常數和介電損耗最低，表現出最好的介電性能。石英纖維還具有優異的抗熱震、耐燒蝕性能和化學穩定性，且易于編織，是制備耐高溫天線罩重要的增強材料。與實心石英纖維相比，空心石英纖維增強的陶瓷基復合材料中由于空心(類似于孔隙)的存在，進一步降低了材料的介電常數和介電損耗。

隨著航空航天事業的發展，對天線罩材料提出更高的要求，要求制備高質量和異形結構的天線罩以滿足機體安置天線的正常通訊工作以及機體承載，這對天線罩的制備工藝提出新的挑戰，不同的制備工藝對材料的性能具有不同的影響，樹脂模壓成型工藝具備原料易得、分散性好、工藝成熟、操作簡便、適合制備大型復雜厚壁構件的制備。因此如何利用該制備工藝制備寬頻透波低介電天線罩材料仍有待研究和開發。

發明內容

因此，本發明的目的是，針對現有技術不足，提供一種寬頻透波低介電天線罩材料的快速制備方法，該制備方法配方簡單、原料易得、使用方便、工藝周期短，適合工業化生產。