一种纤维增强的宽频结构吸波材料及其制备方法与流程

本发明涉及吸波材料，特别是涉及一种纤维增强的宽频结构吸波材料及其制备方法。

背景技术：

1、结构吸波材料相比与吸波涂覆类材料具有较为明显的优势，在实现承载功能的同时又具有较为优异的吸波特性，可成型各种形状复杂的部件，不会给目标带来额外重量的增加，一定程度上避免了吸波涂覆类材料与目标结合力差、易脱落的缺点；结构吸波材料在厚度方向上设计空间相对较大，比涂覆类材料更易实现吸波频带拓宽，其结构的可设计性强，能给结构设计提供充分的设计空间，是宽带雷达吸波材料的重要发展方向。

2、耐高温结构吸波材料具备耐高温和吸波双重特性，可满足各类目标不同部位的耐高温吸波一体化的使用需求；对于耐高温吸波材料来说，研究和制造难点在于：一方面吸收剂的居里温度需要高于使用温度，才能保证吸收剂在工作温度仍能保持较高的磁导率；然而，目前应用较为成熟的羰基铁粉、铁氧体、铁硅铝等吸收剂无法满足高温使用要求。另一方面需选用耐高温且工艺性好的树脂基体，且能与吸收剂能够形成较为稳定的材料体系；目前耐高温吸波材料结构普遍采用的环氧树脂基复合材料长期最高使用温度不超过120℃，双马树脂基复合材料长期最高使用温度一般为200℃左右；聚酰亚胺高温树脂虽可以在350℃的高温环境下长期工作，疲劳特性和比刚度大，但其工艺性差，吸收剂填充比例大会导致材料力学性能骤降，层间易发生开裂、脱层的现象，无法满足部件承载的要求；聚酰亚胺高温树脂吸收剂可填充比例小，需要依靠增加厚度来满足吸波性能的要求。

3、因此，急需提供一种同时满足耐高温性、优异力学性能和吸波性能的宽频结构吸波材料。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种纤维增强的宽频结构吸波材料及其制备方法，本发明的制备法简单可控，制得的纤维增强的宽频结构吸波材料具有优异的耐高温性能、力学性能和宽频吸波性能。

2、本发明在第一方面提供了一种纤维增强的宽频结构吸波材料的制备方法，包括如下步骤：

3、s1.将铁钴合金粉体、溶剂和第一助剂进行球磨处理、干燥，得到片状铁钴合金粉体；

4、s2.将第一有机聚硅氮烷稀释液、所述片状铁钴合金粉体、第二助剂混合，得到吸波浆料；

5、s3.将第二有机聚硅氮烷稀释液刮涂至纤维布的表面，经烘干，得到电磁薄膜基材；

6、s4.将所述吸波浆料刮涂至所述电磁薄膜基材上，经烘干，得到纤维增强电磁薄膜；

7、s5.将所述纤维增强电磁薄膜进行铺层后，经热压固化，得到所述纤维增强的宽频结构吸波材料。

8、优选地，在步骤s1中，所述铁钴合金粉体、溶剂和第一助剂的质量比为(80～100):(40～60):(1～2)。

9、优选地，在步骤s1中，所述铁钴合金粉体为35co-0.5cr-fe、49co-2v-fe和27co-0.6cr-fe中的一种或多种；

10、所述溶剂为无水乙醇，所述第一助剂为硬脂酸钙。

11、优选地，在步骤s2中，将所述第一有机聚硅氮烷稀释液、所述片状铁钴合金粉体和所述第二助剂混合，得到所述片状铁钴合金粉体含量不同的多种吸波浆料；

12、在步骤s4中，将步骤s2制得的所述多种吸波浆料刮涂至所述电磁薄膜基材的表面，经烘干，得到所述片状铁钴合金粉体含量不同的多种纤维增强电磁薄膜；

13、在步骤s5中，将步骤s4制得的所述多种纤维增强电磁薄膜由下至上按所述片状铁钴合金粉体含量依次递减的排列方式进行铺层后，经热压固化，得到所述纤维增强的宽频结构吸波材料。

14、优选地，在步骤s2中，所述第一有机聚硅氮烷稀释液与所述片状铁钴合金粉体的质量比为1:(1～4)；所述第二助剂的质量为所述第一有机聚硅氮烷稀释液质量的1～5％；

15、所述第二助剂为玻璃微球。

16、优选地，在步骤s2中，所述第一有机聚硅氮烷稀释液由有机聚硅氮烷和丙酮按质量比为10:(2～3)混合后，经剪切搅拌得到。

17、优选地，在步骤s3中，所述第二有机聚硅氮烷稀释液由有机聚硅氮烷和丙酮按质量比为10:(1～2)混合后，经剪切搅拌得到。

18、优选地，在步骤s3中，所述纤维布为石英纤维布或玻璃纤维布；优选的是，单张所述纤维布的厚度为0.1mm；和/或

19、所述第二有机聚硅氮烷稀释液刮涂的厚度为50～100μm。

20、优选地，在步骤s4中，所述吸波浆料刮涂的厚度为0.2mm±0.05mm。

21、所述烘干的温度为70℃～80℃。

22、优选地，在步骤s5中，所述热压固化分为五个阶段，第一阶段：将温度升至100℃，并保温1h；第二阶段：将温度升至130℃，并于5mpa压力下，保温1h；第三阶段：于5mpa压力下，将温度升至160℃，并保温1h；第四阶段：于5mpa压力下，将温度升至200℃，并保温1h；第五阶段：于5mpa压力下，将温度升至250℃，并保温30min；

23、本发明在第二方面提供了一种纤维增强的宽频结构吸波材料，采用第一方面所述的制备方法制备得到。

24、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

25、本发明采用耐高温的铁钴合金粉体作为吸收剂，以工艺性能和耐温性能优异的有机聚硅氮烷作为基体材料，并将纤维布引入电磁薄膜制备，使得每一张电磁薄膜均具备力学承载和电磁吸收的双重特性，解决了传统电磁薄膜力学性能差，不便于运输的问题；相比传统结构吸波材料，采用本方法制备得到的结构吸波材料同时具有优异的力学强度，耐温性能和宽频吸波性能。

技术特征：

1.一种纤维增强的宽频结构吸波材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述铁钴合金粉体、溶剂和第一助剂的质量比为(80～100):(40～60):(1～2)。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述铁钴合金粉体为35co-0.5cr-fe、49co-2v-fe和27co-0.6cr-fe中的一种或多种；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，将所述第一有机聚硅氮烷稀释液、所述片状铁钴合金粉体和所述第二助剂混合，得到所述片状铁钴合金粉体含量不同的多种吸波浆料；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述第一有机聚硅氮烷稀释液由有机聚硅氮烷和丙酮按质量比为10:(2～3)混合后，经剪切搅拌得到；和/或，在步骤s3中，所述第二有机聚硅氮烷稀释液由有机聚硅氮烷和丙酮按质量比为10:(1～2)混合后，经剪切搅拌得到。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述第一有机聚硅氮烷稀释液与所述片状铁钴合金粉体的质量比为1:(1～4)；所述第二助剂的质量为所述第一有机聚硅氮烷稀释液质量的1～5％；所述第二助剂为玻璃微球。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述纤维布为石英纤维布或玻璃纤维布；优选的是，单张所述纤维布的厚度为0.1mm；和/或

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s4中，所述吸波浆料刮涂的厚度为0.2mm±0.05mm；和/或

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s5中，所述热压固化分为五个阶段，第一阶段：将温度升至100℃，并保温1h；第二阶段：将温度升至130℃，并于5mpa压力下，保温1h；第三阶段：于5mpa压力下，将温度升至160℃，并保温1h；第四阶段：于5mpa压力下，将温度升至200℃，并保温1h；第五阶段：于5mpa压力下，将温度升至250℃，并保温30min。

10.一种纤维增强的宽频结构吸波材料，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结
本发明提供了一种纤维增强的宽频结构吸波材料及其制备方法，属于吸波材料技术领域；该制备方法包括：S1.将铁钴合金粉体、溶剂和第一助剂进行球磨处理、干燥，得到片状铁钴合金粉体；S2.将第一有机聚硅氮烷稀释液、片状铁钴合金粉体、第二助剂混合，得到吸波浆料；S3.将第二有机聚硅氮烷稀释液刮涂至纤维布的表面，经烘干，得到电磁薄膜基材；S4.将吸波浆料刮涂至电磁薄膜基材上，经烘干，得到纤维增强电磁薄膜；S5.将纤维增强电磁薄膜进行铺层后，经热压固化，得到纤维增强的宽频结构吸波材料。本发明的制备法简单可控，制得的纤维增强的宽频结构吸波材料具有优异的耐高温性能、力学性能和宽频吸波性能。

技术研发人员：张久霖,孙新,蒋媛媛,于海涛,易书航
受保护的技术使用者：北京环境特性研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12