一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料及其制备方法与流程

本发明涉及吸波材料，具体涉及一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料及其制备方法。

背景技术：

1、结构吸波材料是在先进复合材料基础上发展起来的既能承载又能吸波的多功能复合材料，按其结构形式可分为层板型、蜂窝夹层型和泡沫夹层型，其中，泡沫夹层吸波材料作为典型的轻质结构材料，由吸波泡沫芯材、透波面板和反射底板组成，透波面板和反射底板分别通过胶黏剂贴敷于吸波泡沫芯材上、下表面而成为整体，为获得频段更宽的吸波性能，现有技术手段是依据电磁波阻抗匹配和谐振损耗原理将吸波泡沫芯材设计为多个单层吸波泡沫层叠粘接的结构形式，但是，随着单层吸波泡沫层数增加，由于泡沫内聚力的原因其夹层吸波材料内部层间粘接强度较低，导致在工程应用时内部层间脱粘的风险升高，影响泡沫夹层吸波材料的使用可靠性，为增强泡沫夹层复合材料的层间强度，现有技术如专利cn116423936提供的一种结构吸波复合材料及其制备方法，是通过在泡沫芯材的上、下表面开槽和沿厚度方向于表面槽的交汇处开通孔，然后通过真空导入工艺将树脂导入至开设的槽和孔中，树脂固化后在泡沫芯材厚度方向形成树脂柱，从而对泡沫夹层复合材料进行增强。

2、如上所述，采用树脂柱增强的技术手段能够解决由多个单层吸波泡沫层叠粘接的夹层结构的层间粘接强度弱和平压强度欠佳的问题，但是现有技术将吸波泡沫芯材设计为多个单层吸波泡沫层叠的结构形式，仍然难以有效解决在材料厚度受限时宽频雷达吸波的问题，尤其是在中、高频吸波的同时难以兼顾对低频电磁波的有效吸收。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料及其制备方法，解决现有泡沫夹层型吸波材料在厚度受限条件下，低、中、高频有效吸波难以兼顾的技术问题，并且增强泡沫夹层型吸波材料的层间强度和抗压能力。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料，包括玻璃钢面板、吸波泡沫芯材、吸波树脂柱、碳纤维底板，上层为玻璃钢面板，下层为碳纤维底板，中间层设有吸波泡沫芯材，呈空间桁架结构形式的吸波树脂柱分布于吸波泡沫芯材中。

3、优选方案中，吸波泡沫芯材由2-10个单泡沫层复合叠加而成，总厚度为10-100mm，所述单泡沫层为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫中的任意一种。

4、优选方案中，吸波树脂柱由树脂和吸收剂混合均匀后固化而成，所述树脂为乙烯基树脂、不饱和树脂、环氧树脂中的任意一种，所述吸收剂为短切碳纤维、炭黑、石墨烯中的任意一种或多种的复合，吸收剂添加量为树脂和吸收剂总质量的0.05-3％。

5、优选方案中，所述吸波树脂柱空间桁架结构，吸波树脂柱在三平面正交交汇处沿三个正交方向分别贯穿于吸波泡沫芯材，所述三平面包含吸波泡沫芯材的上表面或下表面所在的平面；吸波树脂柱斜交贯穿于吸波泡沫芯材内部形成正四棱锥结构，所述斜交起点为吸波树脂柱在吸波泡沫芯材上表面正交交汇处，即为正四棱锥结构的锥顶，所述斜交终点分别位于吸波树脂柱在吸波泡沫芯材下表面的4个正交交汇处，即为正四棱锥结构底面正方形的4个顶点，形成吸波树脂柱空间桁架结构。

6、优选方案中，玻璃钢面板厚度为0.2-1mm，由纤维织物增强树脂复合材料构成，所述纤维织物为玻璃纤维织物、石英纤维织物、芳纶纤维织物中的任意一种，所述树脂为环氧树脂、氰酸酯树脂中的任意一种。

7、优选方案中，碳纤维底板厚度为0.2-1mm，由碳纤维织物增强树脂复合材料构成，所述树脂为环氧树脂。

8、优选方案中，包括以下步骤：

9、s1、在吸波泡沫芯材的上、下表面开正交分布的槽，并且分别在上、下表面正交槽的交汇处沿厚度方向开通孔，在吸波泡沫芯材下表面正交槽的四个正交交汇处向上斜交，汇于上表面正交槽的一个正交交汇处并开四个通孔，使吸波泡沫芯材内部斜交的孔道呈正四棱柱结构，得到开槽开孔的吸波泡沫芯材；

10、s2、向树脂中加入适量吸收剂和固化剂，搅拌均匀，得到吸波树脂；

11、s3、在平板模具上依次铺放开槽开孔的吸波泡沫芯材、脱模布、导流网，并铺设树脂管和真空管，然后用真空袋膜将其密封，采用树脂真空导入工艺将吸波树脂注入吸波泡沫芯材的槽和孔中，保持抽真空状态完成吸波树脂柱预固化，预固化完成后升温进行后固化，降至室温后脱模，得到树脂桁架结构增强的吸波泡沫芯材；

12、s4、在平板模具上依次铺放碳纤维底板、树脂桁架结构增强的吸波泡沫芯材和玻璃钢面板，层间涂覆环氧树脂胶黏剂形成坯料，对坯料进行模压成型得到树脂桁架结构增强泡沫夹层吸波材料。

13、优选方案中，开槽宽度为1-5mm，开槽深度1-5mm，开孔直径为1-5mm，槽孔间距为16-75mm。

14、优选方案中，吸波树脂粘度控制在150～800mpa·s。

15、本发明提供了一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料及其制备方法，其有益效果在于：(1)本发明通过对用于真空导入工艺增强泡沫夹层材料的树脂进行改进设计和对真空导入固化形成的吸波树脂柱的尺寸参数和在吸波泡沫芯材中的空间分布参数进行电磁设计，在增强吸波泡沫芯材层间强度的同时，实现了泡沫夹层吸波材料薄型化和低频宽频吸波的兼容；(2)本发明的制造工艺简单，易于控制，适合大规模生产；(3)利用空间桁架结构增强泡沫吸波材料，可适应结构内部的弯矩和剪力分布，不仅使泡沫吸波材料拥有更强结构稳定性和抗压能力，而且能够增强夹层吸波材料内部层间粘接强度。

技术特征：

1.一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料，其特征是：包括玻璃钢面板(1)、吸波泡沫芯材(2)、吸波树脂柱(3)、碳纤维底板(4)，上层为玻璃钢面板(1)，下层为碳纤维底板(4)，中间层设有吸波泡沫芯材(2)，呈空间桁架结构形式的吸波树脂柱(3)分布于吸波泡沫芯材(2)中。

2.根据权利要求1所述一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料，其特征是：吸波泡沫芯材(2)由2-10个单泡沫层复合叠加而成，总厚度为10-100mm，所述单泡沫层为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫中的任意一种。

3.根据权利要求1所述一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料，其特征是：吸波树脂柱(3)由树脂和吸收剂混合均匀后固化而成，所述树脂为乙烯基树脂、不饱和树脂、环氧树脂中的任意一种，所述吸收剂为短切碳纤维、炭黑、石墨烯中的任意一种或多种的复合，吸收剂添加量为树脂和吸收剂总质量的0.05-3％。

4.根据权利要求1所述一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料，其特征是：所述吸波树脂柱(3)空间桁架结构，吸波树脂柱(3)在三平面正交交汇处沿三个正交方向分别贯穿于吸波泡沫芯材(2)，所述三平面包含吸波泡沫芯材(2)的上表面或下表面所在的平面；吸波树脂柱(3)斜交贯穿于吸波泡沫芯材(2)内部形成正四棱锥结构，所述斜交起点为吸波树脂柱(3)在吸波泡沫芯材(2)上表面正交交汇处，所述斜交终点分别位于吸波树脂柱(3)在吸波泡沫芯材(2)下表面的4个正交交汇处，形成吸波树脂柱(3)空间桁架结构。

5.根据权利要求1所述一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料，其特征是：玻璃钢面板(1)厚度为0.2-1mm，由纤维织物增强树脂复合材料构成，所述纤维织物为玻璃纤维织物、石英纤维织物、芳纶纤维织物中的任意一种，所述树脂为环氧树脂、氰酸酯树脂中的任意一种。

6.根据权利要求1所述一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料，其特征是：碳纤维底板(4)厚度为0.2-1mm，由碳纤维织物增强树脂复合材料构成，所述树脂为环氧树脂。

7.根据权利要求1-6任一项所述一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料的制备方法，其特征是：开槽宽度为1-5mm，开槽深度1-5mm，开孔直径为1-5mm，槽孔间距为16-75mm。

9.根据权利要求7所述一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料的制备方法，其特征是：吸波树脂粘度控制在150～800mpa·s。

技术总结
本发明提供一种树脂桁架结构增强泡沫吸波材料及其制备方法，该吸波材料包括玻璃钢面板、吸波泡沫芯材、吸波树脂柱、碳纤维底板，上层为玻璃钢面板，下层为碳纤维底板，中间层设有吸波泡沫芯材，呈空间桁架结构形式的吸波树脂柱分布于吸波泡沫芯材中。本发明通过真空导入固化形成空间桁架结构的吸波树脂柱，对空间桁架结构的吸波树脂柱的尺寸参数和在吸波泡沫芯材中的空间分布参数进行电磁设计，在增强吸波泡沫芯材层间强度和抗压能力的同时，实现了泡沫夹层吸波材料薄型化和低频宽频吸波的兼容，能够解决现有结构型吸波材料在厚度受限条件下，对低、中、高频电磁波有效吸收难以兼顾的技术问题。本发明的制造工艺简单，易于控制，适合大规模生产。

技术研发人员：彭学刚,张裕恒,汪均鉴,鲍禹,王莉,胡晓洪
受保护的技术使用者：航天科工武汉磁电有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15