專利名稱：帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種帶通型透波材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
透波材料是指對一定頻帶內(nèi)電磁波透過率較高的一類材料，廣泛應(yīng)用于制備各種天線罩，透波材料通常具有較低的介電常數(shù)和介電損耗，并且介電性能不隨溫度和頻率的變化產(chǎn)生明顯的變化。對于帶通型透波材料，多采用多層結(jié)構(gòu)來滿足頻選透波的要求。目前常用的多層結(jié)構(gòu)透波材料包括A、B、C型夾層等。A型夾層是一種三層對稱結(jié)構(gòu)，它由里外兩層比較致密的高介電常數(shù)的薄的表層(纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料)和低介電常數(shù)、低損耗低密度的多孔芯層(如多孔材料、泡沫、蜂窩材料等)組成；B型夾層結(jié)構(gòu)也是一種三層對稱結(jié)構(gòu)，與A型夾層不同的是它是由兩層低介電常數(shù)、低密度的表層和致密的、高介電常數(shù)芯層組成；C型夾層結(jié)構(gòu)由兩層A型夾層結(jié)構(gòu)組合而成，該結(jié)構(gòu)電磁透波性能較好。其中，A型夾層在泡沫夾芯厚度較大時可實現(xiàn)頻選透波性能，但其諧振峰較多且受各層厚度和電性能參數(shù)影響較大，難以滿足實際使用要求；而當(dāng)泡沫夾芯厚度較小時力學(xué)性能較差，難以滿足承載要求。C型夾層結(jié)構(gòu)由兩層A型夾層組合而成，它能進(jìn)一步抵消獨立的A型夾層的剩余反射、減少諧振峰，但此結(jié)構(gòu)透波率對入射角的變化比較敏感。而B型夾層結(jié)構(gòu)力學(xué)性能較好，當(dāng)芯層材料介電常數(shù)為表層材料介電常數(shù)的均方根時，其頻選透波性能優(yōu)異，且對單層厚度的魯棒性要求不高，使得工藝實現(xiàn)難度較小。從改善材料的頻選透波性能和力學(xué)性能的角度考慮，實際制備工藝最有望實現(xiàn)的應(yīng)為B型夾層。目前，B型夾層要求表層介電常一般為芯層介電常數(shù)的均方值，導(dǎo)致各層材料制備難度較大，極大地限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種頻選透波功能優(yōu)良、集透波和承載功能于一體、結(jié)構(gòu)簡單且性價比高的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料及其制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于，所述透波材料包括由石英纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的一外表層和一內(nèi)表層，所述外表層和內(nèi)表層之間夾設(shè)有一由高強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的芯層，所述外表層和外表層的介電常數(shù)優(yōu)選為2. 6 2. 7，損耗角正切值優(yōu)選為0. 003 0. 004 ；所述芯層的介電常數(shù)優(yōu)選為4. 2 4. 3，損耗角正切值優(yōu)選為0. 005 0. 006。作為本發(fā)明的透波材料的進(jìn)一步改進(jìn)
上述的透波材料中，所述內(nèi)表層厚度優(yōu)選為2. 5mm 2. 7mm，所述外表層的厚度優(yōu)選為 2. 5mm 2. 7mm，所述芯層的厚度優(yōu)選為2. 7mm 2. 9mm。
上述的透波材料中，所述外表層和內(nèi)表層的厚度相等。上述的透波材料中，所述外表層、內(nèi)表層和芯層的樹脂基體優(yōu)選為高純鄰甲基環(huán)氧樹脂。作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供二種上述帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的制備方法，方法一，包括以下步驟
(1)材料準(zhǔn)備準(zhǔn)備石英纖維布和高強(qiáng)纖維布，配制樹脂膠液；
(2)預(yù)浸膠采用樹脂膠液對所述石英纖維布和高強(qiáng)纖維布進(jìn)行浸泡，充分浸漬后，取出并晾干，得到石英纖維預(yù)浸布和高強(qiáng)纖維預(yù)浸布；
(3)成型按照所述透波材料的鋪層順序和鋪層厚度，依次疊加鋪設(shè)所述的高強(qiáng)纖維預(yù)浸布和石英纖維預(yù)浸布，壓制成型并固化，經(jīng)表面加工后，得到所述帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。方法二，包括以下步驟
(1)材料準(zhǔn)備準(zhǔn)備石英纖維布和高強(qiáng)纖維布，配制樹脂膠液；
(2)預(yù)浸膠采用樹脂膠液對所述石英纖維布和高強(qiáng)纖維布進(jìn)行浸泡，充分浸漬后，取出并晾干，得到石英纖維預(yù)浸布和高強(qiáng)纖維預(yù)浸布；
(3)制備各層復(fù)合材料根據(jù)外表層和內(nèi)表層的設(shè)計厚度鋪設(shè)石英纖維預(yù)浸布，然后采用模具壓制成型并固化，得到石英纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料；根據(jù)芯層的設(shè)計厚度鋪設(shè)高強(qiáng)纖維預(yù)浸布，采用模具壓制成型并固化，得到高強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料；
(4)粘接成型以所述石英纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料作為外表層和內(nèi)表層，以所述高強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料作為芯層，按照外表層、芯層和內(nèi)表層的鋪層順序，用樹脂膠液將各層材料緊密粘合為一體，固化后得到所述帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。作為本發(fā)明的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)
上述的制備方法中，所述樹脂膠液是由質(zhì)量比為(2 2. 5) 1 (1.5 2)的高純鄰甲基環(huán)氧樹脂、線性酚醛樹脂和丁酮攪拌混合而成的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
1、本發(fā)明的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料為三層實心對稱結(jié)構(gòu)，以石英纖維作為內(nèi)表層和外表層的增強(qiáng)材料，以高強(qiáng)纖維作為芯層的增強(qiáng)材料，原料成本低廉、來源廣泛且能使該透波材料具有較好的強(qiáng)度，使得其能夠提供承載功能；內(nèi)表層和外表層的密度和介電常數(shù)低，芯層致密且介電常數(shù)高，使得該透波材料具有良好的匹配性和透過系數(shù)，因此， 該透波材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和頻選透波特性，可替代目前普遍采用的蜂窩夾芯透波材料，在滿足結(jié)構(gòu)部件使用要求的前提下賦予其優(yōu)良的頻選透波功能。2、本發(fā)明的上述透波材料的制備方法，原料來源廣泛，通過現(xiàn)有常規(guī)的樹脂基復(fù)合材料成型工藝即可制備成型，整個制備工藝可控性高，可有效應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，并可以用來制備大尺寸復(fù)雜形面構(gòu)件。


圖1是本發(fā)明的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明具體實施例1的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的實物照片；
圖3為本發(fā)明具體實施例1的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的透波率曲線示意圖。圖例說明
1、外表層；2、芯層；3、內(nèi)表層。
具體實施例方式以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例1
如圖1所示，本發(fā)明的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，包括由石英纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的一外表層ι和一內(nèi)表層3，外表層1和內(nèi)表層3之間夾設(shè)有一由高強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的芯層2。內(nèi)表層3和外表層1厚度為2. 6mm，介電常數(shù)為2. 68， 損耗角正切值為0. 0034 ；芯層2的厚度為2. 8mm，介電常數(shù)為4. 28，損耗角正切值為0. 005。上述的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，是通過以下步驟制備得到的
1、材料準(zhǔn)備
a.準(zhǔn)備石英纖維布和高強(qiáng)纖維布，
b.配制樹脂膠液將質(zhì)量比為2 1 2的高純鄰甲基環(huán)氧樹脂(浙江江山市江環(huán)公司)、線性酚醛樹脂(作為固化劑)和丁酮(作為溶劑)攪拌混合均勻，制備成樹脂膠液；
2、預(yù)浸膠采用樹脂膠液對石英纖維布和高強(qiáng)纖維布進(jìn)行浸泡2h，取出并晾干，得到石英纖維預(yù)浸布和高強(qiáng)纖維預(yù)浸布；
3、制備各層復(fù)合材料鋪設(shè)符合厚度要求的石英纖維預(yù)浸布，采用模具壓制成型并固化(180°C條件下固化他)，經(jīng)機(jī)械加工后得到一石英纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的外表層1 ；采用制備外表層1的方法制備一內(nèi)表層3 ；鋪設(shè)符合厚度要求的高強(qiáng)纖維預(yù)浸布，采用模具壓制成型并固化(180°C條件下固化他)，經(jīng)機(jī)械加工后得到一由高強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的芯層2 ；
4、粘接成型按照外表層1、芯層2和內(nèi)表層3的順序用樹脂膠液將三者緊密粘合為一體，得到帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。上述制得的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的實物照片如圖2所示，實測透波率曲線如圖3所示。由測試結(jié)果可知，該透波材料的透波率曲線上有三個透波峰，分別在12 GHz 13 GHz,19 GHz 21 GHz和四.5 GHz 31 GHz，且透波率均大于90%，具有較好的頻選透波功能。此外，該透波材料的彎曲強(qiáng)度為觀3. 97MPa，彎曲模量為22. 51GPa，力學(xué)性能優(yōu)良，具有較好的承載能力。實施例2:
本實施例的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其結(jié)構(gòu)與實施例1相同，在此不再贅述。該帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，是通過以下步驟制備得到的
1、材料準(zhǔn)備
a.準(zhǔn)備石英纖維布和高強(qiáng)纖維布，
b.配制樹脂膠液將質(zhì)量比為2.5 1 1.5的高純鄰甲基環(huán)氧樹脂(浙江江山市江環(huán)公司)、線性酚醛樹脂(作為固化劑)和丁酮(作為溶劑)攪拌混合均勻，制備成樹脂膠液；
2、預(yù)浸膠采用樹脂膠液對石英纖維布和高強(qiáng)纖維布進(jìn)行浸泡2h，取出并晾干，得到石英纖維預(yù)浸布和高強(qiáng)纖維預(yù)浸布； 3、成型
按照外表層1、芯層2和內(nèi)表層3的順序，依次疊加鋪設(shè)符合厚度要求的石英纖維預(yù)浸布和高強(qiáng)纖維預(yù)浸布，采用模具壓制成型并固化(180°C條件下固化他)，經(jīng)機(jī)械加工后一次性制得帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。本實施例的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的透波性能與實施例1相同。該透波材料的彎曲強(qiáng)度為302. 25MPa，彎曲模量為23. 06GPa，力學(xué)性能略優(yōu)于實施例1的透波材料。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例， 與本發(fā)明構(gòu)思無實質(zhì)性差異的各種工藝方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于，所述透波材料包括由石英纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的一外表層和一內(nèi)表層，所述外表層和內(nèi)表層之間夾設(shè)有一由高強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的芯層，所述外表層和外表層的介電常數(shù)為2. 6 2. 7，損耗角正切值為0. 003 0. 004 ；所述芯層的介電常數(shù)為4. 2 4. 3，損耗角正切值為 0. 005 0. 006。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于，所述內(nèi)表層、外表層的厚度均為2. 5mm 2. 7mm，所述芯層的厚度為2. 7mm 2. 9mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于，所述外表層和內(nèi)表層的厚度相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于， 所述樹脂基復(fù)合材料的樹脂基體為高純鄰甲基環(huán)氧樹脂。
5.一種如權(quán)利要求1 4中任一項所述的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的制備方法，包括以下步驟(1)材料準(zhǔn)備準(zhǔn)備石英纖維布和高強(qiáng)纖維布，配制樹脂膠液；(2)預(yù)浸膠采用樹脂膠液對所述石英纖維布和高強(qiáng)纖維布進(jìn)行浸泡，充分浸漬后，取出并晾干，得到石英纖維預(yù)浸布和高強(qiáng)纖維預(yù)浸布；(3)成型按照所述透波材料的鋪層順序和鋪層厚度，依次疊加鋪設(shè)所述的高強(qiáng)纖維預(yù)浸布和石英纖維預(yù)浸布，壓制成型并固化，經(jīng)表面加工后，得到所述帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。
6.一種如權(quán)利要求1 4中任一項所述的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的制備方法，包括以下步驟(1)材料準(zhǔn)備準(zhǔn)備石英纖維布和高強(qiáng)纖維布，配制樹脂膠液；(2)預(yù)浸膠采用樹脂膠液對所述石英纖維布和高強(qiáng)纖維布進(jìn)行浸泡，充分浸漬后，取出并晾干，得到石英纖維預(yù)浸布和高強(qiáng)纖維預(yù)浸布；(3)制備各層復(fù)合材料根據(jù)外表層和內(nèi)表層的設(shè)計厚度鋪設(shè)石英纖維預(yù)浸布，然后采用模具壓制成型并固化，得到石英纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料；根據(jù)芯層的設(shè)計厚度鋪設(shè)高強(qiáng)纖維預(yù)浸布，采用模具壓制成型并固化，得到高強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料；(4)粘接成型以所述石英纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料作為外表層和內(nèi)表層，以所述高強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料作為芯層，按照外表層、芯層和內(nèi)表層的鋪層順序，用樹脂膠液將各層材料緊密粘合為一體，固化后得到所述帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的制備方法，其特征在于，所述樹脂膠液是由質(zhì)量比為(2 2. 5) 1 (1.5 2)的高純鄰甲基環(huán)氧樹脂、線性酚醛樹脂和丁酮攪拌混合而成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶通型樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料及其制備方法，該透波材料包括由石英纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的一外表層和一內(nèi)表層，外表層和內(nèi)表層之間夾設(shè)有一由高強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制成的芯層，外表層和外表層的介電常數(shù)為2.6～2.7，損耗角正切值為0.003～0.004；芯層的介電常數(shù)為4.2～4.3，損耗角正切值為0.005～0.006。其制備方法包括準(zhǔn)備增強(qiáng)材料，將增強(qiáng)材料預(yù)浸膠，再將預(yù)浸增強(qiáng)材料依次鋪設(shè)并一體成型產(chǎn)品，或者分別采用相應(yīng)預(yù)浸增強(qiáng)材料制備各層后進(jìn)行粘結(jié)，制得產(chǎn)品。本發(fā)明具有頻選透波功能優(yōu)良、集透波和承載功能于一體、結(jié)構(gòu)簡單且性價比高的優(yōu)點。
文檔編號B32B27/12GK102303432SQ201110189570
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者劉海韜, 周永江, 王 義, 王軍, 程海峰 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)