專利名稱：一種有機(jī)硅樹脂基耐熱透波復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的耐熱透波復(fù)合材料，所述輔助固化劑為環(huán)氧樹脂常用的高溫固化
劑，包括高溫胺類固化劑如三乙胺、三乙醇胺、間苯二胺、二胺基二苯甲烷、二胺基二苯砜、 咪唑類固化劑。
其中P0SS是η = 8 14中的一種
本發(fā)明涉及的耐熱透波復(fù)合材料的制備過程包含如下步驟第一步膠液制備將有機(jī)硅樹脂溶液、無機(jī)納米粒子及稀釋溶劑混合后，在超聲 波的作用下分散均勻；加入POSS及輔助固化劑，并攪拌均勻，得到改性有機(jī)硅膠液A。第二步預(yù)浸料制備按比例用膠液A均勻浸漬增強(qiáng)纖維，晾干得到預(yù)浸料B。第三步固化成型按有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料常規(guī)成型方法成型得到制件C ；第四步后處理在400 700°C下，熱處理制件1 10分鐘得到本發(fā)明涉及的耐 熱透波復(fù)合材料。本發(fā)明涉及的耐熱透波復(fù)合材料承載能力及電磁性能優(yōu)良，同時(shí)具有良好的耐高 溫性能，制造工藝簡單，成本低廉，特別適用于高速飛行的彈箭武器對(duì)高透波率、高耐熱性 及高強(qiáng)度的技術(shù)要求。
四

附圖1實(shí)施例一涉及耐熱透波復(fù)合材料的透波曲線
五具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明涉及的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步描述，但不作為對(duì)本發(fā)明保 護(hù)范圍的限制。對(duì)比例202g有機(jī)硅樹脂溶液(GR1320)，加入6. Ig氣相法納米SiO2 (A380)，加入45g甲苯 降低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)。將上述膠液浸漬181g石英玻璃布(B型石英 布，厚度為0. 2mm)，待溶劑揮發(fā)完全后，在110°C下預(yù)烘15分鐘。模壓，壓制條件為160°C下 2小時(shí)，220°C下3. 5小時(shí)，然后產(chǎn)品在500°C下處理5分鐘。測復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度115MPa ； 壓縮強(qiáng)度58. 5MPa。其0. 6 8GHz范圍內(nèi)，常溫的平均介電常數(shù)為3. 72，平均介電損耗為 0. 0102 ；500°C的平均介電常數(shù)為3. 75，平均介電損耗為0. 0120。實(shí)施例一202g有機(jī)硅樹脂溶液(GR1320)，加入6. Ig氣相法納米SiO2 (A380)，加 入45g甲苯降低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)，加6.21gP0SS(分子結(jié)構(gòu)為
(C、—zC - CH2- O — CH2- CH2-CH2- SiOr5)
Υ1
Σ#
η = 8、10、12、14)和 0. 06g2_ 乙基 4-甲
基咪唑并攪拌均勻。將上述膠液浸漬254g石英玻璃布(B型石英布，厚度為0.2mm)，待溶 劑揮發(fā)完全后，成型和后處理?xiàng)l件同對(duì)比例。所得復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度127MPa ；壓縮強(qiáng)度 101. 2MPa。其0. 6 8GHz范圍內(nèi)，常溫的平均介電常數(shù)為3. 62，平均介電損耗為0. 0027 ； 500°C的平均介電常數(shù)為3. 45，平均介電損耗為0. 0053。平板材料試樣經(jīng)過700°C單面加熱 Imin后，測處理前后的8 12GHz的透波率，如圖1所示。實(shí)施例二202g有機(jī)硅樹脂溶液(GR1320)，加入10. 9g氣相法納米SiO2 (A200)，加 入38g甲苯降低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)，加3. IgPOSS(分子結(jié)構(gòu)為
(C^-JC-CH2- O-CH2- CH2-CH2-SiO15^ O1
Σ# η=8、
10、12、14)及 13. 8P0SS (分子結(jié)構(gòu)
5
甲烷并攪拌均勻。將上述膠液浸漬282g石英玻璃布(B型石英布，厚度為0.26mm)，待溶 劑揮發(fā)完全后，成型和后處理?xiàng)l件同對(duì)比例，所得復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度120MPa ；壓縮強(qiáng)度 96. 2MPa。其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數(shù)為3. 32，平均介電損耗為0. 0037 ；450°C 的平均介電常數(shù)為3. 42，平均介電損耗為0. 0041。實(shí)施例三198g 有機(jī)硅樹脂溶液(DC808)，加入 12. Ig 納米 CaCO3 (NPCCA-201)，力口 入50g甲苯降低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)，加7gP0SS(分子結(jié)構(gòu)為
η = 8、10、12、14)和 3. 8gP0SS(分子結(jié)構(gòu)
為
η = 8、10、12、14)的混合物，再加入0. 13g2-乙基4-甲基咪唑，
并攪拌均勻。將上述膠液浸漬165g玻璃布(D玻璃纖維布，厚度為0. 23mm)，待溶劑揮發(fā)完 全后，成型條件同對(duì)比例，400°C處理10分鐘。測復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度140MPa ；壓縮強(qiáng)度 98. 2MPa。其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數(shù)為3. 52，平均介電損耗為0. 0057 ；500°C 的平均介電常數(shù)為3. 35，平均介電損耗為0. 0061。實(shí)施例四200g有機(jī)硅樹脂溶液(1053)，加入16. 9g氣相法納米SiO2 (R972)，加入38g甲苯降
低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)，加18. 2P0SS (分子結(jié)構(gòu)為
^cn-C- SiO1,
Σ#
η = 8、10、12、14)和0. 06g2-乙基4-甲基咪唑并攪拌均勻。將上述膠液浸漬121g玻璃布 (D玻璃纖維布，厚度為0. 23mm)，待溶劑揮發(fā)完全后，成型條件同對(duì)比例，450°C下處理10分 鐘。測復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度135MPa ；壓縮強(qiáng)度106. 2MPa。實(shí)施例五80g有機(jī)硅樹脂溶液(SAR-9)，122g有機(jī)硅樹脂溶液(1053)加入4. 8g氣相法納米 Si02(A380)，加入50g甲苯降低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)，加9. 7gP0SS (分子
結(jié)構(gòu)為
η = 8、10、12)和6. Ig間苯二胺并攪
拌均勻。將上述膠液浸漬224g高硅氧布(0.2mm)，待溶劑揮發(fā)完全后，成型條件同對(duì)比例，500°C下處理7分鐘。測復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度147MPa ；壓縮強(qiáng)度100. 2MPa。實(shí)施例六198g有機(jī)硅樹脂溶液(DC808)，加入16. 98納米0&0)3(肥0-602)，加入388甲苯降
低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)，加10. SgPOSS (分子結(jié)構(gòu)為
η = 8、10、12、14)和1. 69g三乙胺并攪拌均勻。將上述膠液浸漬181g2. 5D石英高厚布(厚 度約為4mm)，待溶劑揮發(fā)完全后，成型和后處理?xiàng)l件同對(duì)比例，550°C下處理6分鐘。測復(fù) 合材料彎曲強(qiáng)度151MPa ；壓縮強(qiáng)度110. 2MPa。其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數(shù)為 3. 34，平均介電損耗為0. 0056 ；500°C的平均介電常數(shù)為3. 25，平均介電損耗為0. 0048。實(shí)施例七202g有機(jī)硅樹脂溶液(1153)，加入9. 7g氣相法納米SiO2 (A200)，加入 38g甲苯降低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)，加4. 2gP0SS(分子結(jié)構(gòu)為
10、12)和0. 13g2-乙基4-甲基咪唑并
Σ# π=8、
攪拌均勻。將上述膠液浸漬165g石英玻璃布(B型石英布，厚度為0. 3mm)，待溶劑揮發(fā)完全 后，成型和后處理?xiàng)l件同對(duì)比例，500°C下處理5分鐘。測復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度135MPa ；壓縮 強(qiáng)度108. 2MPa。其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數(shù)為3. 25，平均介電損耗為0. 0029 ； 500°C的平均介電常數(shù)為3. 48，平均介電損耗為0. 0078。實(shí)施例八209g有機(jī)硅樹脂溶液(1153)，加入· 19. 4g納米碳化硅(β -SiC,粒徑彡40nm,純 度99. 0% )，加入40g甲苯降低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)后，加12. 1P0SS(分
子結(jié)構(gòu)為
η = 8、10、12、14)和 1. 21g 二胺
基二苯砜。將上述膠液浸漬205g高硅氧布(厚度為0. 2mm)，待溶劑揮發(fā)完全后，成型和后 處理?xiàng)l件同對(duì)比例，600°C下處理4分鐘。測復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度143MPa ；壓縮強(qiáng)度104MPa ； 線脹系數(shù)1.91 ΧΙΟ—Γ1。實(shí)施例九209g有機(jī)硅樹脂溶液(GRl320)，加入6. 3g納米碳化硅(碳化硅晶須，直徑 < lOOnm，長徑比> 10)，加入40g甲苯降低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)后，加
14. 5P0SS (分子結(jié)構(gòu)為
10、12、14)，1. 45g間苯二胺，攪拌均勻。
Σ#, η=8、
將上述膠液浸漬266g玻璃布(D型玻璃布，厚度為0. 23mm)，待溶劑揮發(fā)完全后，成型和后處 理?xiàng)l件同對(duì)比例，550°C下處理5分鐘。測復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度162MPa ；壓縮強(qiáng)度97. 4MPa。 其0. 6 8GHz下，常溫的平均介電常數(shù)為3. 72，平均介電損耗為0. 0077 ；500°C的平均介電常數(shù)為3. 55，平均介電損耗為0. 0081。實(shí)施例十209g有機(jī)硅樹脂溶液(1153)，加入14. 5g納米碳酸鈣(NPCC-602)，加入 40g甲苯降低粘度并攪拌均勻后，超聲波分散3小時(shí)后，加20. 2g POSS(分子結(jié)構(gòu)為
η = 8,10,12),2. 03g三乙醇胺，攪拌均勻。將
上述膠液浸漬IOOg石英玻璃布(B型石英布，厚度為0. 2mm)，33g高硅氧布(厚度為0. 2mm)， 待溶劑揮發(fā)完全后，成型和后處理?xiàng)l件同對(duì)比例，500°C下處理5分鐘。平板材料試樣經(jīng)過 700°C單面加熱Imin后，其0.6 8GHz的平均介電常數(shù)為3. 26，平均介電損耗為0. 0023。
權(quán)利要求
一種耐熱透波復(fù)合材料，包括有機(jī)硅樹脂、增強(qiáng)纖維、POSS、納米無機(jī)填料及助劑，經(jīng)浸漬、熱壓、后處理而成，以質(zhì)量份計(jì)組分構(gòu)成至少包括有機(jī)硅樹脂100；增強(qiáng)纖維100～235；納米無機(jī)填料4～15；POSS3～16；輔助固化劑適量。
2.權(quán)利要求1涉及的耐熱透波復(fù)合材料，包括有機(jī)硅樹脂、增強(qiáng)纖維、P0SS、納米無機(jī) 填料及助劑，經(jīng)浸漬、熱壓、后處理而成，以質(zhì)量份計(jì)組分構(gòu)成至少包括有機(jī)硅樹脂100 ； 增強(qiáng)纖維150 200 ； 納米無機(jī)填料4 10 ； POSS :5 10 ； 輔助固化劑適量。
3.權(quán)利要求1或2涉及的耐熱透波復(fù)合材料，所述有機(jī)硅樹脂可以是甲基有機(jī)硅樹脂、 低苯基含量的甲基_苯基有機(jī)硅樹脂中的一種或其中幾種的混合物。
4.權(quán)利要求1或2涉及的耐熱透波復(fù)合材料，所述增強(qiáng)纖維選自玻璃纖維、石英纖維、 高硅氧纖維織物中的一種或其中幾種的混雜結(jié)構(gòu)。
5.權(quán)利要求1或2涉及的耐熱透波復(fù)合材料，所述增強(qiáng)纖維為石英纖維織物。
6.權(quán)利要求5涉及的耐熱透波復(fù)合材料，所述增強(qiáng)纖維選自纖維布或者2.5D織物中的 一種。
7.權(quán)利要求1或2涉及的耐熱透波復(fù)合材料，所述納米無機(jī)填料為納米粒子或納米晶 須中的一種。
8.權(quán)利要求1或2涉及的耐熱透波復(fù)合材料，所述納米無機(jī)填料選自納米Si02、CaC03、 SiC中的一種。
9.權(quán)利要求1或2涉及的耐熱透波復(fù)合材料，所述含有環(huán)氧官能團(tuán)POSS為含有不同種 類環(huán)氧官能團(tuán)的POSS的一種或其中幾種的混合體系。
10.權(quán)利要求9涉及的耐熱透波復(fù)合材料，所述含有環(huán)氧官能團(tuán)POSS選自
11.權(quán)利要求1或2涉及的耐熱透波復(fù)合材料的制備過程包括膠液制備、預(yù)浸料制備、 固化成型和后處理，其特征在于后處理?xiàng)l件為400 600°C，4 10分鐘。全文摘要
本發(fā)明屬于復(fù)合材料設(shè)計(jì)與加工技術(shù)，涉及一種具有電磁功能的有機(jī)硅樹脂基耐熱透波復(fù)合材料與制備技術(shù)。本發(fā)明涉及的耐熱透波復(fù)合材料，包括有機(jī)硅樹脂、纖維增強(qiáng)材料、具有飽和籠形結(jié)構(gòu)的多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)、納米無機(jī)填料及助劑，經(jīng)浸漬、熱壓、后處理而成，承載能力及電磁性能優(yōu)良，同時(shí)具有良好的耐高溫性能，制造工藝簡單，成本低廉，特別適用于高速飛行體對(duì)高透波率、高耐熱性及高強(qiáng)度的技術(shù)要求。
文檔編號(hào)C08K7/00GK101891957SQ201010175999
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者安振河, 李瑩, 王建國, 謝可勇, 魏化震 申請(qǐng)人:中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所