[发明专利]一种有机硅树脂基耐热透波复合材料及制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及复合材料设计与加工技术，特别涉及功能复合材料及设计与制备技术。

二、背景技术

天线罩是雷达系统的重要组成部分，它对改善雷达特别是雷达天线的使用环境，提高工作可靠性具有重要的作用。飞行器天线罩一般位于飞行器的头部，具有导流、防热、透波、承载等多种功能，天线罩材料技术是发展高速精确制导航天武器必不可少的关键技术之一。尤其现代，兵器弹箭武器的发展对透波材料提出了更高的要求，由于其飞行马赫数不断提高，对透波天线罩除了要求其具有更高的透波率，还需要能承受高的气动加热温度和高的承载能力。有机硅树脂由于具有优良的介电性能和优良的耐高温性能，成为最有潜在应用价值的弹箭透波材料用基体树脂。有机硅树脂最突出的特点是优异的热稳定性和优良的电气绝缘性能，其介电常数和损耗角正切值在宽广的温度范围及频率范围内变化很小，因此有机硅产品是一种稳定的透波材料。但是有机硅的主链非常柔顺，分子间作用力小，有效交联密度低，因此硅树脂的力学性能较弱，以其为基体树脂制备的复合材料的强度一般都不高，承受载荷的能力有限，这很大程度上限制了其应用。另外有机硅树脂高温下总会分解释放出少量游离碳，少量游离碳的存在大大提高材料介电常数和介电损耗，降低其透波率，所以需要进一步改善其高温介电性能。

俄罗斯研制的硅树脂基透波复合材料，其增强纤维采用石英纤维，增强纤维型式采用短切纤维和2.5D高厚布，并且采用模压方式成型，同时为了减少高温残碳率还需要加入除碳剂。其短切纤维增强的硅树脂复合材料的压缩强度只有64MPa，抗弯强度只有60MPa，10GHz下的常温介电常数高达4，介电损耗则高达0.1。其高厚布增强的硅树脂复合材料的电磁性能较好，常温介电常数为3，介电损耗为0.01，但强度仍有不足，其弯曲强度仅60～80MPa。

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一种近年来在国际上颇受关注的新型材料，甚至被称为第四代纳米材料。POSS是一种纳米尺度的笼状结构倍半有机硅化合物，内部是硅和氧构成的无机笼状结构中心，外部是环绕无机核的有机官能团。POSS作为有机-无机纳米增强体，对提高硅树脂基复合材料强度有作用；另外POSS作为纳米填料，能增加基体的自由体积分数，从而减小复合材料的介电常数；另外POSS作为改性剂会改善复合材料的高温性能。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种具有电磁功能的有机硅树脂基耐热透波复合材料。

本发明的目的是这样实现的，采用含有环氧官能团的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)作为改性添加剂提高有机硅树脂基复合材料的力学性能和电磁性能。

本发明涉及的耐热透波复合材料，包括有机硅树脂、增强纤维、多面体低聚倍半硅氧烷(简称POSS)、纳米无机填料及助剂，经浸渍、热压、后处理而成，以质量份计组分构成至少包括：

有机硅树脂：100；

增强纤维：100～235；

纳米无机填料：4～15；

POSS：3～16；

辅助固化剂：适量；

本发明涉及的耐热透波复合材料，包括有机硅树脂、增强纤维、POSS、纳米无机填料及助剂，经浸渍、热压、后处理而成，以质量份计组分构成至少包括：

有机硅树脂：100；

增强纤维：150～200；

纳米无机填料：4～10；

POSS：5～10；

辅助固化剂：适量；

本发明涉及的耐热透波复合材料，所述有机硅树脂可以是甲基有机硅树脂、低苯基含量的甲基-苯基有机硅树脂中的一种或其中几种的混合物。

本发明涉及的耐热透波复合材料，所述增强纤维选自玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维织物中的一种或其中几种的混杂结构。

本发明涉及的耐热透波复合材料，所述增强纤维为石英纤维织物。

本发明涉及的耐热透波复合材料，所述增强纤维选自纤维布或者2.5D织物。

本发明涉及的耐热透波复合材料，所述纳米无机填料为纳米粒子或纳米晶须中的一种。

本发明涉及的耐热透波复合材料，所述纳米无机填料选自纳米SiO₂、CaCO₃、SiC中的一种。

本发明涉及的耐热透波复合材料，所述含有环氧官能团POSS为含有不同种类环氧官能团的POSS的一种或其中几种的混合体系。

本发明涉及的耐热透波复合材料，所述含有环氧官能团POSS选自