[发明专利]一种碳微米管环氧树脂吸波复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸波复合材料及其制备方法。

背景技术

随着隐身技术的发展，雷达吸波材料成为隐身技术的一个重要分支。吸波材料是由吸收剂和能透过雷达波的基体复合而成的且能对电磁波产生衰减吸收作用的功能材料，碳纤维复合材料由于其中的碳纤维具有超高的拉伸强度、弹性模量和热导率，低的热膨胀系数，优异的抗烧蚀及抗氧化等性能，使碳纤维复合材料在航天航空工业应用广泛，现有的采用活性碳纤维为吸收剂的复合雷达吸波材料，首先将碳纤维经过磷酸盐和硫酸盐混合溶液的浸渍，然后再进行碳化，最后还要在高温下通入氨气进行活化，得到的活性碳纤维再与环氧树脂基体复合，得到复合雷达吸波材料，该材料制备过程非常繁琐，而且碳纤维环氧树脂复合材料的密度在1.5g/cm³～1.9g/cm³之间，密度大，影响飞行器的飞行速度和飞行距离；而以纺丝法制备的中空多孔碳纤维为吸收剂制备的复合雷达吸波材料，其中空多孔碳纤维的制备方法是将聚丙烯晴或沥青通过一个带有阻塞部件的圆孔，然后再经氧化、碳化而制得，这种方法制备的中空多孔碳纤维石墨化程度很差，而且在管壁上存在大量的孔洞，严重的损害了碳纤维的力学性能，纺丝法制备出的中空纤维的弹性模量仅为50GPa～100Gpa，使复合雷达吸波材料的强度变差。

发明内容

本发明是为了解决现有的活性碳纤维环氧树脂复合雷达吸波材料的制备过程繁琐，而且碳纤维环氧树脂复合材料的密度大及纺丝法制备出的中空纤维的弹性模量低，使复合雷达吸波材料的强度差的问题，而提供一种碳微米管环氧树脂吸波复合材料及其制备方法。

本发明的一种碳微米管环氧树脂吸波复合材料是按质量百分比由0.1%~1.0%的碳微米管和99.0%~99.9%的环氧树脂胶制成的；其中碳微米管是由尿素和乙二醇按质量比为50～100：1制成的；环氧树脂胶是按质量份数比由100份双酚A型环氧树脂、5份～10份丙酮和8份～12份二乙烯三胺组成的。

本发明的一种碳微米管环氧树脂吸波复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、按尿素和乙二醇的质量比为50～100：1称取尿素和乙二醇并混合均匀，然后放入石墨坩埚中，将石墨坩埚置于气氛烧结炉中，再将气氛烧结炉抽真空，使炉内真空度达到0.1Pa～1Pa；二、向气氛烧结炉内充入高纯氮气或氩气，使气氛烧结炉内气体压强达到0.2MPa～2.0MPa；三、以5℃/min～30℃/min的速度使气氛烧结炉内的温度升至900℃～1600℃后保温0.5h～4h，然后随炉冷却到15℃～30℃，得到碳微米管；四、按质量份数比称取100份双酚A型环氧树脂、5份～10份丙酮和8份～12份二乙烯三胺，然后将丙酮加入到双酚A型环氧树脂中，搅拌均匀之后再加入二乙烯三胺，再搅拌均匀，得到环氧树脂胶；五、按质量百分比称取0.1%~1.0%经步骤三制备的碳微米管和99.0%~99.9%经步骤四得到的环氧树脂胶，并将碳微米管加入到环氧树脂胶中，搅拌均匀后，加入到模具中，得到待压件；六、将经步骤五得到的待压件先在温度为15℃～30℃、压力为5MPa～10MPa的条件下保持1h～4h，然后再将待压件放在真空干燥箱中，在真空度为0.1～1Pa、温度为80℃～120℃的条件下保持0.5h～2h，得到碳微米管环氧树脂吸波复合材料。

步骤二中高纯氮气的纯度为≥99.999%（质量）；氩气的纯度为≥99.999%（质量）。