[发明专利]一种用于低频动载雷达天线罩体的高介电性能复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低频动载雷达天线罩体的复合材料及其制备方法。

背景技术

机载、舰载和车载等动载雷达天线罩材料要求较高的热稳定性、较低的密度和在低微波频率范围内具有高的介电性能，材料的介电性能是影响其透波性的主要性能指标，低介电常数和低介电损的透波材料是低频动载雷达天线罩体用透波复合材料研究追求的目标天线罩材料的介电常数(ε)和介电损耗(以损耗角正切值表示，tgδ)要尽可能低，以达到“最大传输”和“最小反射”的目的。

现有用于低频动载雷达天线罩体的复合材料有玻璃纤维复合材料、芳伦纤维复合材料、超高分子量聚乙烯纤维复合材料；但这些复合材料的介电性能偏低且密度大，已不能满足新型低频动载雷达天线罩体的性能要求；限制了在高温条件下低频动载雷达天线罩体的应用。

发明内容

本发明的目的是要解决现有作为低频动载雷达天线罩体的复合材料存在介电性能低和密度大的问题，而提供一种用于低频动载雷达天线罩体的高介电性能复合材料及其制备方法。

在1MHz频率下用于低频动载雷达天线罩体的高介电性能复合材料的介电常数为4.5～4.7，介电损耗角正切值为0.020～0.030。

一种用于低频动载雷达天线罩体的高介电性能复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、在PBO纤维表面接枝乙醇胺：①、将乙醇胺和甲醇混合，得到乙醇胺/甲醇混合溶液；②、在密闭容器中加入丙酮，然后将PBO纤维浸入到丙酮中，再将密闭容器加热至温度为50℃～55℃，保持密闭容器的温度在50℃～55℃，每隔1h～1.5h将丙酮在10r/min～15r/min下进行搅拌5min～10min，直至PBO纤维浸泡在丙酮中浸泡24h～30h，停止加热，将PBO纤维从丙酮中取出，再将PBO纤维在温度为25℃～40℃下干燥6h～10h，得到清洗后的PBO纤维；③、将乙醇胺/甲醇混合溶液置于PVC容器中，再将清洗后的PBO纤维浸渍到乙醇胺/甲醇混合溶液中，密封PVC容器，然后在温度为50℃～60℃下浸渍5h～8h，得到装有浸渍后产物的PVC容器；④、采用γ射线辐照法对装有浸渍后产物的PVC容器进行辐照处理4h～6h，得到表面接枝乙醇胺的PBO纤维；

步骤一①中所述的乙醇胺与甲醇的质量比为(5～7):10；

步骤一③中所述的清洗后的PBO纤维与乙醇胺/甲醇混合溶液的质量比为1:(6～8)；

二、制备树脂胶液：首先按重量份数称取100份TDE-85环氧树脂、45份～50份改性芳胺固化剂和3份～5份2-乙基-4甲基咪唑，然后将称取的45份～50份改性芳胺固化剂和3份～5份2-乙基-4甲基咪唑加入到100份TDE-85环氧树脂中，在搅拌速度为100r/min～120r/min的条件下搅拌10min～15min，再在温度为50℃～70℃的真空干燥箱内脱泡1h～2h，得到树脂胶液；

三、采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备复合材料：①、按重量份数称取60份～70份表面接枝乙醇胺的PBO纤维和30份～40份树脂胶液；②、将步骤①称取的60份～70份表面接枝乙醇胺的PBO纤维平铺放入金属模具中，然后将金属模具抽真空至0.02MPa以下，再将步骤①称取的30份～40份树脂胶液注入到金属模具中；③、将金属模具放入电加热炉中，然后将电加热炉从室温升温至70℃～75℃，并在70℃～75℃下保温2h～3h，再从70℃～75℃升温至130℃～140℃，并在130℃～140℃下保温3h～4h，再从130℃～140℃升温至160℃～170℃，并在160℃～170℃下保温3h～5h，再自然冷却至室温；④、打开金属模具，将成型的复合材料进行脱模，得到用于低频动载雷达天线罩体的高介电性能复合材料。

本发明的优点：

一、本发明制备的用于低频动载雷达天线罩体的高介电性能复合材料具有优异的低频介电性能，在1MHz频率下，介电常数为4.5～4.7，介电损耗角正切值为0.020～0.030；

二、本发明制备的用于低频动载雷达天线罩体的高介电性能复合材料采用VARTM成型工艺，与手糊、缠绕、模压等传统复合材料成型工艺的相比，具有较低的操作成本、较高的PBO纤维含量的优点，本发明制备的用于低频动载雷达天线罩体的高介电性能复合材料中表面接枝乙醇胺的PBO纤维含量最高可以达到70％，表面接枝乙醇胺的PBO纤维的性能优于环氧树脂，能够提高复合材料的介电性能；本发明制备的用于低频动载雷达天线罩体的高介电性能复合材料产品致密，缺陷少且表面光洁；