[发明专利]一种长时耐高温树脂基复合透波材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种长时耐高温树脂基复合透波材料及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：(1)聚酰亚胺树脂溶液的配制；(2)树脂和石英纤维的复合；(3)真空条件下的热处理；(4)铺层或缠绕；(5)固化和后固化。本发明制备的复合材料在固化过程中无小分子放出，所得复合材料孔隙率低；同时具有较好的耐热等级，在高温长时条件下使用仍具较好的力学性能和介电性能，其制备过程简单，生产效率高，具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及透波材料技术领域，尤其涉及一种长时耐高温树脂基复合透波材料及其制备方法。

背景技术

传统的纤维增强树脂基复合材料(如环氧树脂基复合透波材料)具有高比强度、高比刚度、良好的抗疲劳断裂性能等优异的力学性能，但往往耐热性能较差，在国防、航空航天等领域的应用受到较大的限制。

聚酰亚胺树脂(PI)是一种性能十分优越的耐热高分子材料，它具有较高的耐热性(T_g350℃)，较好的介电性能(在50MHz以下，介电常数为3.1～3.3，介质损耗为0.006～0.007)，机械性能、耐化学品性及尺寸性稳定性也比较优秀，是一种具有发展潜力的透波材料用树脂基体，在耐高温透波材料领域具有不可替代的作用。

目前常规的纤维增强树脂基复合材料的制备方法一般包括胶液制备、预浸料制备、固化成型三个步骤。在固化成型过程中，高温热分解产生积碳，容易导致复合材料的介电性能大幅度下降。再加上，现阶段所制备的石英纤维增强聚酰亚胺树脂复合材料一般长时间使用温度为300℃～350℃，不能够满足更高温度下长时间使用的性能要求。同时由于热分解产生积碳，导致其介电性能大幅下降。目前，伴随航天航空领域不断发展，对透波复合材料的性能要求越来越高，普通的复合材料已无法满足需求，因此制备一种高强度、高耐热等级的复合材料十分关键。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种高强度、耐热石英纤维增强聚酰亚胺树脂复合材料。该复合材料在450～500℃长时间(30min)使用仍然具有力学性能和介电性能，并且模压过程中无小分子放出，所得复合材料孔隙率低。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种长时耐高温树脂基复合透波材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)聚酰亚胺树脂溶液的配制：将聚酰亚胺树脂溶于有机溶剂中，配制成聚酰亚胺树脂溶液；

(2)树脂和石英纤维的复合：将聚酰亚胺树脂溶液与石英纤维织物复合，制得树脂/石英纤维复合材料；

(3)真空条件下的热处理：将复合材料晾置，然后在真空条件下进行热处理；

(4)铺层或缠绕：将步骤(3)处理后的复合材料裁剪成合适的尺寸，按设定方式进行铺层或缠绕；

(5)固化和后固化：将经铺层或缠绕后的复合材料加温加压进行固化和后固化，得到所述树脂基复合透波材料。

优选地：在步骤(3)中，在0～40℃下、湿度在40％以下的环境中对复合材料进行晾置。

优选的是，晾置的时间控制在5～24小时。

优选地：在步骤(3)中，采用真空烘箱进行热处理，真空度为-0.09～-0.1MPa，温度为150℃～250℃，时间为1.5～3h。

优选地：所述固化和后固化采用真空热压机分阶段进行，各阶段的工艺条件为：

第一固化阶段：真空热压机升温到250℃～300℃并保温1～1.5h；

第二固化阶段：真空热压机升温到320℃～350℃保温5～15min同时施加5～20MPa的压力，保温保压0.5～1h；