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CN113136089A - 一种快速固化透波复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种快速固化透波复合材料及其制备方法 Download PDF

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王姗
王昌平
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彭中科
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Abstract

本发明公开了一种快速固化透波复合材料及其制备方法。制备方法包括如下步骤：过向液体环氧树脂中定量投放胺基官能团使环氧基可控预聚，部分环氧基聚合后分子量增大，粘度增加，进而达到控制树脂粘度的目的。用此预浸料树脂与低介电损耗的纤维浸润，得到预浸料；将预浸料固化，得到透波复合材料；该复合材料在高频段条件下具有较低介电常数与损耗角正切，在中温条件下可快速固化，可广泛应用于高性能透波复合材料领域。

Description

一种快速固化透波复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料制备技术领域，尤其涉及一种可以快速固化、低介电损耗、透波性能优越的复合材料及其制备方法。
背景技术
随着现代卫星定位和雷达等技术的迅速发展，对高性能透波材料的要求也越来越高，为了满足高频通信远距离、高速度、高保真的传输，不仅要求透波材料具有良好的介电性能、较高的力学性能、低吸水率及良好的成型工艺性能外，对材料本身的强度、重量、耐腐蚀性等也有相应的要求，这也为透波型复合材料的发展指明了方向。
用预浸料制备的透波复合材料满足上述要求，同时为了提高产品制造速率，可快速固化也是预浸料的关键要求。
发明专利内容
鉴于现有技术存在问题，本发明的目的在于解决环氧树脂预浸料固化速度慢、预浸料树脂浸润效果差、分散不均匀、玻璃纤维制品透波性差等问题，提供一种快速固化透波复合材料及其制备方法。
为了解决上述问题，本发明提供的技术方案是：
一种快速固化透波复合材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将定量的含伯胺官能团的加成型固化剂与液体环氧树脂预聚以调控粘度，得到改性树脂；
(2)将改性树脂及固化剂混配后的胶液与低介电损耗纤维布复合，得到预浸料；
(3)将所述预浸料固化，得到透波复合材料。
所述液体环氧树脂包括室温下粘度在1000-20000mPa.s之前的缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂以及其混合树脂。
所述快速固化加成型含伯氨基固化剂为可在20-50摄氏度固化的脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子量聚酰胺以及改性的芳香胺的一种或多种组合物；
所述快速固化加成型含伯氨基固化剂添加量为完全固化所需理论固化剂的20-30％；优选预固化时固化剂添加量为22％。
所述改性树脂对应固化剂在制备预浸料时加入，固化剂为采用超细双氰胺，促进剂为改性脲类、改性咪唑或两种复配。
所述低介电损耗纤维布为石英纤维织物。优选所述织物经纬密度为16*16根/cm。
所述透波复合材料制备将预浸料放置于模压模具中，产品厚度为0.1-10mm。优选固化条件为140摄氏度，10min后脱模取出。
采用上述技术方案，本发明相对于现有技术的有益效果有：
1、本发明提供的树脂体系方案使用超细双氰胺为固化剂，可使树脂在较低的温度下固化，且不影响树脂室温存储期。
2、本发明通过使用加成型胺类环氧固化剂对液体环氧树脂进行改性，精确控制树脂的预聚度，调剂树脂粘度，降低了爆聚的风险，同时确保了实现快速固化，同时保证了树脂对纤维织物的浸润性。
3、本发明通过使用低介电损耗的石英纤维织物，预浸料固化后所得复合材料制品力学性能优越，介电损耗低，透波性能好。
附图说明
图1显示了不同方法制得的透波材料的介电损耗的测试结果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种快速固化透波复合材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备改性环氧树脂
本发明所使用的液体环氧树脂包括室温下粘度在1000-20000mPa.s之前的缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂以及其混合树脂。将70-100份液体环氧树脂、0-20份稀释剂、5-30份增韧剂、0.5-2份消泡剂按比例逐步加入反应釜中混合脱泡。
在低于50摄氏度下，将适量的加成型胺基固化剂加入上述环氧混合液中，充分搅拌，搅拌时间10-30min。
(2)预浸料的制备
将固化剂超细双氰胺、促进剂按比例混合后再三辊研磨机上研磨混合2-3遍；然后加入步骤(1)中所得的改性树脂中，搅拌10-30min。
利用熔融法将上述所得混合好的树脂及固化剂与石英纤维织物布制备成预浸料，并恒温后处理。
(3)将上步骤所得预浸料根据制品形状裁切成对应形状，并根据制品厚度选择对应铺层层数，放入制品模腔中，模具温度为110-160摄氏度，固化时间为10-30min，制品固化后取出。
实施例1
环氧树脂体系按质量分数组成为：100份液体环氧树脂、10份稀释剂、10份增韧剂、0.5份消泡剂按比例逐步加入反应釜中混合脱泡，搅拌30min。
在低于50摄氏度下，将2.5份加成型胺基固化剂(三乙烯四胺)加入上述环氧混合液中，充分搅拌，搅拌时间20min。
将7份固化剂超细双氰胺、3份改性脲类促进剂按比例混合后再三辊研磨机上研磨混合2遍；然后加入步骤(1)中所得的改性树脂中，搅拌10min。
利用熔融法将上述所得混合好的树脂及固化剂与400g/m2石英纤维织物布，经纬密度为20*20根/cm，制备成预浸料，并恒温30摄氏度3天后处理。
(3)将上步骤所得预浸料根据制品形状裁切成对应形状，并根据制品厚度选择对应铺层层数，放入制品模腔中，模具温度为120摄氏度，固化时间为20min，制品固化后取出。制品测试介电损耗得损耗角(正切/10GHz)为0.004。
实施例2
环氧树脂体系按质量分数组成为：90份液体环氧树脂、10份稀释剂、5份增韧剂、0.5份消泡剂按比例逐步加入反应釜中混合脱泡，搅拌30min。
在低于50摄氏度下，将3份加成型胺基固化剂(三乙烯四胺)加入上述环氧混合液中，充分搅拌，搅拌时间30min。
将7.5份固化剂超细双氰胺、3份改性脲类促进剂按比例混合后再三辊研磨机上研磨混合2遍；然后加入步骤(1)中所得的改性树脂中，搅拌20min。
利用熔融法将上述所得混合好的树脂及固化剂与400g/m2石英纤维织物布，经纬密度为16*16根/cm，制备成预浸料，并恒温30摄氏度3天后处理。
(3)将上步骤所得预浸料根据制品形状裁切成对应形状，并根据制品厚度选择对应铺层层数，放入制品模腔中，模具温度为140摄氏度，固化时间为10min，制品固化后取出。制品测试介电损耗得损耗角(正切/10GHz)为0.0025。
实施例3
环氧树脂体系按质量分数组成为：100份液体环氧树脂、10份稀释剂、10份增韧剂、0.5份消泡剂按比例逐步加入反应釜中混合脱泡，搅拌30min。
在低于50摄氏度下，将4份加成型胺基固化剂(三乙烯四胺)加入上述环氧混合液中，充分搅拌，搅拌时间20min。
将6份固化剂超细双氰胺、2.5份改性脲类促进剂按比例混合后再三辊研磨机上研磨混合2遍；然后加入步骤(1)中所得的改性树脂中，搅拌10min。
利用熔融法将上述所得混合好的树脂及固化剂与400g/m2石英纤维织物布，经纬密度为16*16根/cm，制备成预浸料，并恒温30摄氏度3天后处理。
(3)将上步骤所得预浸料根据制品形状裁切成对应形状，并根据制品厚度选择对应铺层层数，放入制品模腔中，模具温度为160摄氏度，固化时间为10min，制品固化后取出。制品测试介电损耗得损耗角(正切/10GHz)为0.003。

Claims (7)

1.一种快速固化透波复合材料及其制备方法，其特征在于：制备方法包括如下步骤：
(1)将定量的含伯胺官能团的加成型固化剂与液体环氧树脂预聚以调控粘度，得到改性树脂；
(2)将改性树脂及固化剂混配后的胶液与低介电损耗纤维布复合，得到预浸料；
(3)将所述预浸料固化，得到透波复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述液体环氧树脂包括室温下粘度在1000-20000mPa.s之前的缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂以及其混合树脂。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述快速固化加成型含伯氨基固化剂为可在20-50摄氏度固化的脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子量聚酰胺以及改性的芳香胺的一种或多种组合物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述快速固化加成型含伯氨基固化剂添加量为完全固化所需理论固化剂的20-30％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性树脂对应固化剂在制备预浸料时加入，固化剂为采用超细双氰胺，促进剂未改性脲类和改性。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低介电损耗纤维布为石英纤维织物。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合材料制备将预浸料放置于模压模具中，产品厚度为0.1-10mm，固化条件为110-160摄氏度，固化10-30min，后脱模取出。
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