[发明专利]一种基于双马来酰亚胺树脂基的吸波复合材料

说明书

技术领域

本发明属于先进复合材料技术领域，一种基于双马来酰亚胺树脂基的吸波复合材料，主要应用于航空、航天等领域。

背景技术

隐身技术是当今世界重点发展的军事技术之一，在提高现代兵器的突防能力和生存能力方面发挥着重要的作用，这引起了世界各军事大国的高度重视。因此，各国都在争相研制并开发出具有优异隐身性能的材料用于国防军工与武器装备。

目前，按照材料成型工艺和承载能力来分类，吸波材料可分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料。前者是将各类吸收剂，包括金属或合金粉末、铁氧体和导电纤维等与粘合剂混合后，涂覆于目标表面形成吸波涂层。其具有吸收频带窄、使用与维护较麻烦、增加飞行器质量、易于脱落等一系列缺点。而结构型吸波材料具有承载和吸波的双重功能，通常是由透波层、吸收层和反射层等多种结构通过一定的成型工艺连接而成。由于其突出的可承载结构、吸波能力强以及可设计性强等优点，已经得到广泛的研究及应用。

吸波结构复合材料一般采用混杂复合材料。表面层一般为透波层，很薄，用于将电磁波透过；中间层则为吸波层，由吸波复合材料组成，一般为纳米吸波粒子增强树脂基体复合材料，用于吸收电磁波；底层是反射层，由碳纤维复合材料或金属薄膜组成，将未吸收的电磁波返回，进一步进行吸收。目前，吸波结构复合材料已经应用于先进隐身战斗机中如F-22等，是各军事大国竞相开发的尖端材料。

PBO/BMI复合材料是一种很好的透波材料，可作为最外层蒙皮在结构-功能复合材料中使用。而碳纤维的出现为替代金属作为承力构件的结构材料提供了可靠的原料，碳纤维增强树脂基复合材料由于具有高强度、高模量、对电磁波的强反射性等特点，已经被世界多国广泛采用。本发明通过在CF/BMI复合材料外复合一薄层高性能PBO/BMI复合材料，将PBO/BMI复合材料透波功能集成在CF/BMI复合材料中，而C/PBO混杂纤维增强BMI树脂基复合材料层合板，使入射的电磁波尽可能进入到复合材料内部，有效的解决了CF/BMI复合材料对电磁波的强反射，使其具有吸波隐身性能。结果附附图所示。因此C/PBO混杂纤维增强双马树脂基复合材料预期可作为综合性能优异且隐身性能良好的结构-功能一体化材料应用于航空航天领域。

PBO纤维和碳纤维均为性能优异的复合材料增强体，具有高强度、高模量等突出的优点，在航空航天领域具有广阔的应用前景。但是其表面光滑、呈化学惰性，导致其复合材料界面粘结性能差，阻碍其在实际中的应用。

发明内容

本发明解决了C/BMI复合材料对电磁波全反射导致其无法作为隐身材料使用的特点，在C/BMI复合材料表面复合了一薄层高性能PBO/BMI复合材料，将PBO/BMI复合材料透波功能集成在CF/BMI复合材料中，而C/PBO混杂纤维增强BMI树脂基复合材料层合板，使入射的电磁波尽可能进入到复合材料内部，有效的解决了CF/BMI复合材料对电磁波的强反射，使其具有吸波隐身性能。同时，PBO纤维和CF表面活性基团少、呈化学惰性，与树脂集体的界面粘结性能差，为提高C/PBO混杂纤维复合材料的界面粘结性能，采用低温等离子体分别对PBO纤维和碳纤维进行表面改性，提高了其对树脂的浸润性及与树脂的界面粘结性能，最大限度的发挥了复合材料的力学性能，大大提高了混杂纤维复合材料的应用可能性和应用范围。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于双马来酰亚胺树脂基的吸波复合材料，是一种C/PBO混杂纤维增强双马来酰亚胺树脂吸波复合材料，包括表面处理的CF纤维和表面处理的PBO纤维；十四片CF增强BMI树脂与一片PBO纤维增强BMI树脂模压结合；CF作为主体，PBO纤维作为最外层蒙皮。

所述的CF与PBO纤维先进行如下的表面处理：将CF与PBO纤维分别用丙酮溶液浸泡48小时，除去其表面的杂质，随后在烘箱中110℃烘干3h。PBO纤维和CF经过等离子体处理，DBD等离子体处理功率密度为10W/cm³～50W/cm³，处理时间为6s～36s。射频电感耦合等离子体处理功率10W～400W、气压10Pa～100Pa、时间1～30min，等离子体气氛为空气、氧气、氮气或者氨气。表面处理后的纤维，再制备纤维预浸料，过程如下：处理过的纤维与质量百分含量为35％～45％的双马来酰亚胺树脂溶液进行浸渍，分别制备成碳纤维以及PBO纤维增强BMI树脂复合材料预浸料。所述浸胶温度为室温，牵引速度为1.0m/min,刮胶棒间距为0.5～1.0mm，在真空烘箱中烘干时间为10～90min，烘干温度为30～50℃。