[发明专利]一种纳米吸收剂-碳化硅纤维多尺度增强体增强树脂基结构吸波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸波材料领域，具体涉及一种纳米吸收剂-碳化硅纤维多尺度增强体增强树脂基结构吸波材料及其制备方法。

背景技术

与树脂基吸波涂层相比，树脂基结构吸波材料具有高比强度和比刚度、可设计性强、结构尺寸稳定性好等优点，已经成为吸波材料最具研究潜力的方向之一。随着隐身技术的发展，研制同时具有宽频带、高吸收、高强度等优良性能的树脂基结构吸波材料具有重要的现实意义。目前对树脂基结构吸波材料吸波性能的研究主要集中在基体电性能调节上，大部分集中于玻璃纤维/环氧树脂基复合材料的研究，其技术途径一般是在环氧树脂基体中添加各种导电填料，如炭黑(CB)、碳纳米管(CNTs)、石墨烯、碳纳米纤维、短切碳纤维、ZnO等等，但是仅仅通过调节基体电性能制备的结构吸波材料往往不能兼得吸波性能和力学性能，这是由于结构吸波材料中玻璃纤维的体积分数高(50％-65％)且电导率低，需要高含量的纳米吸收剂提高其吸波性能，而高含量纳米吸收剂的加入会使树脂体系的粘度升高，造成了吸收剂在结构吸波材料内部分散均匀性降低，从而损害了结构吸波材料的力学性能。

专利CN 102218868A公开了一种碳化硅纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料，该吸波材料包括第一介质层、吸收层、第二介质层和反射层的多功能层叠加型结构，充当各功能层中增强材料的连续碳化硅纤维具有不同的电阻率，该复合材料成型工艺简单，但是不同结构层的介电设计难度大，而且不同介质层的厚度也会对吸波性能产生明显的影响。专利CN 102181153A公布了一种碳纳米管及功能化纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备方法，将碳纳米管经过羧基功能化后，在碳纳米管上引入二元胺或者多元胺，将得到氨基化的碳纳米管与羧基化的碳纤维反应，得到表面接枝的碳纳米管的碳纤维，最后将得到功能化的碳纳米管和碳纤维应用于聚酰亚胺复合材料的制备中，可以利用碳纳米管的强度和韧性强化韧化碳纤维，改善碳纤维与树脂基体的粘结性能，提高复合材料的界面粘结强度，但是并没有对其吸波性能研究，而且由于碳纤维高电导率的特性，该复合材料也不会具有良好的吸波性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种纳米吸收剂-碳化硅纤维多尺度增强体增强树脂基结构吸波材料及其制备方法，通过电泳沉积法，制得兼具良好的力学性能和吸波性能的树脂基结构吸波材料。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

(1)取碳化硅纤维布进行除胶处理，取纳米吸收剂进行酸化处理，将除胶处理后的碳化硅纤维布和酸化处理后的纳米吸收剂均进行干燥；

(2)将步骤(1)干燥后的碳化硅纤维布附着在导电板上，然后连接到电泳沉积仪的正极，另一块导电板作为负极；将步骤(1)干燥后的纳米吸收剂分散在有机溶剂中，进行电泳沉积，得到纳米吸收剂-碳化硅纤维多尺度增强体，其中纳米吸收剂在纳米吸收剂-碳化硅纤维多尺度增强体中的质量分数为0.5％～9.5％；

(3)以耐高温树脂为基体，纳米吸收剂-碳化硅纤维多尺度增强体为吸收体，其中基体占基体和吸收体总质量的30～50％，采用树脂基复合材料成型工艺，制得纳米吸收剂-碳化硅纤维多尺度增强体增强树脂基结构吸波材料。

进一步地，步骤(1)中除胶处理的具体步骤是，将碳化硅纤维布放入丙酮中，在80～100W的超声波中清洗1～12小时。

进一步地，步骤(1)中酸化处理是将纳米吸收剂放入到浓硝酸中，在50℃～90℃处理5h～24h，其中浓硝酸的质量为纳米吸收剂的质量8～30倍。

进一步地，碳化硅纤维布中碳化硅纤维的电导率在1～1.6S/cm或电导率在10^-6～10^-4S/cm。

进一步地，纳米吸收剂采用管径为5～100nm以及长度为2～15um的碳纳米管，或者厚度为0.8～1nm以及颗粒尺寸为0.2～0.6um的石墨烯。

进一步地，步骤(1)中的干燥均是在50～100℃烘干。

进一步地，步骤(2)中有机溶剂是丙酮、N-N二甲基乙酰胺或乙醇；步骤(2)中纳米吸收剂在有机溶剂中的质量分数在1％～10％。

进一步地，步骤(2)中电泳沉积的电压在20V～100V，电泳沉积的时间在1～24h。

进一步地，步骤(3)中，耐高温树脂为环氧树脂或有机硅树脂，且树脂基复合材料成型工艺为手糊成型工艺；或者耐高温树脂是聚酰亚胺树脂或聚苯并恶唑树脂，树脂基复合材料的成型工艺为模压成型工艺。