[发明专利]一种防隔热/吸波一体化结构材料及其制备方法

说明书

本发明属于电磁波吸收材料领域，具体涉及一种防隔热/吸波一体化结构材料及其制备方法。所述防隔热/吸波一体化结构材料，由两层组合而成，外层为高硅氧玻璃钢防热材料层，内层为隔热材料层，所述的高硅氧玻璃钢防热材料层的基体树脂中添加或不添加电磁波吸收剂，所述的隔热材料层的基体树脂中添加电磁波吸收剂。本发明制得的防隔热/吸波一体化结构材料在满足原烧蚀防热性能基础上，同时具有隐身性能，在S、C、X频段内实现了较好的雷达吸波性能，降低防热和隐身总体重量。

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料领域，具体涉及的是一种防隔热/吸波一体化结构材料，特别是利用电磁波吸收剂进行改性的一种防隔热/吸波一体化结构材料及其制备方法。

背景技术

针对现代以及未来防御系统拦截威胁，隐身技术作为导弹突防技术的重要手段之一，已逐渐应用到超声速飞行器的研制之中。通过吸波材料、吸波结构设计可以减小雷达散射截面，缩短敌方雷达的探测距离，从而提高导弹的生存机率和作战有效性。

航天器采用的防热结构分为吸热式防热结构、辐射式防热结构和烧蚀防热结构，弹道导弹普遍采用烧蚀防热结构，其防热性能主要取决于烧蚀防热层的性能和内隔热层的性能。防隔热层普遍采用碳酚醛、高硅氧酚醛材料，其本身不具有隐身功能，主要通过在导弹零部件表面或在防隔热层与金属承力层之间喷涂吸波材料或粘接吸波贴片等措施，吸波材料与防热层分步成型与制备，不但增加工艺的难度和复杂性，增加制造成本，而且零部件重量大，涂层在储运和使用过程中容易脱落，降低了整体结构的可靠性。

目前，针对烧蚀用酚醛复合材料的改性研究侧重于提高其耐烧蚀性能和机械性能，对于其隐身方面的研究国内研究较少。

发明内容

为了克服在防热层内涂覆吸波材料所带来的工艺复杂、喷涂厚度在生产过程中不易控制、成本较高等问题，本发明将能够和防热层成型所用的酚醛树脂相容的电磁波吸收剂，同酚醛树脂体系按一定的配比进行分散及混合，按复合材料成型固化工艺进行防热层成型。在不明显增加复合材料密度的情况下，研究添加吸波剂能否提高复合材料导弹防热层的雷达波吸收性能。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：

一种防隔热/吸波一体化结构材料，由两层组合而成，外层为高硅氧玻璃钢防热材料层，内层为隔热材料层，所述的高硅氧玻璃钢防热材料层的基体树脂中添加或不添加电磁波吸收剂，所述的隔热材料层的基体树脂中添加电磁波吸收剂。

其中，所述的隔热材料优选低密度隔热材料。

吸收剂是决定材料电性能的关键因素，本发明首先采用RAMOptimizer优化设计软件来仿真计算一体化结构材料的反射率曲线。通过对碳纤维、石墨烯、碳纳米管、炭黑/石墨等常见吸收剂体系的优化设计，最终确定高硅氧玻璃钢防热材料层中添加的电磁波吸收剂为石墨烯、碳纳米管和炭黑/石墨中的一种，重量含量分别为一体化结构材料的3％、1％、2％；隔热材料层中添加的电磁波吸收剂是碳纤维、石墨烯中的一种，重量含量分别为一体化结构材料0.5％、3％。

优选地，所述的防隔热/吸波一体化结构材料厚度为15±1mm，高硅氧玻璃钢防热材料层厚度为10±0.5mm，隔热材料层厚度为5±0.5mm。

本发明还公开了所述的防隔热/吸波一体化结构材料的制备方法，是按防热材料层和隔热材料层配方分别制得预混料，再通过模压成型工艺制备。

在制备预混料时，由于单纯的吸收剂在有机树脂中极易形成团聚，分散不均匀，造成吸波性能下降。本发明选用胶性硅酸镁锂来改变配方体系的流变性质，起到增稠、增粘、触变、分散等作用。通过调节不同吸收剂含量、分散剂含量，最终确定表1浆料配方，将吸收剂、溶剂、增稠剂放入高速分散机进行分散，转速1500r/min，分散时间30min后得到相应的吸波浆料。

表1吸波剂浆料配方表