[发明专利]一种泡沫填充芳纶纸蜂窝吸波结构及其制备方法

说明书

本发明涉及电子材料技术领域，具体为一种泡沫填充芳纶纸蜂窝吸波结构及其制备方法。本发明通过把改性的聚氨酯泡沫填充到芳纶纸蜂窝吸波结构以改善蜂窝结构的T向、W向和L向力学性能。此外，该结构可塑性强，可在发泡过程加入碳黑、碳纳米管、铁氧体等磁性材料，以满足蜂窝吸波结构T向吸波性能优化的要求，保障其在电磁兼容、低可探测技术等领域的推广应用。并且改性的聚氨酯发泡剂泡沫几乎不影响原有蜂窝吸波结构的吸波性能；其制备方法操作简单，使用设备简单，制作流程短，可操作性强。还进一步的提供了填充泡沫的蜂窝孔整体图形化设计方案，以实现二次结构设计，达到轻量化或/和力学性能的提升。

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，具体为一种泡沫填充芳纶纸蜂窝吸波结构及其制备方法，泡沫材料采用一种改性聚氨酯。

背景技术

结构型隐身材料是在先进复合材料基础上发展起来的双功能复合材料，既能隐身又能承载，可成型各种形状复杂的部件，如机翼、尾翼、进气道等，不增加飞机的额外质量且有利于拓宽吸收频带，是当代隐身材料主要的发展方向。

芳纶纸蜂窝复合材料是航空、航天、交通运输等领域重要的减重材料。并且芳纶纸蜂窝吸波结构具有轻质、高刚度、高强度和吸波等功能，在电磁兼容以及低可探测技术领域受到广泛关注，是一种典型的轻质、高强度、高刚度的结构设计方案，它将面板的高强度和高模量与夹芯的低密度和高刚性有机结合起来。但是芳纶纸蜂窝的高刚度和高强度等优异力学性能仅仅表现在T向，而在W向和L向力学性能较差(见图1)，与T向相比一般会低1～2个数量级。由于在实际使用过程中，芳纶纸蜂窝并不总是轴向受力，考虑实际应用保证T向电磁性能的同时，并提升蜂窝结构W向和L向的力学性能成为芳纶纸蜂窝吸波结构亟待解决的核心问题。

现有增强蜂窝结构机械强度的方法主要是针对蜂窝结构的T向并不涉及W向和L向力学性能改善，如：1、如多个蜂窝进行串联(即增加蜂窝孔的高度)以提高吸能效果，但常常出现变形顺序不一致等问题；2、通过仿生设计改变蜂窝节点结构，以提升蜂窝结构的机械强度，然而这种结构设计复杂，制造成本高，且工艺不适用于纸质蜂窝结构；3、蜂窝孔通过金属管或碳纤维管结构填充个别孔隙，改变蜂窝结构的承载方式，但是填充金属管会恶化整体结构的吸波性能，且此两种填充方式均会导致相应的工艺成本增加。4、此外还有蜂窝壁加筋结构、异性结构等增强方法，但是此类方法也存在操作难度高、制备工艺复杂等问题。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有芳纶纸蜂窝吸波结构在T向、W向和L向力学性能兼顾不佳的问题，本发明提供了一种泡沫填充芳纶纸蜂窝吸波结构及其制备方法。

一种泡沫填充芳纶纸蜂窝吸波结构，包括芳纶纸蜂窝和泡沫；所述泡沫填满于芳纶纸蜂窝的预定蜂窝孔中，泡沫材料采用4,4’二苯甲烷二异氰酸酯：环氧树脂及其配套的固化剂：聚氨酯发泡剂黑料和聚氨酯发泡剂白料按照质量百分比7-10:1:2.5-4.5发泡而成。

进一步的，所述预定蜂窝孔为非完全填充，填充泡沫后的蜂窝孔相对整体的目标芳纶纸蜂窝吸波结构的平面图形构成图形化设计。如正多边形或周期结构，以实现进一步的轻量化或/和力学性能的双重结构优化。

进一步的，所述泡沫中还填充有磁性材料，如碳黑、碳纳米管或/和铁氧体。以优化满足蜂窝吸波结构T向吸波性能的要求，保障其在电磁兼容、低可探测技术等领域的推广应用。

上述泡沫填充芳纶纸蜂窝吸波结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将发泡原料4,4’二苯甲烷二异氰酸酯：环氧树脂及其配套的固化剂：聚氨酯发泡剂黑料和聚氨酯发泡剂白料按照质量百分比7-10:1:2.5-4.5配料，备用；

步骤2、将步骤1所备4,4’二苯甲烷二异氰酸酯和环氧树脂及其配套的固化剂于容器混匀，得到混合物1；

步骤3、将步骤1所备聚氨酯发泡剂黑料和聚氨酯发泡剂白料加入盛有混合物1的容器中，并将其混匀，得到混合物2；