專利名稱：一種含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)型吸波復合材料，具體地說是涉及一種含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料，及其制備方法。
背景技術(shù)：
吸波材料是隱身技術(shù)最重要的一個方面，是實現(xiàn)武器隱身的物質(zhì)基礎(chǔ)。吸波材料按其成型工藝和承載能力，可分為涂敷型吸波材料和結(jié)構(gòu)型吸波材料。涂敷型吸波材料施工方便，成本低，適應于復雜外形，缺點是耐候性差，粘結(jié)性差，不能經(jīng)受高溫。雷達結(jié)構(gòu)吸波材料除了具有吸波和承載功能外，還有利于拓寬波頻帶，不增加重量等優(yōu)點，有取代涂敷型雷達吸波材料的趨勢，因而成為吸波材料研究的重點。
現(xiàn)有的磁性結(jié)構(gòu)型吸波復合材料是使用各種磁粉與樹脂基體混合，經(jīng)過層壓從而制得磁性復合材料，或是將磁粉與其它具有吸波功能的增強體(如碳纖維或碳化硅纖維)和樹脂基體混合構(gòu)成兼有吸波和結(jié)構(gòu)功能的復合材料。但是這類結(jié)構(gòu)型吸波復合材料中的磁性材料與增強體或樹脂基體是相對獨立的相，所以存在磁性材料在復合材料中分散不均勻的問題。另外大量磁性顆粒分散相的存在會大大降低復合材料的力學性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的磁性結(jié)構(gòu)型吸波復合材料中磁性材料分散不均勻和力學性能較差的缺點，從而提供一種磁性材料分散均勻、且兼具吸波和高的力學性能的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料。
本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料，包括一環(huán)氧樹脂的基體、磁性玻璃纖維、碳纖維以及納米磁粉，其在整個復合材料中所占的重量份如下
環(huán)氧樹脂45～65重量份磁性玻璃纖維10～30重量份碳纖維 20～40重量份納米磁粉5重量份所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或縮水甘油胺環(huán)氧樹脂；所述的磁性玻璃纖維為含有8wt％(重量百分比)的納米級CoFe2O4鐵氧體或Ni0.5Zn0.5Fe2O4鐵氧體的玻璃纖維；所述的納米磁粉為納米級的羰基鐵粉、尖晶石型鐵氧體或六角晶型鐵氧體粉末。
本發(fā)明提供一種上述含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料的制備方法，包括如下步驟1)將20～40重量份碳纖維和10～30重量份磁性玻璃纖維單向排列在玻璃鋼模壓模具中；所述的磁性玻璃纖維為含有8wt％(重量百分比)的納米級CoFe2O4鐵氧體或Ni0.5Zn0.5Fe2O4鐵氧體的玻璃纖維；2)將5重量份納米磁粉均勻分散在45～65重量份環(huán)氧預聚物的膠液中，加入常規(guī)劑量的固化劑后得到含有納米磁粉的混合液；所述的環(huán)氧預聚物為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或縮水甘油胺環(huán)氧樹脂的預聚物；所述的固化劑為4，4′-二氨基二苯甲烷(DDM)或4，4′-二氨基二苯砜(DDS)；所述的納米磁粉為納米級的羰基鐵粉、尖晶石型鐵氧體或六角晶型鐵氧體粉末；3)將步驟2)制得的含有納米磁粉的混合液倒入步驟1)中的模具中，使排列好的連續(xù)碳纖維和磁性玻璃纖維充分浸漬在含有納米磁粉的環(huán)氧基體膠液中；4)對模具進行真空脫氣，然后模壓成型，環(huán)氧預聚物固化，得到本發(fā)明的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料。
本發(fā)明提供的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料是采用環(huán)氧樹脂為基體，碳纖維和磁性玻璃纖維為增強劑，納米磁粉和磁性玻璃纖維共同作為吸波劑，其具有高的力學性能，同時在2～18GHz頻率范圍內(nèi)具有良好的吸波性能。
本發(fā)明首次提供了含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料，與現(xiàn)有的磁性結(jié)構(gòu)型吸波復合材料相比，其具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明得到的復合材料中的磁性材料分散均勻、且兼具吸波和高的力學性能；2、本發(fā)明得到的復合材料所需原材料價格低廉；3、填補了含磁性玻璃纖維的復合材料領(lǐng)域的空白；4、本結(jié)構(gòu)型吸波復合材料質(zhì)輕，密度小于2.0g/cm3。


圖1為含有不同納米級鐵氧體的磁性玻璃纖維束的照片；其中，a圖為實施例1制備的含有8％CoFe2O4鐵氧體的玻璃纖維，b圖為實施例2制備的含有8％的Ni0.5Zn0.5Fe2O4鐵氧體的玻璃纖維。
具體實施例方式
實施例1、將20重量份碳纖維和10重量份磁性玻璃纖維單向排列在玻璃鋼模壓模具中；所述的磁性玻璃纖維為含有8wt％(重量百分比)的納米級CoFe2O4鐵氧體的玻璃纖維；將5重量份納米級的羰基鐵粉均勻分散在65重量份雙酚A型環(huán)氧樹脂的預聚物的膠液中，加入常規(guī)劑量的固化劑——4，4′-二氨基二苯甲烷，得到含有納米磁粉的混合液；將上述含有納米磁粉的混合液倒入該模具中，使排列好的連續(xù)碳纖維和磁性玻璃纖維充分浸漬在含有納米磁粉的環(huán)氧基體膠液中；對模具進行真空脫氣，然后在200℃模壓成型，環(huán)氧預聚物固化，得到本發(fā)明的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料I。
此含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料I的力學性能通過拉伸、彎曲、壓縮和剪切實驗測定，結(jié)果列于表1，其吸波性能通過RAM反射率自動掃頻測試系統(tǒng)測定，結(jié)果列于表2。
實施例2、將30重量份碳纖維和10重量份磁性玻璃纖維單向排列在玻璃鋼模壓模具中；所述的磁性玻璃纖維為含有8wt％(重量百分比)的納米級Ni0.5Zn0.5Fe2O4鐵氧體的玻璃纖維；
將5重量份納米級的羰基鐵粉均勻分散在55重量份雙酚F型環(huán)氧樹脂的預聚物的膠液中，加入常規(guī)劑量的固化劑——4，4′-二氨基二苯甲烷，得到含有納米磁粉的混合液；將上述含有納米磁粉的混合液倒入該模具中，使排列好的連續(xù)碳纖維和磁性玻璃纖維充分浸漬在含有納米磁粉的環(huán)氧基體膠液中；對模具進行真空脫氣，然后在200℃模壓成型，環(huán)氧預聚物固化，得到本發(fā)明的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料II。
此含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料II的力學性能通過拉伸、彎曲、壓縮和剪切實驗測定，結(jié)果列于表1，其吸波性能通過RAM反射率自動掃頻測試系統(tǒng)測定，結(jié)果列于表2。
實施例3、將40重量份碳纖維和10重量份磁性玻璃纖維單向排列在玻璃鋼模壓模具中；所述的磁性玻璃纖維為含有8wt％(重量百分比)的納米級CoFe2O4鐵氧體的玻璃纖維；將5重量份納米級的尖晶石型鐵氧體粉末均勻分散在45重量份縮水甘油胺環(huán)氧樹脂的預聚物的膠液中，加入常規(guī)劑量的固化劑——4，4′-二氨基二苯砜，得到含有納米磁粉的混合液。
將上述含有納米磁粉的混合液倒入該模具中，使排列好的連續(xù)碳纖維和磁性玻璃纖維充分浸漬在含有納米磁粉的環(huán)氧基體膠液中；對模具進行真空脫氣，然后在220℃模壓成型，環(huán)氧預聚物固化，得到本發(fā)明的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料III。
此含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料III的力學性能通過拉伸、彎曲、壓縮和剪切實驗測定，結(jié)果列于表1，其吸波性能通過RAM反射率自動掃頻測試系統(tǒng)測定，結(jié)果列于表2。
實施例4、將30重量份碳纖維和20重量份磁性玻璃纖維單向排列在玻璃鋼模壓模具中；所述的磁性玻璃纖維為含有8wt％(重量百分比)的納米級Ni0.5Zn0.5Fe2O4鐵氧體的玻璃纖維；將5重量份納米級的六角晶型鐵氧體粉末均勻分散在45重量份雙酚F型環(huán)氧樹脂的預聚物的膠液中，加入常規(guī)劑量的固化劑——4，4′-二氨基二苯甲烷，得到含有納米磁粉的混合液；將上述含有納米磁粉的混合液倒入該模具中，使排列好的連續(xù)碳纖維和磁性玻璃纖維充分浸漬在含有納米磁粉的環(huán)氧基體膠液中；對模具進行真空脫氣，然后在200℃模壓成型，環(huán)氧預聚物固化，得到本發(fā)明的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料IV。
此含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料IV的力學性能通過拉伸、彎曲、壓縮和剪切實驗測定，結(jié)果列于表1，其吸波性能通過RAM反射率自動掃頻測試系統(tǒng)測定，結(jié)果列于表2。
實施例5、將20重量份碳纖維和30重量份磁性玻璃纖維單向排列在玻璃鋼模壓模具中；所述的磁性玻璃纖維為含有8wt％(重量百分比)的納米級CoFe2O4鐵氧體的玻璃纖維；將5重量份納米級的尖晶石型鐵氧體粉末均勻分散在45重量份縮水甘油胺環(huán)氧樹脂的預聚物的膠液中，加入常規(guī)劑量的固化劑——4，4′-二氨基二苯砜，得到含有納米磁粉的混合液；將上述含有納米磁粉的混合液倒入該模具中，使排列好的連續(xù)碳纖維和磁性玻璃纖維充分浸漬在含有納米磁粉的環(huán)氧基體膠液中；對模具進行真空脫氣，然后在220℃模壓成型，環(huán)氧預聚物固化，得到本發(fā)明的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料V。
此含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料V的力學性能通過拉伸、彎曲、壓縮和剪切實驗測定，結(jié)果列于表1，其吸波性能通過RAM反射率自動掃頻測試系統(tǒng)測定，結(jié)果列于表2。
表1、復合材料的力學性能 表2、復合材料的吸波性能
權(quán)利要求
1.一種含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料，包括一環(huán)氧樹脂的基體、磁性玻璃纖維、碳纖維以及納米磁粉，其在整個復合材料中所占的重量份如下環(huán)氧樹脂45～65重量份磁性玻璃纖維10～30重量份碳纖維 20～40重量份納米磁粉5重量份所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或縮水甘油胺環(huán)氧樹脂；所述的磁性玻璃纖維為含有8wt％的納米級CoFe2O4鐵氧體或Ni0.5Zn0.5Fe2O4鐵氧體的玻璃纖維；所述的納米磁粉為納米級的羰基鐵粉、尖晶石型鐵氧體或六角晶型鐵氧體粉末。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料的方法，包括如下步驟1)將20～40重量份碳纖維和10～30重量份磁性玻璃纖維單向排列在玻璃鋼模壓模具中；所述的磁性玻璃纖維為含有8wt％的納米級CoFe2O4鐵氧體或Ni0.5Zn0.5Fe2O4鐵氧體的玻璃纖維；2)將5重量份納米磁粉均勻分散在45～65重量份環(huán)氧預聚物的膠液，加入固化劑，得到含有納米磁粉的混合物；所述的環(huán)氧預聚物為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或縮水甘油胺環(huán)氧樹脂的預聚物；所述的納米磁粉為納米級的羰基鐵粉、尖晶石型鐵氧體或六角晶型鐵氧體粉末；3)將步驟2)制得的含有納米磁粉的混合物倒入步驟1)中的模具中，使排列好的連續(xù)碳纖維和磁性玻璃纖維充分浸漬在含有納米磁粉的環(huán)氧基體膠液中；4)對模具進行真空脫氣，然后模壓成型，環(huán)氧預聚物固化，得到本發(fā)明的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料。
3.如權(quán)利要求2所述的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料的制備方法，其特征在于所述的固化劑為4，4′-二氨基二苯甲烷或4，4′-二氨基二苯砜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料，包括45～65重量份環(huán)氧樹脂的基體、10～30重量份磁性玻璃纖維、20～40重量份碳纖維以及5重量份納米磁粉。其為通過將碳纖維和磁性玻璃纖維單向排列在玻璃鋼模壓模具中；將納米磁粉均勻分散在環(huán)氧預聚物的膠液中，加入固化劑得到含有納米磁粉的混合液；然后將含有納米磁粉的混合液倒入模具中，使排列好的連續(xù)碳纖維和磁性玻璃纖維充分浸漬在含有納米磁粉的環(huán)氧基體膠液中；對模具進行真空脫氣，然后模壓成型，環(huán)氧預聚物固化，得到本發(fā)明的含磁性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)型吸波復合材料。該復合材料中的磁性材料分散均勻、且兼具吸波和高的力學性能。
文檔編號B29C70/04GK1923887SQ20051009581
公開日2007年3月7日 申請日期2005年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月2日
發(fā)明者付紹云, 肖紅梅, 劉獻明, 楊果 申請人:中國科學院理化技術(shù)研究所