[发明专利]吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

    本发明涉及一种泡沫夹芯结构复合材料，具体地说是一种吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

在结构吸波材料的研制方面，以美国和日本的技术最为先进，特别是在复合材料、碳纤维等领域，日本的技术实力尤为突出，此外英国Plessey公司也是该领域的主要研究机构之一。对于结构型吸波材料的研究方面， 国外主要集中在将热塑性PEEK、PEK、PPS等制成单丝或复丝与碳纤维、陶瓷纤维等混杂编织成复合材料织物和异形截面碳纤维方面；在吸波材料的结构(RAS)的研究方面，关注较多的是泡沫夹芯结构复合材料。泡沫结构型吸波复合材料不仅对电磁波以及红外线有很好的吸收作用，而且还具有强度高、质量轻、吸声减震等特点，在隐身复合材料中具有广阔的应用前景。

夹芯型结构吸波材料的面板和底板采用透波性能较好的复合材料，芯材部分多采用泡沫材料，如聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-苯乙烯(SAN)和聚醚酰亚胺(PEI)等。泡沫夹芯型材料的制备方法通常有两种：一是在热塑性或热固性树脂(如环氧树脂、乙烯基酯树脂等)中加入吸波剂混合均匀后，涂覆在纤维(碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维等)表面形成预浸料，最后与泡沫夹芯共固化形成复合隐身材料。另一种是将吸波剂涂敷或浸渍到泡沫中，制备具有吸波性能的泡沫夹芯，然后与纤维(碳纤维、玻璃纤维等)／树脂预浸料共固化形成泡沫夹芯型复合隐身材料。泡沫夹层结构的吸波剂含量比层板结构吸波材料低。低含量的吸波剂能改善成型的工艺性，提高体系层间的力学性能。泡沫夹芯结构复合材料的刚度较高，能有效避免形变的问题。沫夹层结构中的泡沫芯层便于加工，能制成曲率复杂的芯体，且泡沫的力学性能为各向同性，避免了蜂窝测向不能加压的弱点。

    聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫是一种交联的、孔径分布均匀、各向同性的100%闭孔硬质结构泡沫，具有卓越的结构稳定性和高机械强度，是目前比强度和比刚度最高的聚合物硬质泡沫材料。PMI泡沫夹芯结构复合材料具有比其它泡沫夹芯结构材料更好的力学性能和耐热性，吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料可以应用在军事领域和民用领域。在军事领域中主要应用于隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇等，在民用领域中，主要应用于高层建筑、医疗器械、电子信息等方面。

泡沫夹芯结构吸波复合材料以先进复合材料为载体，将吸波材料与泡沫夹芯材料有机结合起来，是一种兼具承载和吸波双重功能的新型吸波材料。通过设计泡沫夹芯结构型吸波复合材料能够实现对吸波材料薄、轻、宽的要求，在工程应用中具有广阔的前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料及其制备方法和应用，该复合材料有效改善了材料的吸波性能，力学性能好，可以应用在军事领域和民用领域。在军事领域中主要应用于隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇等，在民用领域中，主要应用于高层建筑、医疗器械、电子信息等方面。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种吸波型PMI泡沫夹芯结构复合材料，其特征在于：该复合材料包括PMI泡沫、上蒙皮和下蒙皮，PMI泡沫设置在上蒙皮和下蒙皮之间；所述上蒙皮和下蒙皮为透波性能强的玻璃纤维增强乙烯基酯树脂；所述PMI泡沫以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈为共聚单体，加入引发剂、发泡剂、交联剂、吸波剂、密度控制剂以及成核剂得到共聚物树脂基体，并经过高温发泡和热处理得到；其中各组份的重量份配比为：

甲基丙烯酸                  40-60份

甲基丙烯腈                  40-60份

引发剂                      0.1-0.6份

发泡剂                      1-16份

交联剂                      1-12份

吸波剂                      1-40份

密度控制剂                  0.1-3份。

本发明中，所述引发剂为过氧化辛酸叔丁酯或过苯甲酸叔丁酯；所述发泡剂为N,N-二甲基脲或异丁醇；所述交联剂为丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二丙烯酸或二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述密度控制剂为马来酰亚胺；所述吸波剂为二氧化锰或石墨。在上蒙皮内设有上吸波剂，上吸波剂为占上蒙皮总质量2%-30%的二氧化锰；在下蒙皮内设有下吸波剂，下皮吸波剂为占下蒙皮总质量10%-40%的石墨。