[发明专利]一种石英纤维/改性氰酸酯复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种石英纤维/改性氰酸酯复合材料及其制备方法和用途，制备方法为：将氰酸酯树脂和环氧树脂加热至150‑160℃，并混合均匀，反应直至样品无结晶现象，得到预聚体；在常温或加热状态下，将预处理后的聚硅氮烷加入预聚体中，得到改性氰酸酯；向改性氰酸酯中加入二月桂酸二丁基锡，混合均匀后得到混合液，然后向混合液中加入丙酮，搅拌均匀后，浸渍石英纤维布，在室温下去除溶剂，得到预浸料；将预浸料切割、固化，冷却后得到石英纤维/改性氰酸酯复合材料。本发明对树脂基体进行改性处理，使其具备良好的介电性能，与纤维之间具有较好的界面粘结性能，同时保持原有的力学性能和热性能等优良特性，以实现复合材料综合性能的提升。

技术领域

本发明涉及树脂基复合材料技术领域，更具体的涉及一种石英纤维/改性氰酸酯复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

近年来，雷达通信技术获得迅速发展，对雷达天线罩的性能要求也逐渐提高。天线罩，是一类能透过电磁波、且能保护内部雷达免遭损害的关键功能部件。为了保护航天飞行器在恶劣环境中通信、制导、遥测等系统正常运行，推动新型高马赫数飞行器朝高速飞行、精确制导、远程打击、末端机动的方向发展，高性能天线罩/天线窗的设计、选材与制备成为瓶颈之一。具体而言，无论是天线罩材料的选择与研制，还是天线罩制备工艺的改良与优化，都在经历严峻的挑战。当然这也为结构/功能一体化的透波材料的研究提供了契机。

针对飞行器对天线罩的要求，研制具有耐高温、高强度、低介电、低损耗、易成型等优异性能的透波材料具有重要意义，而开发和研究纤维增强透波复合材料成为其中一个重要的发展方向。聚合物基复合材料密度小、比强度高、介电常数低，且介电、力学等性能均有可设计性，能够极大程度地减轻航空航天飞行器的重量，同时保证材料具有优异的透波性能和机械强度，在未来国防、军事雷达、航空航天等通信雷达领域有明显的优势。对于以聚合物基透波复合材料为主的透波材料设计和研究具有重要意义。

天线罩透波材料主要有无机非金属材料和有机复合材料两大类。有机透波复合材料，即聚合物基透波复合材料，是指由增强纤维和树脂基体组成的复合材料。增强纤维主要决定复合材料的力学性能，而树脂基体主要决定复合材料的电学性能。

环氧树脂作为传统树脂基体，具有优异的粘接性、耐磨性、耐化学腐蚀性和工艺性，以及良好的力学性能，因此成为透波复合材料中最常用的树脂基体。但环氧树脂的介电常数(ε)与介电损耗(tanδ)较大，耐热性也较差，无法满足现代雷达罩对低介电、低损耗、耐高温环境等性能的要求，而氰酸酯树脂虽然具有较高的机械强度，也具有良好的耐热性，吸湿率低于1.5％。但是，因CE的交联密度大，导致材料脆性较大。因此，选用环氧树脂、氰酸酯树脂作为复合材料的基体，往往存在综合性能较差的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种石英纤维/改性氰酸酯复合材料及其制备方法和用途，对树脂基体进行改性处理，使其具备良好的介电性能，与纤维之间具有较好的界面粘结性能，同时保持原有的力学性能和热性能等优良特性，以实现复合材料综合性能的提升。

本发明的第一个目的是提供一种石英纤维/改性氰酸酯复合材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：

步骤1、将氰酸酯树脂和环氧树脂加热至150-160℃，并混合均匀，反应直至样品无结晶现象，得到预聚体；

步骤2、在常温或加热状态下，将预处理后的聚硅氮烷加入步骤1的预聚体中，得到改性氰酸酯；

步骤3、向改性氰酸酯中加入二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡，混合均匀后得到混合液，然后向混合液中加入丙酮，搅拌均匀后，浸渍石英纤维布，在室温下去除溶剂，得到预浸料；将预浸料切割成所需尺寸，叠加在一起进行热压固化，再进行后固化，冷却后得到石英纤维/改性氰酸酯复合材料。

优选的，步骤1中，环氧树脂的质量是氰酸酯树脂质量的5-7％。

优选的，步骤2中，预处理后的聚硅氮烷的添加质量为预聚体的2-4％。