一种透波复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种透波复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：85份氰酸酯树脂；14～16份2‑((3‑(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷；0.8～1.2份二月桂酸二丁基锡；100～120份丙酮；120～130份改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；所述改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维是通过溶菌酶和环氧基笼型聚倍半硅氧烷对聚对苯撑苯并二噁唑纤维进行改性制备得到。本发明专利技术以含氟化合物2‑((3‑(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷共聚改性氰酸酯树脂为树脂基体，以高强、高模和低介电的PBO纤维为增强体，采用溶菌酶和环氧基笼型聚倍半硅氧烷对PBO纤维进行改性，使透波复合材料具有优异的耐热性能、力学性能和介电性能。

A wave transparent composite material and its preparation method

The invention provides a wave-transmitting composite material, which is prepared from 85 phr cyanate ester resin, 14-16 phr 2((3(trifluoromethyl) phenoxy) methyl) ethylene oxide, 0.8-1.2 phr dibutyltin laurate, 100-120 phr acetone, 120-130 phr modified poly (p-phenylene benzo-dioxazole) fiber, etc. The modified poly (p-phenylene benzo-dioxazole) fiber was prepared by modifying the poly (p-phenylene benzo-dioxazole) fiber with lysozyme and epoxy cage polysiloxane. The invention takes fluorine-containing compound 2((3(trifluoromethyl) phenoxy) methyl) epoxy ethane copolymerized modified cyanate ester resin as resin matrix, high-strength, high-modulus and low-dielectric PBO fiber as reinforcement, and adopts lysozyme and epoxy-based caged poly-silsesquioxane to modify PBO fiber, so that the wave-penetrating composite material has excellent resistance. Thermal properties, mechanical properties and dielectric properties.

【技术实现步骤摘要】
一种透波复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种透波复合材料及其制备方法。
技术介绍
纤维增强树脂基复合材料具有质轻、比强度和比模量高、耐疲劳和减震性好等优点，在航空航天工业及武器装备等领域具有广泛的应用。鉴于新一代武器装备轻量化、结构高承载、电子战能力强和低雷达散射截面积(RCS)的综合性能要求，迫切需要一类具有优异的介电性能、足够的力学强度和适当的弹性模量的树脂基透波复合材料。相比环氧树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂和双马来酰亚胺树脂等高性能热固性树脂，氰酸酯(CE)树脂具有相对更低的介电常数ε(2.6～3.2)、极小的介电损耗正切值tanδ(0.002～0.008)，且在宽的温度频率范围(106～1011Hz)内变化很小；同时，CE具有优异的机械强度、良好的耐湿热性能和较高的尺寸稳定性等，已广泛应用于雷达天线罩和卫星天线系统。但CE固化物的断裂韧性和层间剪切强度(ILSS)偏低，限制了其更广的应用。聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维密度相对较低(1.56g/cm3)，同时具有优异的介电性能(ε为3.0，tanδ为0.001)，卓越的力学性能(拉伸强度和模量分别达5.8GPa和270GPa)，突出的耐热性能(最高使用温度和分解温度分别为350℃和650℃)，在航空航天、航海、防弹材料和增强材料等关键领域展现出重要的应用前景，尤其是在轻质高强机载天线罩用树脂基透波复合材料的制备方面具有极大的吸引力。但PBO纤维表面光滑，呈极强的化学惰性，与聚合物树脂基体的界面性能极差，严重制约了其在高端武器装备中的应用。现有技术中有报道采用甲基磺酸/γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对POB纤维进行功能化改性，提高了POB纤维/氰酸酯树脂透波复合材料的弯曲强度和层间剪切强度，且改善了其介电性能。但是，该POB纤维/氰酸酯树脂透波复合材料的耐热性能和力学性能较差，限制了其进一步应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种透波复合材料及其制备方法，本专利技术提供的透波复合材料具有优异的耐热性能、力学性能和介电性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种透波复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：85份氰酸酯树脂；14～16份2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷；0.8～1.2份二月桂酸二丁基锡；100～120份丙酮；120～130份改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；所述改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维是通过溶菌酶和环氧基笼型聚倍半硅氧烷对聚对苯撑苯并二噁唑纤维进行改性制备得到。优选地，所述氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂。本专利技术提供了上述技术方案所述透波复合材料的制备方法，包括以下步骤：将溶菌酶溶液与三(2-羧乙基)膦缓冲液混合，得到第一改性溶液，将聚对苯撑苯并二噁唑纤维浸泡在所述第一改性溶液中进行第一改性处理，得到溶菌酶改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；将环氧基笼型聚倍半硅氧烷与四氢呋喃混合，得到第二改性溶液，将所述溶菌酶改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维浸泡在所述第二改性溶液中进行第二改性处理，得到改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；将所述改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维浸入到胶料中，依次进行缠绕和干燥，得到预浸料；其中，所述胶料由氰酸酯树脂、2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷、丙酮和二月桂酸二丁基锡制备得到；将所述预浸料进行固化，得到透波复合材料。优选地，所述溶菌酶溶液的浓度为1.8～2.2mg/mL。优选地，所述三(2-羧乙基)膦缓冲液的浓度为4.5～5.5mmol/L；所述三(2-羧乙基)膦缓冲液的pH值为5.0～8.0。优选地，所述第一改性溶液中溶菌酶溶液与三(2-羧乙基)膦缓冲液的体积比为1：(0.8～1.2)。优选地，所述第一改性处理的温度为20～35℃，第一改性处理的时间为1.5～2.5h。优选地，所述第二改性溶液中环氧基笼型聚倍半硅氧烷的浓度为0.45～0.55wt％；所述第二改性溶液的pH值为1.0～2.0。优选地，所述第二改性处理的温度为35～45℃，第二改性处理的时间为5～7h。优选地，所述缠绕的温度为200～240℃，缠绕的时间为1.5～2.5h。本专利技术提供了一种透波复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：85份氰酸酯树脂；14～16份2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷；0.8～1.2份二月桂酸二丁基锡；100～120份丙酮；120～130份改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；所述改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维是通过溶菌酶和环氧基笼型聚倍半硅氧烷对聚对苯撑苯并二噁唑纤维进行改性制备得到。本专利技术提供的透波复合材料以含氟化合物2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷(TFMPMO)共聚改性氰酸酯树脂为树脂基体，以高强、高模和低介电的PBO纤维为增强体，采用溶菌酶和环氧基笼型聚倍半硅氧烷对PBO纤维进行功能化改性，使透波复合材料具有优异的耐热性能、力学性能和介电性能。实施例的实验结果表明，本专利技术提供的透波复合材料的玻璃化转变温度达252.1℃，弯曲强度达805.8MPa，层间剪切强度达47.6MPa，介电常数为2.81，介电损耗正切值为0.0028。具体实施方式本专利技术提供了一种透波复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：85份氰酸酯树脂；14～16份2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷；0.8～1.2份二月桂酸二丁基锡；100～120份丙酮；120～130份改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；所述改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维是通过溶菌酶和环氧基笼型聚倍半硅氧烷对聚对苯撑苯并二噁唑纤维进行改性制备得到。在本专利技术中，按重量份数计，制备所述透波复合材料的原料包括85份氰酸酯树脂。在本专利技术中，所述氰酸酯树脂优选为双酚A型氰酸酯树脂(BADCy)。本专利技术对于所述氰酸酯树脂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本专利技术中，以所述氰酸酯树脂的重量份数为基准，制备所述透波复合材料的原料包括14～16份2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷(TFMPMO)，优选为14.5～15.5份，更优选为15份。本专利技术对于所述2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法制备得到即可；本专利技术优选采用公开号为CN106633054A的中国专利公开的方法制备所述2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷。本专利技术采用TFMPMO对氰酸酯树脂进行共聚改性，将所得聚合物作为树脂基体，能够有效改善树脂基体的介电性能和力学性能。在本专利技术中，以所述氰酸酯树脂的重量份数为基准，制备所述透波复合材料的原料包括0.8～1.2份二月桂酸二丁基锡，优选为0.9～1.1份，更优选为1.0份。在本专利技术中，所述二月桂酸二丁基锡能够促进氰酸酯树脂固化。在本专利技术中，以所述氰酸酯树脂的重量份数为基准，制备所述透波复合材料的原料包括100～120份丙酮，优选为105～115份，更优选为110份。在本专利技术中，所述丙酮能够起到溶剂作用，有利于保障制备所述透波复合材料时浸胶和缠绕步骤的顺利进行。在本专利技术中，以所述氰酸酯树脂的重量份数为基准，制备所述透波复合材料的原料包括120～130份改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维，优选为125份。在本专利技术中，所述改性聚对苯撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透波复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：85份氰酸酯树脂；14～16份2‑((3‑(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷；0.8～1.2份二月桂酸二丁基锡；100～120份丙酮；120～130份改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；所述改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维是通过溶菌酶和环氧基笼型聚倍半硅氧烷对聚对苯撑苯并二噁唑纤维进行改性制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种透波复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：85份氰酸酯树脂；14～16份2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷；0.8～1.2份二月桂酸二丁基锡；100～120份丙酮；120～130份改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；所述改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维是通过溶菌酶和环氧基笼型聚倍半硅氧烷对聚对苯撑苯并二噁唑纤维进行改性制备得到。2.根据权利要求1所述的透波复合材料，其特征在于，所述氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂。3.权利要求1或2所述透波复合材料的制备方法，包括以下步骤：将溶菌酶溶液与三(2-羧乙基)膦缓冲液混合，得到第一改性溶液，将聚对苯撑苯并二噁唑纤维浸泡在所述第一改性溶液中进行第一改性处理，得到溶菌酶改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；将环氧基笼型聚倍半硅氧烷与四氢呋喃混合，得到第二改性溶液，将所述溶菌酶改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维浸泡在所述第二改性溶液中进行第二改性处理，得到改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维；将所述改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维浸入到胶料中，依次进行缠绕和干燥，得到预浸料；其中，所述胶料由氰酸酯树脂、2-((3-(三氟甲基)苯氧基)甲基)环氧乙烷、丙酮和...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾军渭，李阳，唐玉生，唐林，孔杰，董文彩，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61