耐高温有机透波复合材料用基体树脂的研究进展

孙周强,顾嫒娟,袁　莉,梁国正

(苏州大学材料工程学院材料系,苏州215021)

摘要耐高温有机透波复合材料是国家战略必需的关键材料,是一类集防热、透波、承载于一体的多功能介质

材料。树脂基体是决定复合材料性能的重要因素。综述了耐高温有机透波复合材料用高性能树脂基体的最新研究进展。

关键词透波复合材料　耐热性　树脂

R esearch Progress in R esin Matrices of H eat 2resistant W ave 2transparent

Organic Composites

SUN Zhouqiang ,GU Aijuan ,YU AN Li ,L IAN G Guozheng

(Department of Materials Engineering ,School of Material Engineering ,Soochow University ,Suzhou 215021)Abstract Heat resistant wave 2transparent composites are one of national key martial materials which have mul 2tif unctional characteristics including outstanding heat 2resistance and wave 2transparency as well as good mechanical properties.Properties of a composite are greatly dependent on the properties of its matrix ,so it is important to under 2stand the most recent progress of high performance matrices for heat resistant wave 2transparent composites.In this pa 2per ,the latest research advances in main high performance matrices are reviewed.

K ey w ords wave 2transparent composites ,heat 2resistance ,resin

　孙周强:男,硕士生,从事树脂基复合材料的研究　梁国正:联系人,男,教授/博导,主要从事高性能树脂及其复合材料的研究

0　引言

耐高温透波材料是高速精确制导航天器的基础,在导弹无

线电系统中得到广泛应用[1],其主要特点是具有突出的耐热性、优异的介电性能(低介电常数和介电损耗)和优良的力学性能。透波材料主要分为有机(高分子)与无机(陶瓷)两类,其中有机透波材料主要是纤维增强聚合物材料,该类材料具有优良的综合性能(包括工艺性、物理机械性能和价格),能够满足毫米波段和宽带特性要求的天线罩的使用要求[2]。众所周知,高性能树脂基体是制备耐高温透波材料的关键和基础[3]。然而,已有的高性能树脂均在不同程度上存在不足,工业和科技进步又对透波材料的性能提出了更高的要求,所以高性能树脂基体的研发一直是学术界和工业界的工作热点和重点。鉴于高性能树脂基体在耐高温透波材料中的重要地位,本文综述了耐高温有机透波材料用基体树脂的研究进展。

1　环氧(EP )树脂

EP 树脂自20世纪50年代问世以来,以其优良的粘结性、

力学性能和良好的工艺性而成为使用最广泛的树脂之一。但是,普通EP 树脂作为耐热透波复合材料基体还存在韧性差、耐

热性低、介电常数(

ε)和损耗角正切(tan δ)大等缺点。因此,必须对普通EP 树脂进行改性。主要改性方法有与高性能热固性树脂共聚、热塑性树脂改性、新型环氧树脂的合成及纳米改性等。

氰酸酯(CE )和双马来酰亚胺(BMI )树脂是用于改性环氧

树脂的两种主要热固性树脂,均具有优良的耐热性和介电性能。CE 改性EP 树脂通过醚化反应降低体系极性基团的含量(图1),进而提高固化物的介电性能[4]。此外,CE 自身优异的性能以及EP 与CE 树脂在体系中形成互穿网络结构,使得CE 改性EP 体系具有比EP 树脂固化物更高的湿热性能和抗冲击性能[5]

。

图1　CE 与EP 的反应

Fig.1　R eactions in EP/CE system

BM I 改性EP 一般是以二元胺作为载体,通过二元胺与BM I 的扩链反应所得到的中间体与环氧基团实现共聚,形成

兼有两者优点的网络结构(图2)。赵丽梅等[6]采用该方法对酚醛型EP 进行改性。研究结果表明,改性树脂具有良好

的力学性能,而热稳定性随着体系中BM I 含量的增加而增强。例如,当体系中BM I 含量分别为10%和35%时,改性

EP 体系分解15%的温度由330℃提高到405℃。Leu [7]用

双酚A 和环氧氯丙烷反应制得短支链环氧树脂SCER ,并将三烯丙基异氰酸酯与BM I 的反应产物(TB )加入到SCER 中,制得的改性EP 树脂具有优良的综合性能,且随体系中TB 含量的增加而增加。

34?耐高温有机透波复合材料用基体树脂的研究进展/孙周强等

图2　双马来酰亚胺分别与胺和环氧基团的反应式Fig.2　R eactions of BMI and amine or BMI and epoxy

用于改性EP树脂的高性能热塑性树脂主要有聚苯醚(PPO)和聚酰亚胺(PI)。苏民社等[8]采用降低PPO分子量的方法改进了PPO树脂与EP树脂的相容性,制得了PPO/EP复合材料。与EP树脂相比,PPO/EP复合材料的ε和tanδ分别由4.4和0.025降为3.9和0.008。PI改性EP时,一般采用共混或者用(聚)酰亚胺作为固化剂等两种方法,制得的PI改性EP树脂热性能、机械性能、介电性能都得到了显著的提高。

新型EP树脂的合成旨在从根本上获得高性能EP,包括四官能团EP、联苯EP、含磷EP等。许凯[9]采用双萘酚2烯缩水甘油醚和双氰双胺合成了一种分子骨架中含有萘基的EP树脂(ENL)。与传统EP树脂相比,ENL具有很低的介电常数、高的耐热性和耐湿性。

采用无机粒子改性是热固性树脂改性的一个重要趋势。朱兴松[10]制备了EP/蒙脱土(MM T)纳米复合体系,研究表明加入适量的MM T可以有效降低EP树脂的ε和tanδ。张明艳等[11]的研究也得出了相似的结果,并进一步指出MM T的加入延缓了tanδ随温度增加而增大的速率。此外,与未改性EP树脂相比,EP/MM T复合材料的马丁耐热温度和冲击强度分别提高了10℃和31.6%。Yung[12]的研究发现相对于EP树脂, MM T/溴化EP杂化物的ε和tanδ较低,且产物具有更好的热机械性能及热稳定性能。Wang等[13]将八甲基倍半硅氧烷(POSS)与含氟烯丙基醚进行反应,再与EP共混,得到的改性EP,ε从3.71下降到2.65,这是因为氟原子降低了体系的极化率,而POSS结构能够创造出更多的孔穴。

2　有机硅树脂

有机硅树脂兼具无机化合物和有机聚合物的双重性能,具有优良的耐高低温性能、突出的介电性能及在高温/高湿条件下的稳定性。有机硅树脂的缺点是机械强度较低,成型困难。通过用EP改性,可以引入环氧基、羟基等基团,有效提高有机硅树脂的综合性能[14]。近年来,采用有机2无机杂化方法、纳米技术合成新型有机硅或对现有结构的有机硅进行改性逐渐成为发展趋势。

K im等[15]研究了有机硅氧烷树脂结构与介电性能的关系,研究表明材料的介电性能主要依赖于结构中的三维交联结构,高交联的有机硅氧烷树脂显示出高ε值及其对温度的稳定性。采用POSS改性有机硅树脂,可在不影响其介电性能的前提下制备耐热性能更佳的改性体系。闵春英[16]采用溶胶2凝胶法制备出了SiO2杂化有机硅树脂,其具有较高的热稳定性,600℃仅失重3%。3　BM I树脂

BMI树脂是耐热树脂的典型代表,具有突出的耐热性、优良的机械性能和介电性能,因而作为高性能胶粘剂,先进复合材料树脂基体在航空航天、电子信息、交通运输等尖端领域得到了广泛应用,但是BMI固化物脆性大、工艺性差。目前已经研发了多种BMI改性体系,可以基本满足当代透波复合材料的应用。目前所展开的研究主要是致力于获得耐热性和介电性能更佳的BMI树脂,为武器装备的更新换代做准备。

利用分子裁剪技术,设计与合成新型结构BMI的本征改性方法是实现上述目标的方法之一,例如Hwang等[17]分别合成了二环戊二烯基BMI和二戊烯基BMI,比较了它们与4,4′2二苯双马来酰亚胺甲烷(BDM)的性能,结果表明前者的ε和tanδ及吸湿率均低于BDM。

但是,正如其他材料改性一样,本征改性方法与共聚、共混改性方法相比具有周期长、成本高、材料选择性低的不足,因此通过选择合适的共聚物对BMI进行共聚/共混改性一直是BMI 改性的重要方法。近年来该方法的重点主要是设计与合成新型的共聚物,同时改性体系也由二元向多元体系变化。马艳[18]用邻苯二甲酸二烯丙酯(DA P)和铝溶胶对BMI预聚体改性,得到了韧性、介电性能和热稳定性更优的改性BMI树脂。钟翔屿[19]研究了BMI的预聚工艺和CE的预聚工艺对BMI/CE共聚物介电性能的影响,研究结果表明,对于纯BMI未预聚体系, CE树脂预聚工艺对共聚固化物的介电性能尤其是tanδ有明显的改善,但对于BMI/二烯丙基双酚A预聚体系则不明显;对于CE未预聚体系,BMI预聚工艺可降低共聚固化物的ε,但增加了tanδ。Liang等[20]用双酚A型烯丙基环氧树脂以及环氧丙烯酸酯与BDM共聚,与未改性BMI树脂相比,在保持优良的介电性能、热性能及耐湿热性能的基础上,改性BMI树脂的冲击强度提高了2倍。

此外,有机2无机复合/杂化方法、纳米技术也应用于BMI 改性,取得了良好的改性效果。如Gu等[21]用硼酸铝晶须改性BMI树脂,研究结果表明适当含量的表面处理的硼酸铝能够提高树脂基体的力学、热学及介电性能。

4　CE树脂

CE最突出的优点是优异的介电性能,被认为是制备结构/功能一体化材料的最具竞争力的候选品种。但是CE存在成本高、成型温度高、脆性大等不足。共聚/共混仍然是CE改性的主要途径,有机2无机杂化技术在CE中的应用则显示出巨大的

?材料导报 2008年11月第22卷第11期

发展潜力。

为在保持耐热性的基础上改善CE的工艺性,杨洁颖等[22]研究了CE/EP/线性酚醛树脂三元共聚体系。与CE/EP树脂体系相比,三元体系的tanδ和ε分别降低了33%和6%,且力学性能和耐湿性也得到了显著提高。具有互穿网络(IPN)结构的BMI/EP/CE树脂,具有与CE相似的优异热性能、介电性能及改善了的工艺性。Gu[23]研制出了由烯丙基双酚A、BMI及双酚A型CE组成的树脂,该树脂具有优异的介电性能、突出的热性能(T g=300℃)和优良的机械性能。Lin[24]采用溶胶2凝胶法制备了T g达290～300℃的CE/SiO2杂化材料。北京航空材料研究院[25]研制出了具有良好工艺性能和优良的介电性能的5528型CE树脂。

5　PI树脂

PI树脂是目前耐热透波复合材料用树脂基体的主要品种之一,具有突出的耐热性(在420℃下稳定,可在260℃下连续使用)、优异的高频介电性能及尺寸稳定性,其主要缺点是熔点很高、加工困难(500℃以下无熔点以及玻璃化转变点)。

印杰等[26]采用化学亚胺化和热亚胺化法合成了两种脂环族PI。从表1所列的主要性能可以看出,两种PI具有良好的热性能和介电性能。Hasegawa[27]分别以环己二胺(CHDA)/均苯四甲酸酐及CHDA/环丁烷21,2,3,42四羧酸酐为原料合成了具有低ε(2.92～2.66)和低线性热膨胀系数的PI。Mathews[28]用硅氧烷改性全脂肪族PI,获得了具有优良溶解性和热稳定性、高T g、低ε的改性PI。Wu[29]合成了一系列主链含有POSS的PI树脂,它们具有优良的热稳定性、机械性能及低ε(2.36～2.74)。

表1　脂环族聚酰亚胺的性能

Table1　Physical properties of alicyclic PIs

性能PI21PI22玻璃化转变温度/℃295.5303.8

初始热分解温度/℃512.9498.3介电常数 2.83 2.87

周成飞[30]介绍了PI泡沫塑料的6种合成方法及其性能,通过氟的引入或空气以纳米尺寸分散在PI泡沫中,可以使PI 的介电性能得到有效提高。该方法已经成为制备低介电常数材料的有效途径。

Wang[31]研究了PI/粘土纳米复合材料的性能,研究结果表明随着粘土含量的增加,复合材料的ε降低,而复合材料的热稳定性、吸湿性及储能模量随之提高。Mo[32]制备了PI/硅石复合材料,发现复合材料的ε值、热稳定性及储能模量均优于PI。陈义旺[33]通过自由基接枝共聚制得了POSS/含氟聚酰亚胺(FPI)纳米复合材料,与PI相比,POSS/FPI具有更低的且可调的ε(2.5～2.1)。

利用聚合物改性也是提高PI性能的主要方法。Chen[34]制得了具有低ε、优良热稳定性和机械性能的聚甲醛/PI共聚物。美国专利USP6887525[35]公开了聚四氟乙烯(P TFE)/PI共混物,根据组成配比的不同,共混物的ε和tanδ分别为2.0～3.0和0.0005～0.015。专利US6887967[36]用PI树脂(X)和EP树脂合成出了热固性PI树脂复合体系,其中X是由聚异氰酸酯复合物和多羟基化合物反应而成的分子量介于300～6000的预聚体与至少含有3个羧基基团的酸酐在有机溶剂中反应而得,该PI体系具有优良的耐热性和力学性能以及低ε和tanδ。

6　炔基树脂

炔基树脂(主要是聚芳基乙炔,简称PAA)成型简单,结构致密,具有优异的耐烧蚀能力及优于其他树脂的耐热性和吸湿性,但是也存在着成本高、单体聚合不易、聚合机理不明以及与纤维界面粘结力差等问题。

目前PAA改性的重要方法是有机硅改性,硅不仅能保持PAA的热性能还能赋予PAA优良的介电性能。严浩[37]合成了含硅甲基的芳基多炔树脂,它能很好地溶解在大多数溶剂中,具有良好的加工性能,同时固化物具有很好的热稳定性。张凡[38]合成了主链带苯炔基和苯基硅亚甲基的新型聚合物,该聚合物熔点低、可溶解于普通有机溶剂,有良好的加工性能;受热后,通过≡Si2H与2C≡C的硅氢加成反应及2C≡C2与Ph2C≡C2间的Diels2Alder反应,生成刚性的苯并结构的聚苯基硅乙炔PSPE,如图3,因而具有良好的耐热性能。黄发荣等[39]发明了一种芳炔封端的聚硅醚苯并噁嗪树脂,其综合了炔基、苯并噁嗪和聚硅醚树脂的优点,即利用乙炔基和苯并噁嗪基团形成高度交联的聚合物,而硅烷段又赋予了聚合物良好的柔顺性与耐热性

。

图3　PSPE的结构

Fig.3　Structure of PSPE

Toshio等[40]制备了含硅氢基团PAA,固化树脂的热分解温度高达860℃,该树脂的抗弯强度和模量在200～400℃基本不变,在1000℃以上开始陶瓷化。

7　聚苯醚(PPO或PPE)

PPO是一类耐高温热塑性树脂,具有优异的介电性能(1M Hz下ε～2.45、tanδ～0.007)、高T g(约210℃),但是用作透波材料还存在工艺性和耐热性方面的问题。人们目前主要是利用树脂合金化(引入热固性结构或树脂)来实现热固化PPO,以期获得良好的工艺性和使用性能。

较好的热固化PPO方法是PPO的烯丙基化,由于烯丙基为非极性基团,因而可以保持原PPO树脂的优点(如低ε、高T g)等。此外,由于烯丙基的固化反应是加成反应,无挥发份产生,可以制备无气泡的材料[41]。

美国GE公司采用IPN技术制备了PPO/EP树脂,该树脂的介电性能(ε为3.2～4.2,tanδ为0.002～0.015)和耐热性(T g～200℃)优良[42]。梁国正等[43]制备了具有良好工艺性、介电性能、耐热性和耐湿性的PPO/溴化环氧树脂。

8　其他树脂

聚四氟乙烯(PTFE)是由碳和氟原子组成的完全对称的无

耐高温有机透波复合材料用基体树脂的研究进展/孙周强等

支链线性高分子,具有突出的耐热性和介电性能。但是,P TFE 机械性能差、成型困难。改性方法主要是通过有机2无机杂化或复合以期获得优异的综合性能。Huang[44]考察了硅石与P TFE 的复合物,研究发现随着纳米硅石的增加复合材料的热膨胀系数和ε均降低。在P TFE中加入TiO2或者Al2O3可以在保持优良介电性能的同时提高材料的耐烧蚀性[45]。

9　结语

突出的耐热性、优异的介电性能和良好的工艺性是耐高温有机透波材料用树脂基体必备的三大关键性能特征,如何使耐高温有机透波材料用树脂基体兼具这三大关键性能成为许多学者的工作目标。纵观各种树脂体系的研究现状与发展趋势,可以发现,单一品种已经很难完全满足要求,“复合与杂化技术”以及“纳米技术”正成为设计与制备耐高温有机透波材料用树脂基体的两大重要途径,也成为该领域的发展趋势。

参考文献

1　黎义,李建宝,等.航天透波多功能复合材料的介电性能分析[J].宇航材料工艺,2001,31(6):4

2　张军,张恒,沈献民,等.电磁透波功能复合材料综述[J].

材料导报,2003,17(7):64

3　夏文干.高功率高透波材料的研究[J].高科技纤维与应用, 2003,28(2):39

4　陈平,程子霞.高频传输用FR24环氧基玻璃布层压板的研究进展[J].哈尔滨理工大学学报,1998,3(5):75

5　陈平,程子霞,朱岩松,等.低εr、低tanδFR24印刷电路基板的研制[J].纤维复合材料,2001,(1):20

6　赵丽梅,夏华,等.双马来酰亚胺改性酚醛型环氧树脂的研究[J].功能材料,2007,38(3):404

7　Leu T S.Structure and characterization for conterminously linked polymer of short2chain epoxy resin with triallyl isocya nurate and bismaleimide[J].J Appl Polym Sci,2006,102: 2470

8　苏民社,刘军,王玉红.PPO/环氧玻璃布覆铜板的研制[J].

纤维复合材料,2002,3:20

9　许凯,张奎.含萘和脂环烃结构单元环氧树脂的固化反应及性质[J].高分子材料科学与工程,2005,21(4):264

10朱兴松,刘立柱,张国伟.环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的介电性能研究[J].绝缘材料,2005,(2):27

11张明艳,孙婷婷,张晓虹.蒙脱土改性环氧树脂复合材料的制备及性能研究[J].电工技术学报,2006,21(4):29

12Yung K C,Wang J,Yue T M.Fabrication of epoxy2mont2 morillonite hybrid composites used for printed circuit boards via in2situ polymerization[J].Adv Comp Mater,2006,4

(15):371

13Wang Y Z,Chen W Y,Yang C C.Novel epoxy nanocom2 posite of low D k introduced fluorine2containing POSS struc2 ture[J].J Polym Sci Part B,2007,4(45):502

14郭中宝,刘杰民,范慧俐,等.环氧改性有机硅树脂涂料耐温性能研究[J].化工新型材料,2007,35(4):57

15Kim S M,Y oon D Y,Nguyen C V,et al.Experimental and

theoretical study of structure2dielectric property relation2 ships for polysilsesquioxanes[J].Mater Res Soc Symp Proc, 1998,511:39

16闵春英,等.溶胶2凝胶法制备SiO2杂化有机硅树脂及其耐热性能研究[J].化学与黏合,2006,28(6):372

17Hwang H J,Li C H,Wang C S.Synthesis and properties of bismaleimide resin containing dicyclopentadiene or dipentene Ⅵ[J].Polym Int,2006,55(11):1341

18马艳,陈宇飞,等.聚双马来酰亚胺的合成及改性的研究[J].

绝缘材料,2007,40(1):1

19钟翔屿,洪义强,等.预聚工艺对双马来酰亚胺/氰酸酯共聚物介电性能的影响[J].航空材料学报,2006,26(3):351

20Liang G Z,Zhang Z P.BMI based composites with low die2 lectric loss[J].Polym Bull,2007,59(2):269

21Gu A J,Liang G Z.Novel high performance copper clad laminates based on bismaleimide/aluminium borate whisker hybrid matrix[J].J Appl Polym Sci,2007,103(2):1325

22杨洁颖,梁国正,王结良,等.氰酸酯/线性酚醛/环氧树脂三元体系的研究[J].航空学报,2003,24(5):62

23Gu A J.High performance bismaleimide/cyanate ester hy2 brid polymer networks with excellent dielectric properties [J].Comp Sci Techn,2006,66(11212):1749

24Lin R H,Lin C W,Lee A C,et al.Highly crosslinked nano2 composites of aromatic dicyanates/SiO2via the sol2gel me2th2 od[J].J Appl Polym Sci,2007,103(2):1356

25钟翔屿,包建文,李晔,等.5528氰酸酯树脂基玻璃纤维增强复合材料性能研究[J].纤维复合材料,2007,3:3

26胡朝霞,印杰.以CB TDA为单体的脂环族聚酰亚胺的合成及其性能[J].上海交通大学学报,2005,39(11):1821

27Hasegawa,Masatoshi,Horiuchi,et al.Polyimides containing trans21,42cyclohexane unit(II).Low2K and low2C T E semi2 and wholly cycloaliphatic polyimides[J].High Perform Polym,2007,19(2):175

28Mathews,Stella A,et al.Fully aliphatic polyimides2Influence of adamantane and siloxane moieties[J].Macromol Sympos, 2007,249250:344

29Wu S M,Teruaki H K,et al.Synthesis and characterization of semiaromatic polyimides containing POSS in main chain derived f rom double2decker2shaped silsesquioxane[J].Mac2 romolecules,2007,40(6):5698

30周成飞.聚酰亚胺泡沫塑料开发研究概述[J].橡塑技术与装备,2005,31(6):22

31Wang H W,Dong R X,Liu C L,et al.Effect of clay on properties of polyimide2clay nanocomposites[J].J Appl Polym Sci,2007,104(1):318

32Mo T C,Wang H W.Synthesis and characterization of poly2 imide2silica nanocomposites using novel fluorine2modified sil2 ica nanoparticles[J].J Appl Polym Sci,2007,104(2):888 33陈义旺,聂华荣,谌烈,等.接枝聚合制备具有超低介电常数聚酰亚胺纳米复合物材料[J].高分子学报,2005,6:807

(下转第50页)

study of products ensuing f rom konjac glucomannan(C6) oxidation followed by enzymatic(C5)epimerization.Bio2 macro,2002,3(6):1343

12黄永春,谢清若,马月飞,等.超声波降解魔芋葡苷聚糖的研究.食品科技,2006,(9):103

13徐振林,孙远明,丁金龙,等.魔芋葡甘聚糖的辐照降解研究.农产品加工学刊,2006,(10):27

14Klibanov A M,Zak S A.Eneymatic catalysis in organic media.Science,1984,224(4654):1249

15祁黎,李光吉,宗敏华.酶催化魔芋葡甘聚糖的可控降解.

高分子学报,2003,(5):650

16Chen Z G,Z ong M H,Li G J.Lipase2catalyzed acylation of konjac glucomannan in ionic liquids.J Chem Tech Biotechn, 2006,81(7):1225

17Li G J,Qi L,Li A P,et al.Study on the kinetics for enzy2 matic degradation of a natural polysaccharide,konjac gluco2 mannan.Macromol Symp,2004,216(1):165

18朱文均.魔芋葡甘聚糖的化学改性及其应用性能的研究.

苏州大学学报(自然科学),1999,15(1):81

19游海,林波,李岂凡.利用植物魔芋研制高分子絮凝剂.南昌大学学报,1994,16(4):43

20王丽霞,庞杰,陆蒸.魔芋葡甘聚糖醚化研究.江西农业大学学报,2003,25(4):632

21朱焱,谭占鳌,史亚君.魔芋葡甘聚糖硫酸酯的制备及其体外抗凝血活性研究.武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2005,27(1):150

22Tian B S,Dong C M,Chen L.Preparation of konjac gluco2 mannan ester of palmitic acid and its emulsification.J Appl Polym Sci,1998,67(6):1035

23Yu H Q,L u J,Xiao C B.Preparation and properties of no2 vel hydrogels f rom oxidized konjac glucomannan cross2linked chitosan for in vitro drug delivery.Macro Biosci,2007,7(92

10):1100

24李娜,罗学刚.魔芋葡甘聚糖/丙烯酸甲酯薄膜的研究.塑

料工业,2005,33(7):63

25Chen L G,Liu Z L,Zhuo R X.Synthesis and properties of degradable hydrogels of konjac glucomannan grafted acrylic acid for colon2specific drug delivery.Polym,2005,46(16): 6274

26Yang G,Xiong X P,Zhang L N.Microporous formation of blend membranes f rom cellulose/konjac glucomannan in NaO H/thiourea aqueous solution.J Membrane Sci,2002, 201(122):161

27Davies G J,G ilbert H J,Bolaml D N.Ligand2mediated di2 merization of a carbohydratebinding module reveals a novel mechanism for protein2carbohydrate recognition.J Mol Biol, 2004,337(2):417

28王碧,张廷有,王坤余,等.胶原蛋白2葡甘聚糖2软骨素共混膜的结构表征和物理性能研究.化学研究与应用,2003,15

(6):768

29Wang K,He Z M.Alginate2konjac glucomannan2chitosan beads as controlled release matrix.Int J Pharm,2002,244 (122):117

30Yu H Q,Huang A B,Xiao C B.Characteristics of konjac glucomannan and poly(acrylic acid)blend films for con2 trolled drug release.J Appl Polym Sci,2006,100(2):1561 31Liu P,Yang Y H,Liu Y,et al.K onjac glucomannan sup2 ported palladium complex:an efficient and recyclable cata2 lyst for heck reaction.React Funct Polym,2008,68(1):384 32Du J,Dai J,Liu J L,et al.Novel p H2sensitive polyelectro2 lyte carboxymethyl konjac glucomannan2chitosan beads as drug carriers.React Funct Polym,2006,66(10):1055

33Du J,Sun R,Zhang S,et al.Novel polyelectrolyte carboxy2 methyl konjac glucomannan2chitosan nanoparticles for drug delivery.I.physicochemical characterization of the carboxy2 methyl konjac glucomannan2chitosan nanoparticles.

Biopolym,2005,78(1):1

(责任编辑　林　芳)

(上接第46页)

34Chen H G,Xie L.Ultra2low2κpolyimide hybrid films via co2 polymerization of polyimide and polyoxometalates[J].J Ma2 ter Chem,2007,17(13):1258

35K obayashi,et al.Insulation material for use in high2f requen2 cy electronic parts[P].US,6887525.2002211226

36Ichinose,Eiju Y,Y ohzoh I,et al.Thermosetting polyimide resin composition process for producing polyimide resin,and polyimide resin[P].US,6887967.2003201223

37严浩,齐汇民,黄荣发.新颖含硅芳基多炔树脂的合成与性能[J].石油化工,2004,33(9):880

38张凡,黄鹏程.含苯炔及苯基硅亚甲基结构的新型聚合物的合成及固化反应的研究[J].有机硅材料,2005,19(3):5

39黄发荣,等.芳炔封端的聚硅醚苯并噁嗪树脂及其制备方法[P].CN,1626565A.2005206215

40Ogasawara T,Ishikawa T.Thermal response and ablation characteristics of carbon fiber reinforced composite with no2

vel silicon containing polymer MSP[J].J Comp Mater,2002

(2):143

41霍刚.热固性聚苯醚树脂在高频印制电路板上的应用[J].

中国塑料,2000,14(5):14

42K atayose T,Y oshiyuki I,Hiroji O.Curable polyphenylene ether and cyanurate resin composition and a cured resin composition obtainable therefrom[P].US,5352745.1994210204

43Meng J R,Liang G Z,Zhao L.Study on epoxy matrix modi2 fied with poly(2,62dimethyl,42phenylene ether)for applica2 tion to copper clad laminate[J].Comp Sci Techn,2002,62

(6):783

44Huang S I,Chen T H,Chen H.Study on the composites of two sized silica filled in PTFE[J].J Reinf Plast Comp,2006, 25(10):1053

45李仰平,周庆,刘翔.复合聚四氟乙烯耐电弧烧蚀及其介电性能的试验研究[J].绝缘材料,2006,9(2):36

(责任编辑　林　芳)

透波材料介绍

透波材料介绍一、透波材料：能透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质（包括能量）的材料我们以不同性能的高分子材料为基体，通过填充、共混微波陶瓷介质和复合纤维等手段，在保证材料有良好承受机械力和其它性能的同时，调节材料的介电常数和耗散因数，得到透波率能够满足我们的使用要求的复合材料。在实际运用中，介电常数和耗散因数是衡量透波材料透波能力的两个重要指标，根据透波材料的使用环境，还需要考虑除透波率外的其它性能，如长时间的耐高温性能、高刚性、尺寸稳定、阻燃、韧性、化学腐蚀、耐磨、自润滑、耐老化等。二、应用：隐身技术：避免入射电磁波大量反射，从而避开敌方雷达的探测；无线电领域：利于微波-毫米波信号的接收、传输、放大、混频、发射等许多环节； 1、雷达罩和天线罩应用：为保证雷达或天线在各种复杂环境中的正常使用, 雷达罩或天线罩用复合材料必须具备比强度高、透波率高等性能，同时在设计上也需要考虑良好的防振动和抗老化能力。 A、我们具有国内先进的透波率（90%-99%）改性复合材料的电性能设计能力和经验； B、透波材料的低介电常数和低介质损耗是满足其使用要求的必要条件； C、拥有高耗散因数的材料不仅对无线电传输不利，同时会将电磁能转换为不利的热能。其技术难点主要是材料的透波率，长时间的交替耐高、低温性能，户外老化等。 1）气象雷达罩 2）薄壁结构地面天线罩 3）移动通讯基站天线罩 4）车载天线罩 5）各种天线包封树脂基体的主要性能（介电常数）树脂品种密度（g/cm3）弯曲强度 (Mpa) 弯曲模量 (Gpa) 介电常数 (106HZ) 正切损耗 (10GHz) PPS 1.36-1.4352-145 3.7-4.0 3.00.0006 PEEK 1.32110-210 3.8-9.1 3.2-3.30.0033 LCP 1.38-1.40 3.0-3.2 ASA 1.06-1.148-155 1.7-3.0 3.2-3.50.028环氧树脂 1.3097 3.8 3.00.020酚醛树脂 1.3092 3.5 3.20.020不饱和聚脂树脂 1.2985 3.2 3.00.018乙烯基树脂 1.3090 3.5 2.90.018双马来酰亚 1.30150 3.7 3.00.014

红外透波材料的研究发展

红外透波材料的研究发展摘要：红外透波材料是指对红外线透过率高的材料，是红外技术的应用基础之一。本文介绍了几类常用红外透过材料的基本性质，简述了其制备技术及发展现状，并讨论了各自存在问题，并对红外透波材料未来发展进行了展望。关键词：红外透波材料；玻璃；晶体；陶瓷；制备技术 1引言目前，红外技术与激光技术并驾齐驱，在军事上占有举足轻重的地位。红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中都是很重要的战术和战略手段。在二十世纪70年代以后，军事红外技术又逐步向民用部门转化。标志红外技术最新成就的红外热成像技术，与雷达、电视一起构成当代三大传感系统，尤其是焦平面列阵技术的采用，将使发展成可与眼睛相媲美的凝视系统。而红外透波材料是红外热成像系统的光学元件的重要材料。红外透波材料不但要求具有高性能、小体积，还要造价低。高性能主要包括：结构完整、组分均匀以免发生散射，在测量波段内具有高红外透射率；热稳定性好，透射比和折射率不应随温度变化而变化；载流子寿命长，不宜潮解，耐酸碱腐蚀性好；力学性能优良，可以承受高运动的速压载荷等。 2 红外透波材料的特征值透过率一般透过率要求在50%以上，同时要求透过率的频率范围要宽。红外透波材料的透射短波限，对于纯晶体，决定于其电子从价带跃迁到导带的吸收，即其禁带宽度。透射长波限决定于声子吸收，和晶格结构及平均原子量有关。折射率和色散不同材料用途不同，对折射率的要求也不相同。对于窗口和整流罩的材料要求折射率低，以减少反射损失。对于透镜、棱镜、红外光学系统要求尽量高的折射率。发射率对红外透波材料的发射率要求尽量低，以免增加红外系统的目标特征，特别是军用系统易暴露。其他和选择其他光学材料一样，都要注意其力学、化学、物理性质，要求温度稳定性好，对水、气稳定，力学性质主要有弹性模量、扭转刚度、泊松比、拉伸强度和硬度。物理性质包括熔点、热导率、膨胀系数及可成型性。此外要强调的物性是材料的热导率要高，特别是用于高速飞行器的时候。 3 红外透波材料的种类玻璃玻璃的光学均匀性好，易于加工成型，价格便宜。缺点是透过波长较短，使用温度低于500℃。目前研究的红外透波玻璃材料主要有：氧化物红外玻璃、硫系玻璃和氟化物玻璃。

透波材料介绍

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吸波材料是一种能将电磁能转化为其它形式的能量或使电磁波因干涉而消失，从而达到吸波的目的。 1、目前各国军事上的隐身技术，主要就是使用各种吸波、透波材料，实现对雷达的隐形；采用红外遮挡与衰减装置、涂敷红外掩饰涂料等，以降低红外辐射强度，实现对红外探测器的隐身。 2、在可见光隐形上，目前的办法只是在兵器的表面涂抹迷彩，降低兵器与背景之间的反差，或歪曲兵器的外形等初级的方法。另外由于碳纳米管的微波吸收性能，碳纳米管也可以作为吸收剂，制成隐形材料。 3、在现代军事领域，需要先发制人和远发制人，导弹自然就发挥了越来越重要的作用，如何确保导弹能够精确打击目标和长距离隐蔽飞行，天线罩技术就成了主要的“瓶颈”之一。其技术难点主要是天线罩材料的透波率和长时间的耐高温性能。 4、芳纶纤维纸具有突出的强度重量比和刚性重量比，阻燃，质量轻，耐冲击，还可进一步加工成蜂窝结构板材，主要用于生产飞机、导弹、卫星宽频透波材料、刚性受力结构部件等，是目前国内外飞机及雷达罩夹层结构使用最多的夹芯材料，也适合于制作游艇、赛艇、高速列车及其他高性能要求的夹层结构。 5、车载天线罩的透波性能可满足移动车辆的使用要求。特点：增益高，图象，语音清晰，数据传输可靠，整体性能优良力、驱波性能好,能设计出外形美观小巧,安装方便,性能稳定,具有良好的防振动和抗老化能力的产品。 6、天线种类：各频点基站（高、中、底增益）全向、定向天线、军用天线、无线modem橡皮天线及弹簧螺旋天线、车载吸盘天线、室内分布天线（吸顶及壁挂天线）、机车列尾天线、230MHZ数传天线及环阵天线、2.4-5.8G抛物面扩频天线、单边带天线、短波、超短波天线、四环阵天线、MMDS微波天线。 7、天线设计的灵敏度要高：几乎能收到没有被遮挡的所有卫星信号、可靠性高。设计时也要考虑到电磁兼容性（EMC）等问题。中心频率为 1570MHZ,1575MHZ,1580MHZ,2450MHZ的、主要应用于全球定位系统(GPS) 8、透波材料的技术要求是要有很高的透波率，以保证敌雷达波能尽可能多地穿过并进入夹层中的等离子体被吸收掉。这种透波材料可以使用与雷达整流罩相同的玻璃钢材料制作，现有技术下这类玻璃钢可以达到95%-99%的透波率；对于军舰和战车而言，还可以用透波材料制成夹层吸波瓦并在内部罐充等离子体达到良好的隐形目的。 9、雷达天线罩材料是天线罩研制的重要基础，没有好的天线罩材料，再好的电性能设计也不会实现。天线罩是功能性复合材料结构件，天线罩材料要满足介电性能、力学性能、三防寿命、工艺性能、重量等要求。材料。该指标直接影响天的介电性能指标主要有介电常数ε和损耗角正切tg δ 线罩的电性能，是选择材料的主要依据。损耗角正切tg 越大，电磁波能 δ 量在穿透天线罩过程中转化为热量而损耗的能量就越多。介电常数ε越大，则电磁波在空气与天线罩壁分界面上的反射就越大，这将增加镜象波

环氧树脂复合材料

环氧树脂复合材料复合材料是由基体材料和增强材料复合而成的多相体系固体材料。它充分发挥了各组分材料的特点和潜在能力，通过各组分的合理匹配和协同作用，呈现出原来单一材料(均质材料、单相材料)所不具有的优异的新性能，从而达到对材料某些性能的综合要求。复合材料的出现在材料发展史上具有划时代的意义。受到国内外的极大重视。其发展之迅猛在历史上是空前的。已在工业、农业、交通、军事、科学技术和人民生活等各个领域广为应用。尤其是在航空、航天等尖端技领域中已成为不可缺少的重要的结构材料。无怪乎有人认为21世纪将进入“复合材料时代”。热固性树脂基复合材料是目前研究得最多、应用得最广的一种复合材料。它具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛，加工成型简便、生产效率高等特点，并具有材料可设计性以及其他一些特殊性能，如减振、消音、透电磁波、隐身、耐烧蚀等特性，已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法取代的重要材料。在热固性树脂基复合材料中使用最多的树脂仍然是酚醛树脂、不饱和聚酪树脂和环氧树脂这三大热固性树脂。这三种树脂阶性能各有特点：酚醛树脂的耐热性较高、耐酸性好、固化速度快，但较脆、需高压成型；不饱和聚酪树脂的工艺性好、价格最低，但性能较差；环氧树脂的粘结强度和内聚强度高，耐腐蚀性及介电性能优异，综合性能最好，但价格较贵。因此，在实际工程中环氧树脂复合材料多用于对使用性能要求高的场合，如用作结构材料、耐腐蚀材料、电绝缘材料及透波材料等。 1、环氯树脂复合材料的分类环氧树脂复合材料(简称环氧复合材料，也有人称为环氧增强塑料)的品种很多，其名称、含义和分类方法也没有完全统一，但大体上讲可按以下方法分类。 (1)按用途可分为环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能型结构复合材料。结构复合材料是通过组成材料力学性能的复合，使之能用作受力结构材料，并能按受力情况设计和制造材料，以达到材料性能册格比的最佳状态。功能复合材料是通过组成材料其他性能(如光、电、热、耐腐蚀等)的复合，以得到具有某种理想功能的材料。例如环氧树脂覆铜板、环氧树脂电子塑封料、雷达罩等。需要指出的是，无论使用的是材料的哪一种功能性，都必须具有必要的力学性能，否则再好的功能材料也没有实用性。已有些功能材料同时还要有很高的强度，如高压绝缘子芯棒，要求绝缘性和强度都很高，是一种绝缘性结构复合材料。 (2)按成型压力可分为高压成型材料(成型压力5—30MPa)，如环氧工程塑料及环氧层压塑料；低压成型材料(成型压力＜2．5MPa)，如环氧玻璃钢和高性能环氧复合材料。玻璃钢和高性能复合材料由于制件尺寸较大(可达几个㎡)、型面通常不是平面，所以不宜用高压成型。否则模具造价太高，压机吨位太大，因而成本太贵。

透波复合材料

1. 引言利比亚战争中以美国为首的多国部队动用了大量先进的隐形战机和精确制导武器，如F16/F18、幻影2000、战斧式巡航导弹等，在短短几个小时内，就使得利比亚政府的通讯、交通、指挥等系统全部瘫痪。可见各类导弹在战场上发挥着重要的作用。作为重要的透波部件，天线罩位于导弹头部，多为锥形或半球形，它既是弹体的结构件，又是无线电寻的制导系统的重要组成部分[1]。在导弹飞行过程中，它既要承受气动载荷、气动热等恶劣环境，又要作为发射和接收电磁波的通道，保证信号的正常传输，从而使导弹顺利完成制导和引爆等任务[1]。此外，为了减少导弹头部气动阻力，天线罩还必须具有合适的气动外形[1,2]。因此，天线罩能够保护导弹的制导、通讯、遥测、引爆等系统在恶劣环境条件下正常工作，是一种集承载、导流、透波、防热、耐蚀等多功能为一体的结构/功能部件[3,4]。随着导弹飞行马赫数的不断提高，处于导弹气动力和气动热最大最高位置的天线罩需承受的温度和热冲击越来越高。新一代战术导弹的再入速度可高达几十个马赫，这使得导弹天线罩的工作环境日趋恶劣[5]。高温透波材料研究的滞后是制约导弹技术发展的瓶颈之一。因此，高马赫数导弹天线罩热透波材料必须具备良好的综合性能，归纳起来，主要有以下几点[6]：（1）力学性能优良。断裂强度和韧性高，可承受高马赫数导弹高速飞行时纵向过载和横向过载产生的剪力、弯矩和轴向力，且要具有一定的刚性，使其在受力时不易变形。（2）介电性能优异。介电常数ε低，损耗角正切值tgδ小。通常情况下，在0.3～300GHz频率范围内，天线罩材料的适宜介电常数ε应小于4，损耗角正切tgδ在10-3数量级以下，这样才能获得较理想的透波性能和瞄准误差特性。（3）抗热震性和耐热性好。天线罩必须承受由于气动加热引起的剧烈热冲击和高温环境，高马赫数导弹天线罩更要能承受2000oC以上的高温。（4）经得起雨蚀、粒子蚀、辐射等恶劣环境条件。（5）原料易得，易于加工，成本低廉等。 2. 热透波复合材料的分类相比于纯陶瓷材料，陶瓷基复合材料的最大优势在于很高的抗热冲击性能和结构可靠性，特别适用于高超声速再入的热力载荷环境。主要有两类：二氧化硅复合材料为了大幅度提高热透波材料的抗热冲击性能，满足高速再入环境条件需求，20 世纪70 年代末至80 年代初，美国菲格福特公司 ( Philco-Ford) 和通用电器公司( General Electric) 首先开展了石英纤维增强二氧化硅热透波复合材料研究工作[7-8]，发展了材料制备工艺，比较全面地评价了材

军用电磁透波塑料的优点和用途

军用电磁透波塑料的优点和用途电磁透波塑料是指能够透过一定频率电磁波的一类功能性复合材料。此类材料主要用于航空、航天及军事装备等领域，具体功能为保护飞行器的通信、遥测、制导和引爆等系统在恶劣的环境条下也能正常工作，满足运载火箭、飞船、导弹及卫星等无线控制系统的性能要求。在航天领域内应用电磁透波复合材料的有天线窗和天线罩两大类。随着科学的不断进步，对材料的性能要求也越来越高，除对电磁透波性要求外，还要求耐热、隔热、承载、抗冲击等附加功能，并正在向宽频、多通信与制导方向发展。 1．电磁透波塑料的性能要求透波塑料复合材料所用增强材料的力学性能和介电性能均优于树脂基体，所以复合材料的透波性能主要取决于树脂基体的性能。在各种雷达天线中，导弹的雷达天线罩对性能的要求最高，它除应具备与飞行器雷达天线使用频率耦合的透波性能、最小的插入损失外，还要具备能承受飞行器空气动力载荷和环境热气流、雨流的冲刷及其载荷的振动冲击能，其电学和力学性能受环境的影晌小。透波材料对塑料的介电性能和力学性能要求较高，具体如下。 ①稳定的高频介电性能介电常数和介电损耗角正切值要小，一般情况下，在0.3～300GHz范围内适宜介电常数要在1-4，介电损耗角正切值在0.1～0.001，并且不随温度和频率的变化而明显变化；例如升温100℃，介电常数的变化率应低于1%，以保证在气动

加热条件下，尽可能不失真地透过电磁波。 ②良好的热性能包括良好的耐热冲击、耐热性和线膨胀系数、大的工作温度范围及良好的耐烧蚀性等。 ③良好的耐环境性经得起雨蚀、粒子侵蚀、抗紫外线辐射等。 2．电磁透波塑料的选材目前选用最多的电磁透波塑料为纤维增强树脂基复合材料，磁透波塑料的透波性能好坏，与复合材料的树脂和增强纤维的关系都很大。 (1)树脂的选用树脂可用传统的不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂等，也有近年来开发的聚酰亚胺、氰酸酯树脂、有机硅树脂、聚四氟乙烯、双马来酰亚胺和聚苯硫醚等，其中最引人注意的为美国研制的非碳化烧蚀材料聚四氟乙烯。 ①不饱和聚酯(UP) UP的介电性能优良，价格低廉，是最早用于天线罩的聚合物之一。目前的改性方法很多，如美国Nan-gatuck 化学公司用三聚氰酸三烯丙酯对UP进行改性，使复合材料的温度由120℃提頁到150℃，美国波音公司选用此材料为Bomarc导弹天线罩的树脂基材；我国一般用纳米材料进行填充以改进性能。 ②环氧树脂(EP) EP是导弹天线罩最常用的基材之一，它粘接性优良、耐化学腐蚀性好、电性能好、固化收缩低。目前的改性方向为增韧，如与热塑性塑料共混、加入氰酸酯等。例女EP/PU以70/30的比例共混，冲击强度可提高6倍之多；再例如，EP/TLCP共混，加入少量TLCP冲击强度就会大幅度提高，并保原有的刚性和耐热

树脂基复合材料的力学性能

树脂基复合材料的力学性能力学性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点，用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能，而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料，在制造和使用过程中，也必须考虑其力学性能，以保证产品的质量和使用寿命。 1、树脂基复合材料的刚度树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明，对于宏观均匀的树脂基复合材料，弹性特性复合是一种混合效应，表现为各种形式的混合律，它是组分材料刚性在某种意义上的平均，界面缺陷对它作用不是明显。由于制造工艺、随机因素的影响，在实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性，残余应力、空隙、裂纹、界面结合不完善等都会影响到材料的弹性性能。此外，纤维（粒子）的外形、规整性、分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言，树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。对于树脂基复合材料的层合结构，基于单层的不同材质和性能及铺层的方向可出现耦合变形，使得刚度分析变得复杂。另一方面，也可以通过对单层的弹性常数（包括弹性模量和泊松比）进行设计，进而选择铺层方向、层数及顺序对层合结构的刚度进行设计，以适应不同场合的应用要求。 2、树脂基复合材料的强度材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复合材料的破坏是一个动态的过程，且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机理、各种缺陷对强度的影响，均有街于具体深入研究。树脂基复合材强度的复合是一种协同效应，从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。对于最简单的情形，即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研究，还不够成熟。单向树脂基复合材料的轴向拉、压强度不等，轴向压缩问题比拉伸问题复杂。其破坏机理也与拉伸不同，它伴随有纤维在基体中的局部屈曲。实验得知：单向树脂基复合材料在轴向压缩下，碳纤维是剪切破坏的；凯芙拉（Kevlar）纤维的破坏模式是扭结；玻璃纤维一般是弯曲破坏。单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和压缩强度也不同。实验表

树脂基复合材料复习要点

1.功能复合材料主要由功能体和基体组成，或由两种(或两种以上)的功能体组成。 2.材料在复合后所得的复合材料，依据其产生复合效应的特征，可分为线性效应和非线性效应。 3.燃烧过程，大致分为五个不同的阶段：（1）加热阶段；（2）降解阶段；(3)分解阶段；（4）点燃阶段；（5）燃烧阶段。 4.氧指数（OI)愈高，表示燃烧愈难。当OI<22时，为易燃性塑料；当OI在22—27之间时，为自熄性塑料；当OI > 27时，为难燃塑料 5.在美国UL-94防火标准中，塑料阻燃等级由HB，V-2，V-1向V-O逐级递增。 6.阻燃机理有多种：保护膜机理、不燃性气体机理、冷却机理、终止链锁反应机理、协同作用体系。 7.非金属材料的腐蚀类型按腐蚀机理分类①物理腐蚀②化学腐蚀③大气老化④环境应力开裂 8.为了弄清材料的腐蚀机理，进一步对其寿命进行预测，对其进行的实验以试验场所划分，可分为现场试验及实验里试验。 9.摩阻复合材料一般由增强体、摩擦功能调节体与基体等构成，各组分在摩擦材料中的作用是不同的。 10.列举三种常见的水溶性高分子聚合物：聚乙二醇、聚乙吡咯烷酮、聚乙烯。 11.防辐射服是利用服饰内金属纤维构成的环路产生感生电流，有感生电流产生反向电磁场进行屏蔽。 12.吸波材料之所以能够吸收进入材料内部的电磁波主要是由于电磁波在材料内部产生电损耗或磁损耗而使电磁波的电磁性能转化为其他形式的能量散失掉，从而达到减少反射的目的。 13.电损耗介质的吸波机理主要是松弛极化、磁性介质在交变磁场的作用下产生能量损耗的机制有：①磁滞损耗②涡流损耗③剩磁效应④磁共振。 14.密封材料的耐磨性通常以磨损率的倒数来表示。 15.影响玻璃钢透光率的主要因素：玻璃纤维和粘结剂的折射指数；玻璃纤维和粘结剂的光吸收系数；玻璃纤维的直径及其在玻璃钢中的体积含量。 16.阻尼特性可以通过对数衰减率δ与阻尼因子η两种方式来描述。 17.复合材料用于装甲防护主要有两种形式，即单纯的纤维织物和复合材料层合板。 18.防弹复合材料所用的纤维通常为玻璃纤维、尼龙纤维、芳纶和超高分子量聚乙烯纤维，最近开发出具有目前最高强度的聚苯并噁唑（PBO）纤维。 19.理想的树脂基体应具有耐高温、高韧性、高强度、低模量等性能，以及低成本。常用的树脂基体有：( )、( )、低密度聚乙烯、交联聚异戊二烯、聚丙烯等。 20.抗辐射聚合物基体一般在分子主链上具有多重环，如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚砜、聚醚醚酮树脂等均具有良好的耐辐射性。 21.功能复合材料：除力以外而提供其它物理性能的复合材料即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、热学性能、声学性能以及摩擦、阻尼等性能。 22.高分子纳米复合材料：是由各种纳米单元和高分子复合而成的一种新型复合材料，其中纳米单元按化学成分分为金属陶瓷高分子和无机非金属。 23.燃烧氧指数：指试样像蜡烛状持续燃烧时，在氮-氧混合气流中所必须的最低氧含量。

吸波材料吸波原理及其研究进展

吸波材料的吸波原理及其研究进展张开庆（山东科技大学应用物理学2010-01 201001090134）摘要：介绍了吸波材料的重要性，阐述了吸波材料的吸波原理，综述了铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料及光学透明吸波材料近几年来的国内外研究进展及应用，最后指出，多频谱隐身材料和智能隐身材料是吸波材料中两个最主要的发展方向。关键词：吸波材料；吸波原理；进展 Absorbing Mechanism and Progress of Wave-absorbing Materials Zhang Kai-qing (Shandong university of science and technology college of science, Applied physics class level 2010-01) Abstract:The sign if icance of wave-absorbing materials was explained. The absorbing mechanism indifferent conditions, the species and the characteristics of general wave-absorbing materials were introduced. The recent progress and application of ferrite material, surperfine metal powders, nanam eter absorbing material and optics transparent absorbing materials were reviewed. Finally points out that the multiple spectra and intelligent stealth materials are tow most essential developing trends for radar wave absorbing materials. Key words: wave-absorbing materials; wave-absorbing mechanism; progress 随着现代科技技术尤其是电子工业技术的高速发展，不同频率的电磁辐射充斥着人们的生活空间，破坏了人类良好的生态环境，造成了严重的电磁污染。不少科学家预言，在二十一世纪，电磁污染将成为生态环境首屈一指的物理污染[1]。电磁场以电磁波的形式传递能量，只有使用电磁波吸波材料。使电磁波能转化为热能或其他形式的能，才能有效清除电磁污染。因此解决电磁污染的吸波材料的研究和应用成为人们研究. 隐身技术也称为目标特征信号控制技术，是一种通过控制和降低武器系统的特征信号，使其难以被发现、识别、跟踪和攻击的技术。由于隐身技术能极大地提高武器的生存能力和作战效果，受到许多国家的高度重视，成为集陆、海、空、天四位一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术手段，成为现代军事研究的关键技术[2]。在现代战争中，雷达是探测目标的最可靠手段，因此雷达隐身技术是隐身技术的重点。雷达隐身技术的核心是降低目标的雷达散射截面（RCS）。其技术主要途径有两条：一是通过目标的外形设计降低RCS，简称为外形技术。二是目标应用能吸收雷达波的材料，即利用雷达吸波材料（RAM）降低目标的RCS，简称为雷达吸波材料技术[3]。雷达吸波材料简称吸波材料。吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量而消散掉的一类材料。它的工作原理与材料的电磁特性有关。良好的吸波材料具备两个条件，一是雷达波射入的吸波材料内，其能量损耗尽可能大；二是吸波材料的阻抗与雷达波的阻抗相匹配，此时满足无反射。实际上常要求吸波材料在一定频宽范围内对电磁波强烈的吸收，理想的情况是全吸收，即反射系数为零[2]。由于各类材料的化学成分和微观结构不同，吸波机理也不尽相同。尽管如此，吸波材料的吸波性能还是可以用宏观的电磁理论进行分析，工程上也常常使用材料宏观的介电常数和磁导率来评价吸波材料的反射和传输特性材料吸收电磁波的基本条件是：一是电磁波入射到材料上时，它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部，即要求材料满足阻抗匹配；二

复合材料聚合物基体考试整理

济南大学复合材料聚合物基体考试整理复材1108班第一章（12分）不饱和聚酯树脂：是指不饱和聚酯在乙烯基类交联单体(例如苯乙烯)中的溶液。不饱和聚酯：是由不饱和二元酸或酸酐、饱和二元酸或酸酐，二元醇经缩聚反应合成的相对分子质量不高的聚合物。不饱和聚酯树脂的合成方法：熔融缩聚法、溶剂共沸脱水法、减压法、加压法。不饱和聚酯树脂的合成过程包括：线型不饱和聚酯的合成、用苯乙烯稀释聚酯。不饱和聚酯树脂固化的三个阶段：凝胶、定型、熟化。最常用的交联单体：是苯乙烯。酸值：中和一定量的不饱和聚酯树脂所消耗的氢氧化钾的毫克数。固化：粘流态树脂体系发生交联反应而转变成为不溶、不熔的具有体型网络结构的固态树脂的全过程。引发剂：是能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应的物质。有机过氧化物的通式为：R-O-O-H或R-O-O-R。其中的R基团可以是：烷基、芳基、酰基、碳酸酯基。有机过氧化物的特性是用：活性氧含量、临界温度、半衰期来表征的。通用型不饱和聚酯树脂具有下列技术指标：粘度、酸值、凝胶时间、固体含量。工业上生产不饱和聚酯树脂的方法有：一步法、二步法。增粘剂：能使不饱和聚酯树脂粘度增加的物质。阻聚剂：使单体与不饱和聚酯不能发生聚合反应的物质。不饱和聚酯树脂的固化是一种游离基型共聚反应，具有链引发、链增长链终止三个游离基型聚合反应的特点。影响树脂增粘过程的因素：树脂的起始粘度、不饱和聚酯的结构、增粘剂的种类与用量、体系的水分含量、填料的种类。常用的交联剂分为：单官能团单体、双官能团单体、多官能团单体。酸酐中的反式双键比顺式双键活泼。第二章（6分）环氧树脂：指分子中含有两个或两个以上环氧基团的那一类有机高分子化合物。环氧树脂分5类：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、线型脂肪族类、脂环族类。环氧值：是指每100g树脂中所含环氧基的克当量数。环氧当量：含有1克当量环氧基的环氧树脂的克数。半衰期：在给定温度下，有机过氧化物分解一半所需要的时间。常用的脂肪族胺类固化剂有：二乙烯三胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2）、三乙烯四胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）、四乙烯五胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）。用于环氧树脂的固化剂有两类：反应性固化剂、催化性固化剂。 E-44表示主要组成物质为：二酚基丙烷，环氧平均值为0.44。稀释剂：用来降低环氧树脂的粘度。主要有两种：活性稀释剂、非活性稀释剂。增韧剂：能够改善环氧树脂固化物的抗冲击强度、耐热冲击性能。主要分为：活性增韧剂、非活性增韧剂。第三章（4分）

耐高温有机透波复合材料用基体树脂的研究进展

耐高温有机透波复合材料用基体树脂的研究进展孙周强,顾嫒娟,袁　莉,梁国正 (苏州大学材料工程学院材料系,苏州215021) 摘要耐高温有机透波复合材料是国家战略必需的关键材料,是一类集防热、透波、承载于一体的多功能介质材料。树脂基体是决定复合材料性能的重要因素。综述了耐高温有机透波复合材料用高性能树脂基体的最新研究进展。关键词透波复合材料　耐热性　树脂 R esearch Progress in R esin Matrices of H eat 2resistant W ave 2transparent Organic Composites SUN Zhouqiang ,GU Aijuan ,YU AN Li ,L IAN G Guozheng (Department of Materials Engineering ,School of Material Engineering ,Soochow University ,Suzhou 215021)Abstract Heat resistant wave 2transparent composites are one of national key martial materials which have mul 2tif unctional characteristics including outstanding heat 2resistance and wave 2transparency as well as good mechanical properties.Properties of a composite are greatly dependent on the properties of its matrix ,so it is important to under 2stand the most recent progress of high performance matrices for heat resistant wave 2transparent composites.In this pa 2per ,the latest research advances in main high performance matrices are reviewed. K ey w ords wave 2transparent composites ,heat 2resistance ,resin 　孙周强:男,硕士生,从事树脂基复合材料的研究　梁国正:联系人,男,教授/博导,主要从事高性能树脂及其复合材料的研究 0　引言耐高温透波材料是高速精确制导航天器的基础,在导弹无线电系统中得到广泛应用[1],其主要特点是具有突出的耐热性、优异的介电性能(低介电常数和介电损耗)和优良的力学性能。透波材料主要分为有机(高分子)与无机(陶瓷)两类,其中有机透波材料主要是纤维增强聚合物材料,该类材料具有优良的综合性能(包括工艺性、物理机械性能和价格),能够满足毫米波段和宽带特性要求的天线罩的使用要求[2]。众所周知,高性能树脂基体是制备耐高温透波材料的关键和基础[3]。然而,已有的高性能树脂均在不同程度上存在不足,工业和科技进步又对透波材料的性能提出了更高的要求,所以高性能树脂基体的研发一直是学术界和工业界的工作热点和重点。鉴于高性能树脂基体在耐高温透波材料中的重要地位,本文综述了耐高温有机透波材料用基体树脂的研究进展。 1　环氧(EP )树脂 EP 树脂自20世纪50年代问世以来,以其优良的粘结性、力学性能和良好的工艺性而成为使用最广泛的树脂之一。但是,普通EP 树脂作为耐热透波复合材料基体还存在韧性差、耐热性低、介电常数( ε)和损耗角正切(tan δ)大等缺点。因此,必须对普通EP 树脂进行改性。主要改性方法有与高性能热固性树脂共聚、热塑性树脂改性、新型环氧树脂的合成及纳米改性等。氰酸酯(CE )和双马来酰亚胺(BMI )树脂是用于改性环氧树脂的两种主要热固性树脂,均具有优良的耐热性和介电性能。CE 改性EP 树脂通过醚化反应降低体系极性基团的含量(图1),进而提高固化物的介电性能[4]。此外,CE 自身优异的性能以及EP 与CE 树脂在体系中形成互穿网络结构,使得CE 改性EP 体系具有比EP 树脂固化物更高的湿热性能和抗冲击性能[5] 。图1　CE 与EP 的反应 Fig.1　R eactions in EP/CE system BM I 改性EP 一般是以二元胺作为载体,通过二元胺与BM I 的扩链反应所得到的中间体与环氧基团实现共聚,形成兼有两者优点的网络结构(图2)。赵丽梅等[6]采用该方法对酚醛型EP 进行改性。研究结果表明,改性树脂具有良好的力学性能,而热稳定性随着体系中BM I 含量的增加而增强。例如,当体系中BM I 含量分别为10%和35%时,改性 EP 体系分解15%的温度由330℃提高到405℃。Leu [7]用双酚A 和环氧氯丙烷反应制得短支链环氧树脂SCER ,并将三烯丙基异氰酸酯与BM I 的反应产物(TB )加入到SCER 中,制得的改性EP 树脂具有优良的综合性能,且随体系中TB 含量的增加而增加。 ? 34?耐高温有机透波复合材料用基体树脂的研究进展/孙周强等

复合材料的基体材料

复合材料的基体材料热塑性基体的缺点: ?、是热塑性基体的熔体或溶液粘度很高，纤维浸渍困难，预浸料制备及制品成型需要在高温高压下进行， ?、聚碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料，因耐热性、抗蠕变性或耐药品性等方面问题而使应用受到限制。二、热固性基体热固性基体主要是不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂一直在连续纤维增强树脂基复合材料中占统治地位。不饱合聚酯树脂、酚醛树脂主要用于玻璃增强塑料，其中聚酯树脂用量最大，约占总量的80,，而环氧树脂则一般用作耐腐蚀性或先进复合材料基体。 (一) 热固性树脂下表为一些常用的热固性树脂其它物理性能 1(不饱和聚酯树脂 1 不饱和聚酯树脂及其特点不饱和聚酯树脂是指有线型结构的，主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。不饱和聚酯的种类很多，按化学结构分类可分为顺酐型、丙烯酸型、和丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。不饱和聚酯树脂在热固性树指中是工业化较早，产量较多的一类，它主要应用于玻璃纤维复合材料。由于树脂的收缩率高且力学性能较低，因此很少用它与碳纤维制造复合材料。但近年来由于汽车工业发展的需耍，用玻璃纤维部分取代碳纤维的混杂复合材料得以发展，价格低廉的聚酯树脂可能扩大应用。不饱和聚酯的主要优点是: ,、工艺性能良好，如室温下粘度低，可以在室温下固化，在常压下成型，颜色浅，可以制作彩色制品，有多种措施来调节其工艺性能等; ,、固化后树脂的综合性能良好，并有多种专用树脂适应不同用途的需要; ,、价格低廉，其价格远低于环氧树脂，略高于酚醛树脂。不饱和聚酯的主要缺点是: 固化时体积收缩率较大，成型时气味和毒性较大，耐热性、强度和模量都较低，易变形，因此很少用于受力较强的制品中。 2 交联剂、引发剂和促进剂 a 交联剂不饱和聚酯分子链中含有不饱和双键，因而在热的作用下通过这些双键，大分子链之间可以交联起来，变成体型结构。但是

材料透波率

透波材料一、透波材料：能透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质（包括能量）的材料我们以不同性能的高分子材料为基体，通过填充、共混微波陶瓷介质和复合纤维等手段，在保证材料有良好承受机械力和其它性能的同时，调节材料的介电常数和耗散因数，得到透波率能够满足我们的使用要求的复合材料。在实际运用中，介电常数和耗散因数是衡量透波材料透波能力的两个重要指标，根据透波材料的使用环境，还需要考虑除透波率外的其它性能，如长时间的耐高温性能、高刚性、尺寸稳定、阻燃、韧性、化学腐蚀、耐磨、自润滑、耐老化等。材料及描述以下材料专门应用于需要高透波率的地方，同时还可以根据需要选择其它性能：尺寸稳定、阻燃、韧性、耐高温、化学腐蚀、耐磨、自润滑、耐候、耐老化产品描述牌号应用？ 97%透波率、超耐高温改性PEEKPEEK-K06军事、航空、航海特种雷达用天线罩、附属部件、气象设备外壳罩、科研仪器设备、探测用途？ 97%透波率、高刚性、耐高温PIPI-K05？ 92%透波率、阻燃V-0、耐化学腐蚀、耐磨PPSPPS-T01？ 95%透波率、阻燃V-0、耐化学腐蚀、耐磨PPSPPS-T02？ 97%透波率、阻燃V-0、耐化学腐蚀、耐磨PPSPPS-T03？ 99%透波率、阻燃V-0、耐化学腐蚀、耐磨PPSPPS-T04？ 99%透波率、表面光泽、耐老化ASAASA-T01民用天线罩：移动通讯基站点天线罩、气象雷达罩、车载天线罩、天线包封材料、微波天线罩？ 99%透波率、表面光泽、耐老化ASAASA-T02？ 90%透波率、强韧性、耐候、耐老化PA6CT01？ 96%透波率、强韧性、耐候、耐老化PA6CK04？ 97%透波率、强韧性、耐候、耐老化PA6CK06？ 96%透波率、尺寸稳定、抗UV、耐候PCPC-T01？

树脂基复合材料的应用与发展

树脂基复合材料的应用与发展姓名（材料与冶金学院，金属材料工程10-1班，1012345678）摘要：树脂基复合材料是以树脂为基体，纤维或其织物为增强体的复合材料。是航空航天研究中一种不可缺少的复合材料。本文通过对树脂基复合材料的各方面的介绍，浅谈自己对树脂基复合材料的些许了解以及本人的一些看法和建议，旨在呼吁大家了解树脂基复合材料，以便有益于其在未来的研究和发展。关键字：树脂基复合材料、应用、发展。正文： 1 树脂基复合材料的基本概念复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。是具有所含材料的优点和特点的一种混合物，应用广泛，功能强大。树脂基复合材料是复合材料中的一种基体材料，其所涉及范围之广大，功能作用之强大，世人有目共睹。由于树脂基复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展 2 树脂基复合材料的成型方法树脂基复合材料的成型方法较多，有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。现且以手糊成型、RTM成型、喷射成型为例作简单介绍。 2.1 手糊成型目前我国还是以手糊成型为主，手糊成型在树脂基复合材料成型中约占80%。其工艺过程是依次在模具表面上施加脱模剂、胶衣、一层粘度为0.3-0.4PaS 的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后)、一层纤维增强材料，纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布)等几种。以手持辊子或刷子使树脂浸渍纤维增强材料，并驱除气泡，压实基层。铺层操作反复多次，直到达到制品的设计厚度。树脂因聚合反应，常温固化，可加热加速固化。 2.1.1 手糊成型工艺的优点 a)不受尺寸，形状的限制; b)设备简单，投资少; c)工艺简单;

红外透波材料的研究发展讲课稿

红外透波材料的研究发展

2.2 折射率和色散不同材料用途不同，对折射率的要求也不相同。对于窗口和整流罩的材料要求折射率低，以减少反射损失。对于透镜、棱镜、红外光学系统要求尽量高的折射率。 2.3 发射率对红外透波材料的发射率要求尽量低，以免增加红外系统的目标特征，特别是军用系统易暴露。 2.4 其他和选择其他光学材料一样，都要注意其力学、化学、物理性质，要求温度稳定性好，对水、气稳定，力学性质主要有弹性模量、扭转刚度、泊松比、拉伸强度和硬度。物理性质包括熔点、热导率、膨胀系数及可成型性。此外要强调的物性是材料的热导率要高，特别是用于高速飞行器的时候。 3 红外透波材料的种类 3.1 玻璃玻璃的光学均匀性好，易于加工成型，价格便宜。缺点是透过波长较短，使用温度低于500℃。目前研究的红外透波玻璃材料主要有：氧化物红外玻璃、硫系玻璃和氟化物玻璃。 3.1.1 氧化物玻璃普通的氧化物玻璃包括铝酸盐玻璃、锑酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、亚碲酸盐玻璃、镓酸盐玻璃和锗酸盐玻璃等。由于高温稳定性远不如其他晶体材料好，而且氧化物玻璃存在金属氧化物键的振动导致在3-6μm波段吸收中断，不能透过波长更长的红外辐射，因而应用受到限制。