结构吸波一体化环氧树脂复合材料的制备及表征

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结构吸波一体化环氧树脂复合材料的制备及表征

  评论:0 条   查看:136 次   gqgmzhang 发表于 2015-11-29 18:28

【摘要】：结构功能一体化已成为当今材料科学与技术发展的一个共性方向，更是新型航空航天材料的必然发展趋势。为了实现材料的结构功能一体化，本论文以超支化环氧化合物（EHBP）改性的环氧树脂（EP）为基体，分别以超支化聚酯基二茂铁（HBPE-Fc）、BaFe12O19气凝胶、Fe3O4气凝胶、石墨烯/Fe3O4（GA/Fe3O4）复合气凝胶为吸波剂填料，通过溶液共混法制备了相应的环氧树脂基复合材料，并对其结构和性能进行了表征与测试。本论文的主要研究内容和取得的结果如下： (1)合成了具有三维拓扑结构的HBPE-Fc，将HBPE-Fc与EHBP/EP体系复合制备了制备了HBPE-Fc/EHBP/EP复合材料，并研究了其力学及吸波等性能。结果表明，添加较低含量HBPE-Fc的HBPE-Fc/EHBP/EP复合材料具有较好的力学性能，拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度与纯EP相比最大可分别提高21.81%、34.49%和37.80%。HBPE-Fc/EHBP/EP的起始分解温度为287.6~330.9℃，玻璃化转变温度在105.3~130.3℃之间，具有良好的热稳定性。该复合材料在8~18GHz内的反射率可达-13.33dB，具有良好的吸波性能。 (2)采用溶胶-凝胶法制备了低密度的具有介孔结构的BaFe12O19气凝胶，将BaFe12O19气凝胶与EHBP/EP体系复合制备了BaFe12O19气凝胶/EHBP/EP复合材料。该复合材料具有较低的密度，满足了对吸波材料轻质的要求，并研究了其力学及吸波等性能，结果表明，采用添加偶联剂KH550可有效的提高BaFe12O19气凝胶/EHBP/EP复合材料的力学性能，BaFe12O19气凝胶/EHBP/EP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度与纯EP相比最大可分别提高19.68%、28.22%、55.80%，且具有良好的热稳定性。同时BaFe12O19气凝胶/EHBP/EP复合材料在8~18GHz内的反射率为-9.2~-18dB，具有较好的吸波性能。 (3)采用溶胶-凝胶法制备了Fe3O4气凝胶，将Fe3O4气凝胶与EHBP/EP体系复合制备了Fe3O4气凝胶/环氧树脂复合材料，并测定了其力学及吸波等性能。结果表明，Fe3O4气凝胶/EHBP/EP复合材料具有较低的密度，且添加偶联剂KH550的复合材料具有良好的力学性能，拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度与纯EP相比最大可分别提高28.23%、32.84%及101.62%，且具有良好的热稳定性。该复合材料在8~18GHz内的反射率最低可达-16.67dB，具有良好的吸波性能。 (4)通过湿化学自组装过程制备了GA/Fe3O4复合气凝胶，然后将GA/Fe3O4复合气凝胶与EHBP/EP体系复合制备了GA/Fe3O4/环氧树脂复合材料，并测定了其力学及吸波等性能。结果表明，GA/Fe3O4/EHBP/EP复合材料的密度较小，介于1.183~1.190g/cm3之间，且添加较低含量的GA/Fe3O4复合气凝胶可较好地保持环氧树脂的力学性能，拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度最大分别为60.98MPa、6.09%、18.43kJ.m-2。GA/Fe3O4/EHBP/EP复合材料的具有良好的热稳定性。同时，该材料在8~18GHz内的反射率在-10.65~-16.52dB之间，在整个测试频段均小于-10dB，具有良好的吸波性能。 (5)分别将HBPE-Fc、BaFe12O19气凝胶、Fe3O4气凝胶、GA/Fe3O4复合气凝胶为吸波剂填料与EHBP/EP环氧树脂体系共混，然后与碳纤维复合，采用模压成型工艺制备了相应的复合材料。结果表明，添加了HBPE-Fc、BaFe12O19气凝胶、Fe3O4气凝胶和GA/Fe3O4复合气凝胶等吸波剂的碳纤维/环氧树脂复合材料具有较好的力学性能。添加Fe3O4气凝胶的复合材料的拉伸强度与纯EP/碳纤维复合材料相比提高了36.27%，而添加BaFe12O19气凝胶的复合材料的冲击强度为93.58kJ.m-2，，与纯EP/碳纤维复合材料相比提高了126.7%。同时，所制备的复合材料具有良好的吸波性能，在X波段和Ku波段内的反射率均小于-10dB。

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