一种耐高温抗氧化电磁膜及其制备方法

技术领域

本发明公开了一种耐高温抗氧化电磁膜及其制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

高温吸波材料由于同时具有耐高温和吸收电磁波的功能，在新一代军事装备领域具有重要的应用价值，因而受到了广泛关注。传统的高温吸波材料通常选用耐高温吸收剂及陶瓷或玻璃基体通过一定的的复合工艺制备而成。目前的研究主要集中在通过高温吸收剂的掺杂、改性、形貌调控以及在基体中的分布状态来调节吸收剂电磁参数、混合性能等理化性质从而达到调节高温吸波材料等效电磁匹配性能、力学性能、耐高温性能等。电磁膜便是一种通过将吸收剂分散在基体中，然后通过调节吸收剂在基体的分布状态来调节吸收剂电磁参数的技术途径。碳纤维具有高强度、高模量和良好的导电特性，是结构吸波材料常用的一种兼具增强特性和电磁损耗特性的关键纤维，在结构隐身材料中发挥着重要的应用。将短切碳纤维与低介电短切纤维进行混杂获得的短切碳纤维吸波电磁膜在结构吸波材料制备中发挥了重要的作用。

随着新一代高速飞行器的发展，装备对材料的耐温性也提出了更高的要求。如超声速巡航飞行器飞行过程中，由于气动加热，结构外表面热平衡温度达到600℃以上。试验数据表明，碳纤维在约500℃下氧化速率明显增大，抗氧化能力急剧降低，失重率高达50％以上，严重影响了材料及构件的应用。从而也导致短切碳纤维掺杂低介电短切纤维获得的短切碳纤维吸波电磁膜失去作用。因此必须提高短切碳纤维掺杂低介电短切纤维吸波电磁膜的抗氧化能力，为高温吸波结构材料的发展提供技术支持。

在制备混杂短切碳纤维电磁膜的现有制备技术中，专利文件CN102206371A提供的技术方案是将短切碳纤维与再生橡胶混合，然后通过在开炼机和密炼机上混合均匀，压成薄片得到产品。由于该技术中没有加入低介电短切纤维，只有导电性较强的短切碳纤维，因此制备出的是一种橡胶基的高反射电磁屏蔽膜，产品的主要功能是作为结构吸波材料的反射层，材料厚度较大(0.5～15mm),耐温低于300℃，无法达到本技术背景需求的大于600℃的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温抗氧化电磁膜及其制备方法，制备的产品在保持短切碳纤维混杂低介电短切纤维获得的吸波电磁膜作为吸收剂良好性能的同时，有效提高吸波膜的抗氧化能力，实现材料的高温强吸收功能。在技术方案上，以高温抗氧化涂层包覆改性的短切碳纤维和低介电短切纤维为原料，采用造纸抄造工艺，制备出耐高温的短切碳纤维混杂低介电短切纤维获得的吸波电磁膜。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种耐高温抗氧化电磁膜的制备方法，包括以下步骤：

1)选取耐高温涂层包覆的短切碳纤维，该耐高温涂层包括碳化硅涂层、二氧化硅涂层、氧化锆涂层中的一种或几种；以及选取低介电的短切纤维，包括玻璃短切纤维、石英短切纤维、氧化铝短切纤维中的一种或几种；

2)将步骤1)选取的耐高温涂层包覆的短切碳纤维和低介电的短切纤维这两种纤维混合，加入水、分散剂混合均匀；

3)将步骤2)得到的混合纤维采用抄造工艺制成纤维网；

4)在步骤3)获得的纤维网上涂胶；

5)将步骤4)获得涂有胶液的纤维网膜放置在压机上加压，压出多余的胶液；

6)从压机上取出纤维网膜，将胶液烘干，得到耐高温抗氧化电磁膜。

进一步地，所述短切碳纤维采用短切T300碳纤维、短切T700碳纤维、短切T800碳纤维、短切T1000碳纤维、短切M300J碳纤维、短切M550J碳纤维的一种或几种。

进一步地，步骤2)中两种纤维混合时，所述耐高温涂层包覆的短切碳纤维的质量占比为0.05％～15％。

进一步地，步骤2)中所述水的质量是两种纤维混合物质量的15～35倍，所述分散剂是水的质量的0.018％～0.06％。

进一步地，步骤4)中涂的胶为环氧树脂胶、双马树脂胶、聚酰亚胺胶、聚乙烯醇中的一种。

进一步地，步骤6)中烘干的温度为105±5℃，烘干时长为5～10分钟。

一种耐高温抗氧化电磁膜，由上述制备方法制得。

本发明提供的一种耐高温抗氧化电磁膜，是采用耐高温涂层包覆的短切碳纤维与低介电的短切纤维为原材料，通过采用湿法抄造技术制备成薄膜。由于在短切碳纤维中混杂了低介电的短切纤维，使复合材料薄膜的导电性降低，成为了一种介电膜，产品的主要功能转变为作为结构吸波材料的损耗层。然后通过调节两种材料的比例获得系列具有不同介电特性的电磁膜，为吸波材料的宽频设计提供可能。制备的产品具有厚度薄(0.1～0.3mm)、介电性能可调、抗氧化性能好等优点。材料可在保持碳纤维作为吸收剂良好介电性能的同时，碳纤维的抗氧化能力获得有效提高。耐温高于600℃，满足本技术背景需求的大于600℃的要求。为高温吸波材料的技术发展提供了有力的技术支撑，材料在国防工业、航空、航天领域等领域有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明提出的一种耐高温抗氧化电磁膜的结构示意图。

图2是实施例1制备的耐高温抗氧化电磁膜样品照片。

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1

步骤1：称量碳化硅包覆的短切T300碳纤维0.03g，称量玻璃纤维59.9g；

步骤2：在两种纤维混合物中加入1kg水、分散剂丙烯酸甲酯0.18g混合均匀；

步骤3：将混合浆料的液体抽滤，采用抄造工艺将混合纤维成网；

步骤4：称量胶粘剂PVA共18g，将其均匀涂敷在获得的混合纤维成网上；

步骤5：将获得涂有胶液的膜放置在压机上加压，压出多余的胶液；

步骤6：将平板压机温度升到110℃，保温5分钟，将胶液烘干即可得到耐高温抗氧化电磁膜。

产品性能测试：制备得到的耐高温抗氧化电磁膜如图2所示，经测试其氧化温度由原来的480℃提高到了570℃。

实施例2

步骤1：称量碳化硅包覆的短切T300碳纤维14.05g，称量玻璃纤维79.6g。

步骤2：在两种纤维混合物中加入2kg水、分散剂丙烯酸甲酯0.8g混合均匀。

步骤3：将混合浆料的液体抽滤，采用抄造工艺将混合纤维成网；

步骤4：称量胶粘剂PVA共3.2g，将其均匀涂敷在获得的混合纤维成网上；

步骤5：将获得涂有胶液的膜放置在压机上加压，压出多余的胶液；

步骤6：将平板压机温度升到105℃，保温8分钟，将胶液烘干即可得到耐高温抗氧化电磁膜。

产品性能测试：制备所得耐高温抗氧化电磁膜的氧化温度由原来的480℃提高到了575℃。

实施例3

步骤1：称量碳化硅包覆的短切T300碳纤维0.9g，称量玻璃纤维149.1g。

步骤2：在两种纤维混合物中加入5kg水、分散剂丙烯酸甲酯3g混合均匀。

步骤3：将混合浆料的液体抽滤，采用抄造工艺将混合纤维成网；

步骤4：称量胶粘剂PVA共4.5g，将其均匀涂敷在获得的混合纤维成网上；

步骤5：将获得涂有胶液的膜放置在压机上加压，压出多余的胶液；

步骤6：将平板压机温度升到100℃，保温10分钟，将胶液烘干即可得到耐高温抗氧化电磁膜。

产品性能测试：制备所得耐高温抗氧化电磁膜的氧化温度由原来的480℃提高到了580℃。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的适当修改或者等同替换，均应涵盖于本发明的保护范围内，本发明的保护范围以权利要求所限定者为准。