氰酸酯预浸料力学性能及介电性能研究论文
时间：2021-08-31摘要：雷达天线罩能提高雷达天线的使用寿命，简化天线的结构，需求量不断增加。以改性的热固性氰酸酯树脂为基体，石英纤维为增强材料制成预浸料产品，并测试相关性能。测试结果表明：石英纤维/氰酸酯树脂的力学性能优异，介电常数小，介质损耗角正切值低，具备在高性能宽频天线雷达罩上应用的条件。
关键词：氰酸酯；石英纤维；复合材料；天线罩
随着新能源材料的快速发展，先进复合材料在航空航天、国防科技、风力发电、汽车制造、建筑工程等领域的应用越来越广[1]，尤其是在国防科技军工领域。先进复合材料已经成为衡量国家武器装备先进性的主要指标[2]，很多发达国家已经把复合材料作为战略物资储备，而我国也把复合材料的研究列为国防重点的科研项目。随着国防应用的多元化，产品需求也逐渐向轻质化、高端化、功能化的方向发展[3]。目前，由于国际新形势的变化，国内外市场对雷达的需求量不断增加，激烈的竞争环境要求正确合理地使用雷达。雷达天线罩作为雷达系统的重要零部件，具有保护雷达天线正常工作，抵抗外界环境干扰的作用，先进的雷达罩更要具备优异的电绝缘性、高频透波性、耐热性和耐环境性等性能[4]。
1天线罩材料
1.1增强材料
雷达天线罩是航空航天领域的重要装备，天线罩的材料选择除了需考虑结构质量、寿命、工艺性要求外，更需要满足介电性能、力学性能等指标[5]。芳纶力学性能优异，但易吸潮，影响其介电性能；高模量聚乙烯纤维、玻璃纤维介电性能优异，但聚乙烯纤维与树脂结合性差，玻璃纤维的力学性能低[6]；石英纤维具有较高的力学性能及优异的介电性能，但价格相对较高[7]。几种增强纤维的具体性能数据见表1。
1.2树脂基体
由于高端雷达天线罩对全频带、高温环境、介电性能(介电常数≤3.5、介质损耗角正切值≤0.01)等指标要求严格，传统的环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂无法同时满足要求[8]。氰酸酯树脂的分子结构官能团(—OCN)在固化过程中生成稳定的网状结构，具有极低的介电常数和介质损耗，且对外界的频率及温度变化不敏感，具有耐热、吸湿性低、加工工艺性好等优势，适合于天线雷达罩的制作。具体的树脂数据对比见表2。
2试验及结果
2.1树脂简介
氰酸酯树脂因具有优异的性能指标及广阔的应用前景，已成为国内外研究的'热点。本试验中采用了威海光威复合材料股份有限公司研发的一种使用热熔法生产的热固性双酚A型氰酸酯树脂(16423CE)[9]。16423CE是一种基于180℃中高温固化的增韧树脂体系，Tg≥230℃，适用于注塑、模压、缠绕、热压罐、真空袋压等多种成型工艺，现已成功应用在高温胶黏剂、高频电子产品、航空航天等领域。
2.2性能数据
以16423CE为树脂基体，分别以石英纤维QW100、玻璃纤维SW100为增强材料制成预浸料，手工铺贴制作标准的测试样件，按照特定的固化工艺曲线，使用热压罐—真空袋压固化工艺，固化完成后对产品进行性能测试，结果见表3．表3测试结果表明：石英纤维QW100/16423CE的性能指标优于玻璃纤维SW100/16423CE，且介电常数为3.07，介质损耗角正切值为0.006，完全符合高性能雷达天线罩的材料指标要求[10]。
3结语
(1)氰酸酯树脂(16423CE)采用中高温固化体系，耐热性好(Tg≥230℃），具有良好的流动性、黏性及优异的介电性能。(2)石英纤维/氰酸酯树脂产品的透波性好，介电常数、介质损耗角正切值低，力学性能优异，完全符合雷达罩的指标要求，适合制作宽频天线雷达罩等航空航天产品。
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