氰酸酯預浸料力學性能及介電性能研究論文
摘要：雷達天線罩能提高雷達天線的使用壽命，簡化天線的結構，需求量不斷增加。以改性的熱固性氰酸酯樹脂為基體，石英纖維為增強材料制成預浸料產品，并測試相關性能。測試結果表明：石英纖維/氰酸酯樹脂的力學性能優異，介電常數小，介質損耗角正切值低，具備在高性能寬頻天線雷達罩上應用的條件。
關鍵詞：氰酸酯；石英纖維；復合材料；天線罩
隨著新能源材料的快速發展，先進復合材料在航空航天、國防科技、風力發電、汽車制造、建筑工程等領域的應用越來越廣[1]，尤其是在國防科技軍工領域。先進復合材料已經成為衡量國家武器裝備先進性的主要指標[2]，很多發達國家已經把復合材料作為戰略物資儲備，而我國也把復合材料的研究列為國防重點的科研項目。隨著國防應用的多元化，產品需求也逐漸向輕質化、高端化、功能化的方向發展[3]。目前，由于國際新形勢的變化，國內外市場對雷達的需求量不斷增加，激烈的競爭環境要求正確合理地使用雷達。雷達天線罩作為雷達系統的重要零部件，具有保護雷達天線正常工作，抵抗外界環境干擾的`作用，先進的雷達罩更要具備優異的電絕緣性、高頻透波性、耐熱性和耐環境性等性能[4]。
1天線罩材料
1.1增強材料
雷達天線罩是航空航天領域的重要裝備，天線罩的材料選擇除了需考慮結構質量、壽命、工藝性要求外，更需要滿足介電性能、力學性能等指標[5]。芳綸力學性能優異，但易吸潮，影響其介電性能；高模量聚乙烯纖維、玻璃纖維介電性能優異，但聚乙烯纖維與樹脂結合性差，玻璃纖維的力學性能低[6]；石英纖維具有較高的力學性能及優異的介電性能，但價格相對較高[7]。幾種增強纖維的具體性能數據見表1。
1.2樹脂基體
由于高端雷達天線罩對全頻帶、高溫環境、介電性能(介電常數≤3.5、介質損耗角正切值≤0.01)等指標要求嚴格，傳統的環氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂無法同時滿足要求[8]。氰酸酯樹脂的分子結構官能團(—OCN)在固化過程中生成穩定的網狀結構，具有極低的介電常數和介質損耗，且對外界的頻率及溫度變化不敏感，具有耐熱、吸濕性低、加工工藝性好等優勢，適合于天線雷達罩的制作。具體的樹脂數據對比見表2。
2試驗及結果
2.1樹脂簡介
氰酸酯樹脂因具有優異的性能指標及廣闊的應用前景，已成為國內外研究的熱點。本試驗中采用了威海光威復合材料股份有限公司研發的一種使用熱熔法生產的熱固性雙酚A型氰酸酯樹脂(16423CE)[9]。16423CE是一種基于180℃中高溫固化的增韌樹脂體系，Tg≥230℃，適用于注塑、模壓、纏繞、熱壓罐、真空袋壓等多種成型工藝，現已成功應用在高溫膠黏劑、高頻電子產品、航空航天等領域。
2.2性能數據
以16423CE為樹脂基體，分別以石英纖維QW100、玻璃纖維SW100為增強材料制成預浸料，手工鋪貼制作標準的測試樣件，按照特定的固化工藝曲線，使用熱壓罐—真空袋壓固化工藝，固化完成后對產品進行性能測試，結果見表3．表3測試結果表明：石英纖維QW100/16423CE的性能指標優于玻璃纖維SW100/16423CE，且介電常數為3.07，介質損耗角正切值為0.006，完全符合高性能雷達天線罩的材料指標要求[10]。
3結語
(1)氰酸酯樹脂(16423CE)采用中高溫固化體系，耐熱性好(Tg≥230℃），具有良好的流動性、黏性及優異的介電性能。(2)石英纖維/氰酸酯樹脂產品的透波性好，介電常數、介質損耗角正切值低，力學性能優異，完全符合雷達罩的指標要求，適合制作寬頻天線雷達罩等航空航天產品。
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