第期结构耐热透波功能一体化石英聚酰亚胺研究按照 > 进行测定热导率按照 >33 进行测定层间剪切强度按照 %1331 进行测定结果与分析力学性能对 E 3 复合材料层合板进行室温与下的弯曲强度模量及层间剪切强度测试测试结果见表由表可以看出室温弯曲强度为 $;, 室温弯

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邮巷施
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1 年第卷第期第 1 页!"#$! "% &' ' 1 结构耐热透波功能一体化石英 5 聚酰亚胺研究刘含洋赵伟栋潘玲英崔超孙宝岗蒋文革航天材料及工艺研究所结构复合材料研究应用中心北京摘要采用热压罐工艺制备了石英纤维增强聚酰亚胺复合材料分别测试了材料室温和下的力学性能热物理性能及介电性能对比分析了密度温度及频率对材料介电性能的影响结果表明石英增强聚酰亚胺复合材料在室温 : 范围内有着良好的力学性能热导率为 :1. 热膨胀系数约为 1 G 介电常数在 3 : 之间损耗角正切值小于 1 G 关键词复合材料介电性能热稳定性石英聚酰亚胺天线系统力学性能 11 */2 中图分类号!> 文献标识码文章编号 222 透波材料作为窗口材料是保护航天器在恶劣环境下通讯遥测制导引爆等系统能正常工作的一种多功能介质材料 : 在运载火箭飞船导弹及返回式卫星等航天飞行器天线系统中得到广泛的应用 : 随着天线系统工作机制的改变耐高温宽频透波已经成为评价天线系统作战能力的重要指 1 标 : 随着对于飞行器高马赫数 $, 要求的提高天线系统所受的气动加热更加严重工作温度提高到约 : 因此透波材料的高温介电性能及高温力学性能备受关注天线系统现阶段的选材要求是强度高模量高耐候性好及介电性能好等聚酰亚胺复合材料具有优异的耐高温性能优良的耐老化耐辐射耐化学稳定性等综合性能优异的宽温宽频介电性能纯树脂的介电常数为 31 : 介电损耗 F 1 选择特殊的增强纤维与聚酰亚胺树脂复合可以得到具有较低的热导率具有防热和承载一体化的多功能复合材料结构减重效果显著 : 美国的 %* 研究中心 ;'/) 公司和 #7,/2,.* 公司对聚酰亚胺在天线系统上的应用进行了深入研究与改进工作并在航空航天领域实现了型号应用国内未见聚酰亚胺在天线系统方面应用的报道研究开发结构耐热透波功能一体化的聚酰亚胺复合材料具有重要的意义本工作针对应用背收稿日期 22 修订日期 22 通讯作者刘含洋 311 男硕士工程师主要从事树脂基复合材料研究 2.,* *)*,/=,',-*'-9('. 景需求开展了多功能一体化石英增强聚酰亚胺复合材料研究实验原材料 > 型石英布牌号 E 湖北菲利华石英制品有限公司 E 3 湿法预浸料自制测试设备弯曲性能及层间剪切性能采用 $!% 电子万能材料试验机测试介电性能采用航天材料及工艺研究所自制的带状线谐振腔介电测试系统测试热导率采用热导率测试系统测试平均线膨胀系数采用航天材料及工艺研究所自制的热膨胀测试系统测试试样制备使用合格的聚酰亚胺树脂与 > 型石英布制备湿法预浸料树脂含量 < I< 纤维面密度 I 0(. 通过自动下料机进行下料将预浸料裁剪成尺寸 (.G(. 的料块然后铺层预压实包覆真空袋采用真空热压罐成型工艺制备试验板成型过程最高温度为制备的该批次试板密度为 10(. 性能测试复合材料弯曲性能按照 >!3 进行测定密度按照 >! 进行测定介电性能按照带状线谐振腔法进行测定平均线膨胀系数

2 第期结构耐热透波功能一体化石英聚酰亚胺研究按照 > 进行测定热导率按照 >33 进行测定层间剪切强度按照 %1331 进行测定结果与分析力学性能对 E 3 复合材料层合板进行室温与下的弯曲强度模量及层间剪切强度测试测试结果见表由表可以看出室温弯曲强度为 $;, 室温弯曲模量为 11;, 室温层间剪切强度达到 3$;, 室温力学性能优异测试温度升高到时其力学性能有所下降下的层间剪切强度保持率达到 < 弯曲模量保持率在 111< 弯曲强度保持率为 3< 在下的力学性能保持良好表明 E 3 有望在的温度下长时使用表 E 3 复合材料力学性能!,5$(=,/*(,-'-)7'E 3!.-,)- >/*/0.';, >/*/0,.*/,-=,-*/0 )-/0)= $;, )-/0)= $;, '' ).-,)- 热物理性能按照热导率测试方法 >33 要求为避免试样厚度尺寸等因素对热导率的影响将 E 3 复合材料试板制备成规格为..G... 及 1.. 的圆片试样对 E 3 复合材料层合板进行室温与下的热导率进行测试测试结果见图由 E 3 热导率随温度变化曲线可以看出室温条件下材料的热导率为. 下材料的热导率为 1. 在室温 : 范围内 E 3 的热导率随着温度的升高而增大但总体上材料的热导率较低由于聚合物体系的 E 3 结构内不存在自由电子不存在电子导热和电子对声子的散射因此热传导主要依靠晶格振动热能荷载者为声子按声子导热计算其热导率但由于聚酰亚胺分子链刚性大空间位阻大形成无定形聚集态分子链的振动对声子有散射作用使聚合物材料热导率很小同图 E 3 热导率随温度变化曲线 *0!=-.,('/()*+*)7'E 3,) *-/)).-,)- 时随着温度的升高声子振动的能量升高使得声子变得更加活跃导热效率提高因此热导率有所上升飞行器高速飞行时其表面温度与速度的平方成正比瞬间的急剧升温将在天线系统产品表面形成相当大的温度梯度导致很高的热应力如果天线系统材料的线膨胀系数过高及随温度的变化幅度过大将直接造成产品变形或损毁采用 > 标准测定了 E 3 复合材料在室温! : 区间内的平均线膨胀系数结果见表由测试结果可知 E 3 有着良好的热膨胀系数稳定性能够满足产品在该温度区间内结构与尺寸稳定性介电性能介电性能是复合材料能否成为天线系统用材料的首选指标通常选用介电常数和损耗角正切 ),/ 两个电性能参数来表征采用带状线谐振腔法对 E 3 复合材料的介电性能进行表征试样尺寸为..G..G31.. 密度对介电性能影响为了解不同密度对材料介电性能的影响使用相同组分预浸料不同的成型工艺参数制备了另外两种不同密度的试样密度分别为 0(. 和 0(. 与密度为 10(. 的材料一起进行介电性能测试采用带状线谐振腔法测定了三种密度材料的介电常数和损耗角正切如表和表所示由表可以看出密度为 10(. 的材料的介电常数约为 3 密度为 0(. 的材料的介电常数约为 3 密度为 0(. 的材料的介电常数约为由表可知密度为 10(. 的材料的介电损耗角正切最大值 G 密度为 0(. 的材料的介电损耗角正切最大值 G 密度为 0(. 的材料的介电损耗角正切最大值 G

3 第卷表 E 3 材料的平均热膨胀系数!,5!=,+-,0('*(*/)')=-.,?,/*'/ 'E 3 -*/),)*'/!=,+-,0('*(*/)')=-.,?,/*'/!2!2!2!2!2!2, ) 表不同密度的 E 3 的介电常数!,5*()-*(('/),/)'E 3 ' *-/)/*)* /*)7 *()-*(('/),/) 0(. $B 1$B 1$B 表不同密度的 E 3 的损耗角正切!,5),/'E 3 '*-/)/*)* /*)7 ),/ 0(. $B 1$B 1$B 复合材料主要由增强纤维和树脂基体两部分构成同时含有一定的孔洞缺陷微结构等其介电常数如公式 0 0 $. 0. $ ' 0 ' 其中 ' A. '. 分别为孔洞介质基体和纤维的体积分数. ' 分别为复合材料纤维基体和孔洞介质的介电常数根据式可知复合材料的介电常数与材料本身的纤维树脂及孔洞的含量及介电常数有关材料的含胶量或者含有的孔隙率越高材料的密度越低由图可以看出这三种不同密度的 E 3 材料典型微观形貌致密未检测出气孔等缺陷对比表式与图可知材料密度在一定程度上反映了材料组分的含量材料的密度不同介电响应不同密度高介电常数大介电损耗变化更复杂总体上呈增大的趋势但总体上石英聚酰亚胺复合材料介电性能优异图不同密度的 E 3 的显微照片 *0$*(-')-()-'E 3 '*-/)/*)*, A10(. 5 A0(. ( A0(. 温度对介电性能影响测试材料密度为 10(. 的复合材料层合板与下的介电常数和损耗角正切结果见图和图由图可知下的介电常数约为 1 下的介电常数约为 3 波动 < 考虑到测量误差为 I< 可以认为下的材料的介电常数与下的介电常数相当由图可知下的材料的介电损耗角正切比下的介电常数小下的损耗角正切最高约为 G 下的损耗角正切最高约为 3 G 但是和的损耗角正切均为量级均满足 1 G 的设计要求损耗角正切随着温度的升高应该有所升高但是本研究材料在高温下树脂的固化度进一步提高材料吸附的极性小分子进一步减少降低了材料的摩尔极化度导致材料的介电损耗下降频率对介电性能影响采用带状线谐振腔法测试材料密度为

4 第期结构耐热透波功能一体化石英聚酰亚胺研究图不同温度下的 E 3 的介电常数 *0*()-*(('/),/)'E B /- *-/)).-,)- 图不同频率下的 E 3 的损耗角正切 *0),/'E 3,)*-/)-/(* 结论图不同温度下的 E 3 的损耗角正切 *0),/'E B /-*-/)).-,)- 10(. 的复合材料层合板在不同谐振频率下的介电常数与损耗角正切来评价测试频率对介电性能的影响结果见图图从图可知随着测试频率的升高材料的介电常数基本保持不变介电常数值在 3 : 范围内由图可知介电损耗角正切基本上保持不变此材料在 :1B 范围内介电性能稳定满足了先进天线系统宽频透波要求图不同频率下的 E 3 的介电常数 *0*()-*(('/),/)'E 3,) *-/)-/(* E 3 在下层间剪切强度保持率达到 < 弯曲强度保持率在 3< 弯曲模量保持率在 11< 左右具有良好的高温力学性能 E 3 热导率随着温度的升高而增大但总体上在室温! : 材料的热导率在 :1. 有着良好的隔热性能 E 3 在室温! : 区间的热膨胀系数约在 1 G 具有良好的尺寸稳定性 E 3 的介电常数低介电损耗角正切小随着温度频率的变化介电性能较稳定参考文献黎义李建保张大海等航天透波多功能复合材料的介电性能分析宇航材料工艺 3 " "> 4BB /,7*'*()-*( -'-)*'-,'.,/)//,.,)-*, -',( $,)-*,!(=/''07 3 李大进肖加余邢素丽机载雷达天线罩常用透波复合材料研究进展材料导报 1 " " "%,-(= -'0-*/ ('.2.'/,+/)-,)*/0('.'*).,)-*,',*-5'-/-,,- -,'. $,)-*,+* 1 艾涛王汝敏航天透波材料最新研究进展材料导报 1 "! $# -/)-,-(= -'0-*/,-'2,(,+)-,/.*)*/0.,)-*, $,)-*,+* 1 苏震宇周洪飞天线罩用耐高温复合材料的研究玻璃钢复合材料

5 1 第卷 %4 4BB %)7'/ =*0= ).-,)-'7.- ('.'*)'-,/)//,-,'. *5-*/'-( ;,2 )*(#'.'*) B $! %#B$#B >!/*/0)=*2 ()-*(('/),/)''7.-*/0'-0,/*(',/) $*2 (-'()-'/ /0 1 刘金刚尚玉明范琳等高耐热低介电常数含氟聚酰亚胺材料的合成与性能研究高分子学报 " %B $ %7/)=*,/ (=,-,()-*,)*'/ ''-*/,) '7.**)= =*0= =,)-2 *),/(,/ ' *()-*(('/),/) (),;'7.-*(, %*/*(, 贾红娟尹训茜俊伟等低介电常数聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究功能材料 3 " B " E 4B ;-,-,)*'/,/ -'-)*''7*.**.*)= '*()-*(-.*)*+*)7 '-/,'/()*'/,$,)-*, 3 1 赵春宝金鸿陈森等低介电常数聚酰亚胺材料制备的研究进展绝缘材料 4B#> "B #B %,-(= -'0- */ -,-,)*'/ ''*()-*(('/),/)'7*.* "/2,)*/0$,)-*, 3 刘金刚沈登雄杨士勇国外耐高温聚合物基复合材料基体树脂研究与应用进展宇航材料工艺 1 " %B % (/)-,-(=,/ +'./)'.,)-*?-*/'-=*0= ).-,)-'7.- ('.'*) -',($,)-*,!(=/''07 1 孟祥胜李洪深杨慧丽等耐高温异构聚酰亚胺树脂及其复合材料复合材料学报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责任编辑徐永祥

材料导报研究篇年月下第卷第期种球的制备单步溶胀法制备分子印迹聚合物微球洗脱处理种子溶胀聚合机理种球用量的影响

材料导报研究篇年月下第卷第期种球的制备单步溶胀法制备分子印迹聚合物微球洗脱处理种子溶胀聚合机理种球用量的影响水相中组氨酸单分散分子印迹聚合物微球的合成表征及其识别性能研究李思平等李思平徐伟箭较佳工艺条件下在水性体系中选用无皂乳液聚合法制得的单分散微米级聚苯乙烯微球为种球分别以组氨酸甲基丙烯酸或丙烯酸胺乙二醇二甲基丙烯酸酯为模板分子功能单体和交联剂合成了组氨酸分子印迹聚合物微球研究了形貌粒径及其分布以及模板分子与功能单体之间的相互作用分别以激光粒度分析仪紫外分光光度法和红外光谱表征功能单体与交联剂之间的共聚情况