一种玄武岩纤维透波复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于透波材料
技术领域
，特别涉及一种玄武岩纤维透波复合材料及其制备方法。背景技术
玄武岩纤维具有力学性能优异、耐腐蚀性好、耐高低温等特点，是一种综合性能优异、性价比高的新型绿色环保无机纤维材料，在国防军工领域具有广阔的应用前景。
玄武岩纤维增强树脂基复合材料可应用于天线罩、雷达罩等透波材料领域。然而玄武岩纤维的应用存在以下两个问题:(1)玄武岩纤维表面光滑，化学活性低，不利于与树脂基体的粘接；(2)玄武岩纤维介电常数为5～6，直接使用难以满足雷达罩等高端应用领域的透波性能要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明对玄武岩纤维表面进行处理，在玄武岩表面覆盖一层低介电聚合物，一方面解决了玄武岩纤维与树脂基体界面结合差的问题，提高了复合材料的力学性能；另一方面大幅降低了玄武岩纤维的介电常数和介电损耗，使其性能满足雷达罩等应用领域的技术要求。
有鉴于此，本发明提供一种玄武岩纤维透波复合材料，其组分含有玄武岩纤维及表面覆盖层、热固性树脂及固化剂，所述的表面覆盖层为硅系高分子聚合物。
具体的，所述组分的质量份数分别为：玄武岩纤维50～70份，表面覆盖层1～5份，热固性树脂及固化剂30～50份。
具体的，所述玄武岩纤维织物为玄武岩纤维平纹织物、斜纹织物或多轴向织物中的一种。
具体的，所述热固性树脂为氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂或环氧树脂中的一种。
具体的，所述的硅系高分子聚合物为改性的聚硅氧烷或改性的有机硅树脂。
具体的，改性的聚硅氧烷包括羟基封端聚二甲基硅氧烷、乙烯基封端甲基乙烯基聚硅氧烷、环氧改性聚硅氧烷或聚醚改性聚硅氧烷等。
具体的，改性的有机硅树脂包括甲基硅树脂、乙烯基硅树脂等。
本发明还提供一种玄武岩纤维透波复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在玄武岩纤维表面均匀涂覆一层硅系高分子聚合物；
(2)将树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维织物上，制备成预浸料；
(3)将上述预浸料进行裁剪和铺层，预浸料的层数根据产品的厚度要求来选取；
(4)采用模压工艺进行预固化，并用烘箱对模压制得的透波复合材料进行后固化。
本发明的有益效果在于：
(1)一方面解决了玄武岩纤维与树脂基体界面结合差的问题，提高了复合材料的力学性能；另一方面大幅降低了玄武岩纤维的介电常数和介电损耗，使其性能满足雷达罩等应用领域的技术要求；
(2)采用高强度、低成本的玄武岩纤维替代石英纤维，使吸波复合材料的成本降低了50％，力学性能提高了30％。
具体实施方式
实施例1：
(1)在面密度为200g/m2的玄武岩纤维平纹织物表面均匀涂覆一层羟基封端聚二甲基硅氧烷；
(2)将氰酸酯树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维织物上制备成预浸料，玄武岩纤维织物与树脂的质量比为70：30；
(3)将上述预浸料进行裁剪成300mm*300mm尺寸，12层铺叠在一起，以制备3mm厚的透波复合材料；
(4)采用模压工艺进行预固化，预固化温度为180℃，2小时。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为220℃，2小时。
对比实施例1：
(1)选取面密度为200g/m2的玄武岩纤维平纹织物，将氰酸酯树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维织物上制备成预浸料，玄武岩纤维织物与树脂的质量比为70：30；
(2)将上述预浸料进行裁剪成300mm*300mm尺寸，12层铺叠在一起，以制备3mm厚的透波复合材料；
(3)采用模压工艺进行预固化，预固化温度为180℃，2小时。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为220℃，2小时。
实施例2：
(1)在面密度为300g/m2的玄武岩纤维多轴向织物表面均匀涂覆一层环氧改性聚硅氧烷；
(2)将双马来酰亚胺树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维织物上制备成预浸料，玄武岩纤维织物与树脂的质量比为65：35；
(3)将上述预浸料进行裁剪成300mm*300mm尺寸，8层铺叠在一起，以制备3mm厚的透波复合材料；
(4)采用模压工艺进行预固化，预固化温度为200℃，2小时。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为250℃，2小时。
对比实施例2：
(1)选取面密度为300g/m2的玄武岩纤维多轴向织物，将双马来酰亚胺树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维织物上制备成预浸料，玄武岩纤维织物与树脂的质量比为65：35；
(2)将上述预浸料进行裁剪成300mm*300mm尺寸，8层铺叠在一起，以制备3mm厚的透波复合材料；
(3)采用模压工艺进行预固化，预固化温度为200℃，2小时。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为250℃，2小时。
实施例3：
(1)在面密度为150g/m2的玄武岩纤维斜纹织物表面均匀涂覆一层聚醚改性聚硅氧烷；
(2)将环氧树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维织物上制备成预浸料，玄武岩纤维织物与树脂的质量比为75：25；
(3)将上述预浸料进行裁剪成300mm*300mm尺寸，16层铺叠在一起，以制备3mm厚的透波复合材料；
(4)采用模压工艺进行预固化，预固化温度为150℃，2小时。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为180℃，2小时。
对比实施例3：
(1)选取面密度为150g/m2的玄武岩纤维斜纹织物，将环氧树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维织物上制备成预浸料，玄武岩纤维织物与树脂的质量比为75：25；
(2)将上述预浸料进行裁剪成300mm*300mm尺寸，16层铺叠在一起，以制备3mm厚的透波复合材料；
(3)采用模压工艺进行预固化，预固化温度为150℃，2小时。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为180℃，2小时。
实施例和对比实施例的介电性能如下表所示：
介电性能
实施例1
实施例2
实施例3
对比实施例1
对比实施例2
对比实施例3
介电常数
3.6
3.9
4.1
4.8
5.3
5.9
介电损耗
0.007
0.008
0.009
0.025
0.032
0.046
