氰酸酯預浸料力學效能及介電效能研究論文

　　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製成預浸料產品，並測試相關效能。測試結果表明：石英纖維/氰酸酯樹脂的力學效能優異，介電常數小，介質損耗角正切值低，具備在高效能寬頻天線雷達罩上應用的條件。

　　關鍵詞：氰酸酯；石英纖維；複合材料；天線罩

　　隨著新能源材料的快速發展，先進複合材料在航空航天、國防科技、風力發電、汽車製造、建築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。先進複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複合材料作為戰略物資儲備，而我國也把複合材料的研究列為國防重點的科研專案。隨著國防應用的多元化，產品需求也逐漸向輕質化、高階化、功能化的方向發展[3]。目前，由於國際新形勢的變化，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效能[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，更需要滿足介電效能、力學效能等指標[5]。芳綸力學效能優異，但易吸潮，影響其介電效能；高模量聚乙烯纖維、玻璃纖維介電效能優異，但聚乙烯纖維與樹脂結合性差，玻璃纖維的力學效能低[6]；石英纖維具有較高的力學效能及優異的介電效能，但價格相對較高[7]。幾種增強纖維的具體效能資料見表1。

　　1.2樹脂基體

　　由於高階雷達天線罩對全頻帶、高溫環境、介電效能(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、吸溼性低、加工工藝性好等優勢，適合於天線雷達罩的製作。具體的樹脂資料對比見表2。

　　2試驗及結果

　　2.1樹脂簡介

　　氰酸酯樹脂因具有優異的效能指標及廣闊的應用前景，已成為國內外研究的熱點。本試驗中採用了威海光威複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是一種基於180℃中高溫固化的增韌樹脂體系，Tg≥230℃，適用於注塑、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效能資料

　　以16423CE為樹脂基體，分別以石英纖維QW100、玻璃纖維SW100為增強材料製成預浸料，手工鋪貼製作標準的測試樣件，按照特定的固化工藝曲線，使用熱壓罐—真空袋壓固化工藝，固化完成後對產品進行效能測試，結果見表3．表3測試結果表明：石英纖維QW100/16423CE的效能指標優於玻璃纖維SW100/16423CE，且介電常數為3.07，介質損耗角正切值為0.006，完全符合高效能雷達天線罩的材料指標要求[10]。

　　3結語

　　(1)氰酸酯樹脂(16423CE)採用中高溫固化體系，耐熱性好(Tg≥230℃），具有良好的流動性、黏性及優異的介電效能。(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，力學效能優異，完全符合雷達罩的指標要求，適合製作寬頻天線雷達罩等航空航天產品。