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1、玻纤增强树脂基复合材料电磁兼容性能研究l2上程塑料喧用2007年.第35卷.第4期玻纤增强树脂基复合材料电磁兼容性能研究杨世泽(中国兵器工业集团人力资源部,北京100821)摘要根据对树脂基复合材料电磁兼容性能要求分析,给出了树脂基复合材料电磁兼容设计中应该注意的几个问题;通过金属网的优选,表面处理,结构性能表征及电磁屏蔽效能表征,得出了电磁兼容复合材料的设计方法,从试验研究可以得出,采用金属网对复合材料进行改性,可以满足复合材料的结构性能和电磁兼容性能的要求关键词复合材料结构性能电磁兼容金属网树脂基复合材料以其高强度,防腐,阻燃,密度小等优点
2、,应用范围及用量正在逐渐扩大.卜.在一些特殊的场合,如武器装备上,要求树脂基复合材料不但具有结构性能,同时还要具有电磁兼容特性,以满足一些特殊的使用要求.因此需要对树脂基复合材料进行优化设计,使得复合材料既具有结构强度,同时具有电磁兼容性能.电磁兼容复合材料的研究可以为我国武器装备提供一条有效的轻量化技术途径,并可对武器装备电子元器件提供有效保护,尽量降低被敌方探测的可能性.对于某些应用,电磁兼容复合材料应具有以下设计性能指标,即力学性能为:拉伸强度≥450MPa,拉伸弹性模量≥18GPa,弯曲强度I>450MPa,弯曲弹性模量≥18GP
3、a;电磁兼容指标为:7—8GHz波段电磁屏蔽效能为30dB,其余波段电磁屏蔽效能为25dB.1实验部分1.1材料氨基甲酸酯改性乙烯基酯树脂:工业级,金陵帝斯曼树脂有限公司;溴化改性乙烯基酯树脂:工业级,晋纬化学工业有限公司;玻纤经编织物:±45.,圣戈班复合材料工程有限公司;环烷酸钴:工业级,淄博市淄川鲁峰精细化工厂;异丙苯过氧化氢:工业级,天津阿克苏过氧化物有限公司;硅烷处理剂:KH一550,南京曙光化工厂;铜网,铁网,不锈钢网,铍镆合金网:市售.1.2设备与仪器100t压力成型机:YX一100型,上海伟力机械厂:高压水切割机:DWJ—A一2
4、型,南京大地水刀有限公司;电子拉力试验机:SINTECH2/DL型,美国MTS公司;.动态材料试验机:Instron8032型,英国Instron公司.1.3试样制备按照一定的玻纤质量分数(一般在45%一50%)计算所需玻纤织物的层数,将树脂,固化剂,引发剂按一定比例配制树脂混合液涂刷到玻纤织物上,再在织物一侧或两侧铺上一层金属网,然后放入100t压力成型机上成型,垫片厚度3.5mm,在压力5—10MPa,温度120—150oC下固化60min,取出板材,在高压水切割机上分别按照标准要求加工拉伸试样,弯曲试样.空白试样不加金属网.1.4性能测试
5、拉伸性能按GB1447—2000测试;弯曲性能按GB1449—2005测试;阻燃性能按GB2406—1993测试;电磁兼容性能表征采用频谱分析仪,结合信号源和天线,按GB12190—1990测试,测试示意图见图1——被测材r信号源卜_——一天线图1电磁屏蔽效能测试不葸图2结果与讨论2.1复合材料的力学性能在复合材料中引入相应的金属网,金属网经过一定的表面处理,复合材料的力学性能基本上不受影响,表1列出各种复合材料的性能对比.在复合材料中引入金属网,由于金属表面和复收稿日期:2007-01-20杨世泽:玻纤增强树脂基复合材料电磁兼容性能研究l3表
6、l复合材料的力学性能和阻燃性能配方项目01234#拉伸强度/MPa521.O5l5.8522.65l8.5523.1拉伸弹性模量/GPa22.O23.524.423.523.6弯曲强度/MPa692.0702.6698.5679.0692.0弯曲弹性模量/GPa22.324.323.123.722.9氧指数/%28.529.428.73O.129.6注:其中0为不加金属网,1为加铜网.2为加铁网,3为加不锈钢网,4为加铍镆合金网,金属网的孔径均为49tLm(300目)合材料之间存在界面效应,会影响金属网与树脂基体之间的粘接强度,因此,金属网一般
7、要采用偶联剂处理,以改善金属表面的界面性能,提高其与树脂基体的粘接强度,尤其像铜网,不锈钢网等惰性界面,表面处理更为重要.根据复合材料基体的性能,采用KH一550偶联剂对金属网表面进行处理.由表1可以看出,金属网经过合适的界面处理,然后引入到复合材料中,复合材料的力学性能不会受到影响.2.2复合材料的电磁兼容性能复合材料的电磁兼容性能有其理论基础J,设波垂直入射到屏蔽材料上,同时屏蔽表面任一点场的矢量E.+平行于构成网的金属丝中的一群并垂直于另一群.与E.+垂直的金属丝影响甚微,可以忽略不计,与E,+平行的金属丝中有电流产生,这些电流的磁场在靠
8、近金属丝处与沿密实屏蔽断面均匀分布的电流所产生的均匀磁场极不相同,如图2所示.信号源li_干]_干]_干_一=二二====二==二==二_l(a)(b
