环境因素对玻璃纤维增强环氧树脂基透波复合材料性能的影响.pdf

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1、工程塑料应用2010年，第38卷，第l0期环境因素对玻璃纤维增强环氧树脂基透波复合材料性能的影响刘凯陈斌戴剑雄朱杉(北京航空航天大学，北京100083)(空军驻山东地区军事代表室，济南250023)摘要采用实验手段模拟环境因素对玻璃纤维增强环氧树脂基透波复合材料性能的影响。结果表明，复合材料的介电性能受相对湿度的影响较大，但对温度和频率具有较好的稳定性；高低温交变和光照对复合材料力学性能的破坏较小，湿热条件对复合材料力学性能的影响较大；高低温交变和光照对复合材料线膨胀系数影响很小，水煮使复合材料线膨胀系数有较大提高。关键词环境因素环氧树脂透波

2、复合材料性能影响透波复合材料作为一种集结构、透波于一体的热膨胀仪：DIL402PC型，德国耐驰仪器制造有多功能材料，主要应用于航空、航天、电子电气、军事限公司。雷达等领域。其使用环境比较复杂，常常要受到雨1．3试验方法蚀、高低温交替变化、紫外线辐射等环境因素的影(1)水煮试验响，造成材料透波性能下降、强度损失及尺寸变形等将按力学性能测试标准试样放入IO0~C沸水中问题。因此，为了高效、可靠的起到透波作用，除了连续水煮200h，测试力学性能变化。要求材料自身具有良好的介电性能和力学性能外，(2)高低温交替变化试验还要求具有较强的耐环境能力。以5

3、℃／rain的升温速率将复合材料试样从室温透波复合材料在潮湿、温度、阳光照射、氧及臭升至70~C，保温10h后降温至一55~C，然后在氧、生物、压应力等自然环境下，都会发生不同程度一55℃下保留10h完成一个交变循环。20个循环的老化、降解和失效⋯。在环境因素的作用下，透后进行力学性能测试。波复合材料中的树脂基体发生降解断裂，导致其介(3)光照试验电性能、力学性能和线膨胀系数发生变化。其中温采用辐射强度为1．60×10J／(m。·h)的氙灯度、潮湿、电磁频率和光照等环境因素对透波复合材对复合材料试样持续照射30d，然后进行力学性能料的介电性能

4、、力学性能和线膨胀系数影响较为显测试。著。笔者主要研究了湿度、温度、频率、光照等因素1．4性能测试对玻璃纤维增强环氧树脂基透波复合材料介电性(1)介电性能能、力学性能和线膨胀系数的影响，以期为该透波复介电参数用介电性能测试仪测试。介电参数的合材料更好地应用提供科学依据。频率特性测试中测试条件为室温、相对湿度42％，1实验部分测试频率范围为1～15GHz。介电参数的温度特性1．1主要原材料测试中测试频率为10GHz，相对湿度为42％，温度玻璃纤维增强环氧树脂基透波复合材料：自制。范围为15～200℃。1．2主要设备、仪器(2)力学性能烘箱：WH

5、T4／120型，英国Lenton公司；拉伸强度按GB1446—2005测试，加载速率为电子分析天平：FA2004型，上海精密仪器仪表2mm／min；弯曲强度按GB1446—2005测试，加载有限公司；速率为5mm／min；层间剪切强度按GB／T1450．1—高低温试验箱：GDW一100型，常州中捷实验仪2005测试，加载速率为1mm／min。以上力学性能器制造有限公司；测试结果均为5根有效试样的平均值。介电性能测试仪：TH2818型，常州同惠电子有(3)线膨胀系数测试限公司；线膨胀系数按GB1036—2008测试，温度范围电子万能试验机：CM

6、T4304型，深圳新三思计量技术有限公司；收稿日期：2010．07-27刘凯，等：环境因素对玻璃纤维增强环氧树脂基透波复合材料性能的影响65为室温～300℃，升温速率为10~／min，测试在Ar电常数随温度升高而增大。当温度升高到某一值气氛中进行。时，介质热运动的动能很大，取向极化松弛完全跟得2结果与讨论上频率的变化，此时介电常数由最大值开始变小。2．1环境因素对透波复合材料介电性能的影响同时由于热运动增大使偶极取向程度降低，取向极(1)相对湿度化质点数目减少，导致介电常数随之下降。温度继图1示出相对湿度对玻璃纤维增强环氧树脂基续升高，介电常

7、数趋于稳定J。从整个温度范围内透波复合材料介电性能的影响。来看。介电常数的最大变化率约为1．5％，因此介电常数具有良好的温度特性。由图2还可看出，复合材料的介电损耗角正切随温度升高而增加。这是由于随温度升高，所激活耀的自由载流子引起的电导电流增加所致，电导电流随介质温度的升高按指数规律增加，当温度足够高时，可能成为主要的损耗。介电损耗角正切在整个温度范围内最大变化率约为15％，因此损耗角正相对湿度／％切值对温度的稳定性相对较差。图1相对湿度对复合材料介电性能的影响(3)频率由图1可以看出，随着相对湿度的增加，复合材室温下频率对玻璃纤维增强环氧

8、树脂基透波复料的介电常数与损耗角正切值均呈上升趋势。当相合材料介电性能的影响如图3所示。对湿度由25％变化到85％时，介电常数值由3．20变为3．52，增大了10％