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天线罩用耐高温透波涂料的制备及机理研究

白天  
【摘要】:超音速飞行器在大气高速飞行中,气动热非常严重,飞行器表面温度甚至可达到2000℃。此时飞行器天线罩内部仪器很难正常工作,因此研制一种天线罩防热涂层保护天线罩及其内部仪器,在一个较低温度下工作非常必要。 环氧树脂以及有机硅树脂均具有较好的耐高温消融性能,本文主要采用nano-SiO_2、氰酸酯树脂、氢氧化镁、有机磷酸酯、nano-SiC、nano-Si3N4以及芳纶纤维对有机硅树脂与环氧树脂体系改性,制备出复合本项目需求的天线罩用耐高温透波涂料。 论文研究了消融涂料机理,确定了耐高温涂料体系的耐高温涂料涂料体系组成;互穿聚合物网络(IPN)是当前科技界的前沿课题,论文研究了IPN互穿网络机理、结构、亚稳态相图与表征,制备了有机硅/环氧IPN树脂体系;研究了有机硅树脂与环氧树脂的固化反应动力学理论以及固化的松弛与转变理论,研制了有机硅/环氧树脂固化体系;论文研究了nano-材料的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应以及分散理论,从而对nano-材料进行改性;研究了涂料增强剂的增强机理,确定涂料体系的增强剂。 根据以上的理论研究,采用有机硅树脂与环氧树脂改性制得具有较好耐高温性能与机械性能的有机硅环氧涂料体系,形成IPN互穿网络结构;再通过氰酸酯树脂对有机硅环氧涂料改性,制备具有较好介电性能的耐高温有机硅环氧氰酸酯涂料体系;引入nano-SiO_2作为涂料固化体系的交联点。 在此基础上,向涂料体系中添加阻燃剂、增强剂等进一步提高涂料的耐高温性能。采用有机磷酸酯改性nano-氢氧化镁阻燃剂,制备高性能阻燃剂添加至涂料体系内,提高涂料涂层的阻燃性能;同时向涂料添加nano-SiC与nano-Si3N4两种nano-粒子,使涂料在高温下生成SiC-Si3N4复合粒子与涂料中游离基形成交联网络,大幅增强涂料涂层的耐高温性能;向涂料体系中添加芳纶纤维,让涂料IPN互穿网络与芳纶纤维互混,进一步促进涂层交联性与柔韧性,让涂层具在具有较高硬度的同时还具有较好的柔韧性。涂料体系的I200达到49.5s,耐高温性能大幅提升,涂层在1-18GHz范围内透波率大于80%;涂料涂层介电常数在1-18GHz范围内均小于3,介电损耗在大部分频率范围内均小于10-3;涂层硬度为6H,柔韧性为1mm,附着力为一级。


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