电子天线罩中改性环氧树脂材料的应用.pdf
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1、塑料助剂2023 年第 2 期(总第 158 期)27电子天线罩中改性环氧树脂材料的应用李芸芸(榆林市榆阳区融媒体中心,榆林 719000)摘要:环氧树脂以其优异的介电性能、黏结性能和力学性能,被广泛应用于电子设备天线罩复合材料中。而潜艇下潜深度不断加大、飞行器飞行速度逐渐加快,也对天线罩材料性能提出了更高要求。文章首先分析了电子设备天线罩对材料各项性能的要求;然后以减小天线罩复合材料的介电常数、损耗角正切值,提高耐高温性为主要目标,对环氧树脂与其复合材料进行改性;最后探究了环氧树脂材料在天线罩中的具体应用,其常作为天线罩基体材料和结构胶用来增强天线罩的力学性能和电磁波穿透性。关键词:天线罩;
2、环氧树脂;材料改性;介电性能;基体材料;结构胶 doi:10.3969/j.issn.1671-6294.2023.02.0007Application of Epoxy Resin Material Modification in Electronic RadomeLi Yunyun(Media Convergence of Yuyang District in Yulin City,Yulin 719000,China)Abstract:Epoxy resin is widely used in radome composites for electronic equipment due
3、to its excellent dielectric,bonding and mechanical properties.With the increase of submarine diving depth and the acceleration of aircraft flying speed,higher requirements are put forward for radome material performance.First,the performance requirements of radome for electronic equipment were analy
4、zed.Then,the epoxy resin and its composites were modified to reduce the dielectric constant and the tangent value of loss angle of radome composite and to improve the high temperature resistance.Finally,the concrete application of epoxy resin in radome was studied.It is often used as the base materi
5、al and structural adhesive to enhance the mechanical properties and electromagnetic wave penetration of radome.Keywords:radome;epoxy resin;material modification;dielectric properties;matrix material;structural adhesive收稿日期:2022-02-16天线罩是一种保护电子设备或天线系统不受损害的结构物,可缓解其工作环境中的高温暴晒、雨水侵蚀以及太阳辐射等不利因素。如今,天线罩的应用领
6、域不断增多,需要承受的环境条件更加严格,这些都促使天线罩材料向着性能更优的方向发展。环氧树脂以其众多应用优势被广泛应用于天线罩复合材料中,但其要想成为高性能的天线罩材料还需进一步改性,以降低复合材料的介电常数和介电损耗角正切值,提升其耐高温性能等,使环氧树脂复合材料无论是作为天线罩树脂基体材料还是黏接用结构胶,都能良好地满足天线罩较高的使用需求。塑料助剂2023 年第 2 期(总第 158 期)281天线罩材料性能要求1.1介电性能介电性能是对天线罩进行综合评价的重要指标之一,常用介电常数和介质损耗来表示。介电常数为,介质损耗角为,介质损耗可反映出元件因发热而损耗的电能,同时发热也会影响元件的
7、工作性能。为减少介质损耗,介电损耗角正切值 tan 越小越好。一般来说,高性能的材料介电性能要求较高,介电常数 要小于 10,损耗角正切值 tan 要小于 0.01。天线罩设计与生产方面对材料的介电损耗提出了较高要求1。1.2热性能天线罩的工作环境通常较为恶劣,需要为电子设备或天线抵挡高温和太阳辐射,因此天线罩所用材料的耐高温性能要突出、热膨胀系数要小,同时在高温条件下,要有较好的介电性能和稳定的力学性能。导弹在高速飞行过程中和空气摩擦迅速升温,致使天线罩承受极高的热应力,如果天线罩所用材料的热性能达不到要求,会出现材料变形甚至损毁的现象,带来巨大安全隐患2。1.3力学性能作为承载材料,天线罩
8、无论是对导弹系统还是对潜艇雷达系统进行保护,都需要具备较好的刚性和超高的硬度,抵抗压力保障天线罩立体空间。导弹在飞行过程中,雷达天线罩需要承受较大的剪力和轴向力。潜艇在深潜过程中,天线罩要有足够的抗水压能力。因此,具备较高力学性能的材料制作而成的天线罩,才能较好地保证系统机械的稳定性。1.4耐环境性天线罩工作环境中存在众多影响其外观完整性与使用寿命的因素。天线罩所用材料需要应对多种恶劣复杂的环境,抵挡雨水的冲刷、粒子侵蚀、太阳辐射。高空中,粒子云的撞击会改变天线罩的表面形状,甚至影响其结构性能。因此,材料要具备较好的耐环境性,以避免材料的分层破坏或电子设备损坏。1.5其他性能天线罩所用材料多为
9、复合材料,因此其要具备基础的质轻、密度小性能,还要能够与金属部件良好衔接,也要易加工成型,满足电子设备和天线的使用需求3。2环氧树脂材料改性研究环氧树脂材料长期工作温度在 110,密度为1.30 g/cm3,弯曲强度为97 MPa,弯曲模量为3.8 GPa,在 10 GHz 条件下,介电常数 为 3.25.0,损耗角正切值 tan 为 0.0100.019。但是作为高性能的天线罩材料,环氧树脂的各项性能还需要进行提升。可从环氧树脂种类、固化剂类型、添加剂组分、增韧方式方面进行改进得到天线罩材料的环氧树脂材料配方。环氧树脂复合材料的主要成分如表 1 所示。表1环氧树脂复合材料主要成分Tab.1M
10、ain components of epoxy resin composite material主要成分类别树脂缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、脂肪族类、脂环族类、缩水甘油胺类等固化剂酸性类固化剂:酸酐、三氟化硼及络合物等;碱性类固化剂:脂肪胺类、芳香族二胺类、双氰胺类、咪唑类、改性胺类等增韧剂液体橡胶类、热塑性弹性体类、核壳聚合物粒子、刚性粒子类等其他添加剂活性或非活性稀释剂、固化促进剂和硅烷偶联剂、耐热或促变填料等2.1增韧改性普通的环氧树脂复合材料,往往由于质地脆弱和抗冲击性能差而容易开裂,无法用于电子设备天线罩中。如表 1 所示增韧剂,可采用液体聚硫橡胶材料来增强环氧树脂复合材料的韧度,在
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