导电涂料正在复合资料雷达指标特点管制中的使用

By | 2020年7月28日

建材网张天才1,王永凤1,冯利军1,张凯2,邓爱明1,陈亮1,王运奇3
  
  (1.中国兵器工业第五九研究所,重庆400039;2.中国工程物理研究院,绵阳621900;3.66184部队,保定074200)
  
  摘要:以水性聚氨酯为粘结剂,短切碳纤维为导电填料,制备了系列不同电阻率的导电涂料,研究了导电涂料中碳纤维对表面电阻率、雷达波透过率及RCS的影响,并通过调节涂层碳纤维含量实现了对复合材料外形伪装诱饵RCS的控制。实验结果表明,导电涂料具有优异的雷达波反射特性,可应用于装备伪装领域假目标RCS控制、复合材料包装箱电磁屏蔽以及装备防静电包装。
  
  关键词:导电涂料;复合材料;透波材料;RCS控制
  
  中图分类号:TB484.3;TB487文献标识码:A文章编号:1001-3563(2012)03-0142-04
  
  树脂基复合材料具有质轻、比强度高、耐腐蚀、耐老化、高性价比、成型工艺简便等优点,在假目标伪装、装备包装箱以及导弹、火箭炮壳体上有广泛的应用。由于传统的树脂基复合材料介电常数小,属于绝缘材料,透波率较高,存在以下问题:在装备假目标伪装领域,与真实金属目标雷达目标特性相差较大,容易被敌方雷达识别,达不到“隐真示假”的目的;在装备包装箱中,复合材料的透波性能导致了包装箱内武器的雷达信号特征几乎完全暴露于探测仪器中,其雷达散射截面往往比包装箱本身的雷达散射截面要大得多,在集结阵地堆放或调动运输过程中易于被识别发现[1];在导弹、火箭炮壳体应用中,当电磁波穿透武器系统的敏感器件时,极易使指挥控制系统失效或指令错误,或使火工品、弹药、电爆装置、电子引信等在电磁能量的作用下发生燃烧爆炸,严重影响武器装备的安全和使用性能[2],因此,对树脂基复合材料进行表面处理,使其具有金属的导电性和微波不透过性,是复合材料在军事领域应用过程中的研究重点。
  
  导电涂料具有成本低、导电性好、应用方便等特点,是实现复合材料表面金属化的一种有效技术途径。常用的导电涂料主要是以复合法制得的,一般由合成树脂、导电填料和溶剂配制而成,将其涂覆于基材表面形成一层固化膜,从而产生导电效果。在导电涂料中,导电性填料一般是金、银、铜、镍等金属粉末和炭黑、石墨等非金属粉末以及导电纤维类。金粉的导电性较高,化学稳定性好,但价格昂贵,以致使用受到限制;银粉的导电性也很优良,价格较金粉低,配胶后易沉淀,有“迁移”现象,应用较为普遍;铜、镍的性能与银相近,价格比银低得多,但易氧化,导电性不稳定,耐久性差;炭黑、石墨粉末作为导电填料,其分散性好,价格低廉,但导电性较差;碳纤维、金属纤维等导电性较好,分散较为困难,应用不便,但纤维在涂料中添加量小,解决好施工工艺性,则具有较好的应用前景[3]。以水性聚氨酯为粘结剂,短切碳纤维为导电填料,制备不同电阻率的导电涂料,研究碳纤维含量对涂层表面电阻率、雷达波透过率及RCS的影响,实现对复合材料外形伪装诱饵RCS的控制。
  
  1试验
  
  1.1主要原材料
  
  水性聚氨酯乳液(上海思盛化学),固含量为30%,pH值为6;短切碳纤维(市售),碳质量分数≥96%,直径为21μm;高岭土、轻钙为市售产品;分散剂、消泡剂、成膜助剂等助剂均为国产。
  
  1.2导电涂料制备
  
  将水性聚氨酯乳液加入分散桶中,向其中加入钛白粉、轻钙以及分散剂、成膜助剂、部分消泡剂和部分去离子水,用高速分散机分散均匀;再将碳纤维加入分散液中,搅拌时缓慢加入剩余的消泡剂和去离子水,分散30min以上,直至纤维在分散液中均匀分布。导电涂料的基本配方见表1。

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  表1导电涂料基本配方

  1.3复合材料导电试板制备
  
  将碳纤维质量分数为0~10%的导电涂料喷涂于180mm×180mm×2mm的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料试板上,待实干后测试表面电阻率和RCS。

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