CN102248732A - 透波-防热叠层材料的制备方法 - Google Patents

透波-防热叠层材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种透波-防热叠层材料的制备方法，其特征在于以下步骤：将石英纤维增强复合材料进行机械加工和表面防潮处理；将石英纤维复合隔热材料进行机械加工和表面憎水处理；制备高温陶瓷胶；分别将制得的石英纤维增强复合材料和石英纤维复合隔热材料的粘结面上均匀的涂覆上高温陶瓷胶，然后将其粘结在一起，进行干燥固化。透波隔热性能好，在1～18GHz范围内透波率均大于70％，热面温度在300～1700℃，冷面温度在室温～100℃。

Description

透波-防热叠层材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种透波-防热叠层材料的制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
航空航天透波材料是保护飞行器在恶劣环境条件下通讯遥测、制导、引爆等系统正常工作的一种多功能介质材料，在各种飞行器无线电系统中得到了广泛应用。随着飞行器飞行马赫数不断提高和飞行时间的不断增长，对天线罩、天线窗工作温度的要求也越来越高，因此高温透波材料成为研究重点。高温透波材料一般应满足以下要求：优良的电性能，介电常数ε和损耗正切值tgδ都要小；高温下保持足够的机械强度和适当的弹性模量；良好的热冲击和耐热性；经得起雨蚀、辐射等环境条件；可生产性和经济性。石英纤维从20世纪30年代起应用于空间飞行器和军用飞机，它对雷达频率的透过性比玻璃纤维更好，在100MHz～100GHz内石英纤维的介电常数保持不变，介质损耗正切的变化也非常小，仅从2×10-4变化到4.5×10-4并且介电性能随温度变化较小，是最理想的的宽频透波增强材料。石英纤维增强二氧化硅基复合材料是一种耐高温透波复合材料，它克服了单质陶瓷的脆性，具有较高的韧性，在航天航空领域有着广泛的应用前景。但是单纯的石英纤维增强二氧化硅基复合材料难以满足天线窗、天线罩高温使用下时内表面低温(小于100℃)的要求，为了达到透波隔热的要求，天线罩、天线窗采用了双层叠加的结构，在石英纤维增强二氧化硅基复合天线窗、天线罩内表面粘结一定厚度的石英纤维复合隔热材料。
发明内容
根据现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种透波-防热叠层材料的制备方法，将石英纤维增强二氧化硅基复合材料和石英纤维隔热材料采用高温陶瓷胶粘结在一起制备成叠加结构型式的天线罩、天线窗，达到承载-透波-隔热一体化。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种透波-防热叠层材料的制备方法，其特征在于以下步骤：
a、将石英纤维增强复合材料进行机械加工和表面防潮处理；
b、将石英纤维复合隔热材料进行机械加工和表面憎水处理；
c、制备高温陶瓷胶；
d、分别将步骤a和步骤b中制得的石英纤维增强复合材料和石英纤维复合隔热材料的粘结面上均匀的涂覆上步骤c中的高温陶瓷胶，然后将其粘结在一起，进行干燥固化。
其中石英纤维增强复合材料使用液相渗积原位固化工艺制备而成；石英纤维复合隔热材料使用抽压虑工艺制备而成。
步骤a所述的石英纤维增强复合材料经过机械加工后厚度为1～30mm。其中材料所需的形状也由机械加工制备而成。
步骤b所述的石英纤维复合隔热材料经过机械加工后厚度为3～500mm。其中材料所需的形状也由机械加工制备而成。
步骤c所述的高温陶瓷胶其配方的质量分数如下：
Figure BDA0000054781280000021
步骤d所述的干燥固化温度为室温～200℃，干燥时间为10～24h。
步骤d所述的石英纤维增强复合材料和石英纤维复合隔热材料的粘结过程中，局部有空隙、缝隙的位置采用石英纤维棉修补。
本发明的有益效果是：透波隔热性能好，在1～18GHz范围内透波率均大于70％，热面温度在300～1700℃，冷面温度在室温～100℃。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将石英纤维增强复合材料加工至12mm厚，表面进行防潮处理后待用，将石英纤维复合隔热材料加工至6mm厚，表面进行憎水处理后待用。称取石英粉74g，氧化锌4g，氟硅化钠4g，氧化铝2g，硅溶胶10g配制成高温胶。石英纤维增强二氧化硅基复合材料和石英纤维隔热材料粘结面上均匀涂覆高温陶瓷胶，然后将其粘结在一起，局部有空隙、缝隙的位置采用石英纤维棉修补，最后100℃下进行干燥固化10h。制备好的石英纤维防隔热材料外表面温度在500℃，12min后内表面温度在75℃。测试4GHz时的透波率为75.8％。
实施例2
将石英纤维增强复合材料加工至1mm厚，表面进行防潮处理后待用，将石英纤维复合隔热材料加工至15mm厚，表面进行憎水处理后待用。称取石英粉50g，氧化锌10g，氟硅化钠10g，氧化铝10g，硅溶胶20g配制成高温胶。石英纤维增强二氧化硅基复合材料和石英纤维隔热材料粘结面上均匀涂覆高温陶瓷胶，然后将其粘结在一起，局部有空隙、缝隙的位置采用石英纤维棉修补，最后200℃下进行干燥固化20h。制备好的石英纤维防隔热材料外表面温度在500℃，12min后内表面温度无温升。测试12GHz时的透波率为80.8％。
实施例3
将石英纤维增强复合材料加工至30mm厚，表面进行防潮处理后待用，将石英纤维复合隔热材料加工至81mm厚，表面进行憎水处理后待用。称取石英粉85g，氧化锌1g，氧化铝4g，硅溶胶10g配制成高温胶。石英纤维增强二氧化硅基复合材料和石英纤维隔热材料粘结面上均匀涂覆高温陶瓷胶，然后将其粘结在一起，局部有空隙、缝隙的位置采用石英纤维棉修补，最后室温下进行干燥固化24h。制备好的石英纤维防隔热材料外表面温度在1500℃，8min后内表面温度在98℃。测试4GHz时的透波率为70.8％。
实施例4
将石英纤维增强复合材料加工至18mm厚，表面进行防潮处理后待用，将石英纤维复合隔热材料加工至389mm厚，表面进行憎水处理后待用。称取石英粉84g，氧化锌2g，氟硅化钠2g，氧化铝10g，硅溶胶2g配制成高温胶。石英纤维增强二氧化硅基复合材料和石英纤维隔热材料粘结面上均匀涂覆高温陶瓷胶，然后将其粘结在一起，局部有空隙、缝隙的位置采用石英纤维棉修补，最后100℃下进行干燥固化20h。制备好的石英纤维防隔热材料外表面温度在500℃，12min后内表面温度在32℃。测试7GHz时的透波率为78.6％。

Claims (6)

1.一种透波-防热叠层材料的制备方法，其特征在于以下步骤：
a、将石英纤维增强复合材料进行机械加工和表面防潮处理；
b、将石英纤维复合隔热材料进行机械加工和表面憎水处理；
c、制备高温陶瓷胶；
d、分别将步骤a和步骤b中制得的石英纤维增强复合材料和石英纤维复合隔热材料的粘结面上均匀的涂覆上步骤c中的高温陶瓷胶，然后将其粘结在一起，进行干燥固化。
2.根据权利要求1所述的透波-防热叠层材料的制备方法，其特征在于步骤a所述的石英纤维增强复合材料经过机械加工后厚度为1～30mm。
3.根据权利要求1所述的透波-防热叠层材料的制备方法，其特征在于步骤b所述的石英纤维复合隔热材料经过机械加工后厚度为3～500mm。
4.根据权利要求1所述的透波-防热叠层材料的制备方法，其特征在于步骤c所述的高温陶瓷胶其配方的质量分数如下：
Figure FDA0000054781270000011
5.根据权利要求1所述的透波-防热叠层材料的制备方法，其特征在于步骤d所述的干燥固化温度为室温～200℃，干燥时间为10～24h。
6.根据权利要求1所述的透波-防热叠层材料的制备方法，其特征在于步骤d所述的石英纤维增强复合材料和石英纤维复合隔热材料的粘结过程中，局部有空隙、缝隙的位置采用石英纤维棉修补。
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