CN105198470A - 一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料，其由铝酸硅纤维布、固化剂、填料和适量水组成,所述固化剂为硅酸钠和氟硼酸锌，其中，硅酸钠与氟硼酸锌的重量配比为8-10:10-2。

Description

一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种透波材料，特别涉及一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料及其制备方法。

背景技术

透波材料是保护航天飞行器在恶劣条件下通讯、遥测、制导系统能够正常工作的一种功能材料。航天透波构件主要分为天线窗和天线罩。天线窗一般位于飞行器的侧面，天线罩位于飞行器的头部。与常规的透波材料相比，对于高超音速透波材料不但具有较低的介电常数，较高的透波率，而且还要有高强的力学性能，能承受高温环境的剧烈冲击，适应耐烧蚀性。现有的透波材料如陶瓷基透波材料，氮化硅纤维复合透波材料，石英纤维透波材料，磷酸基透波材料，硅酸基透波材料以及聚四氟乙烯透波材料等等，一般都具有优良的力学性能，介电性能和耐高温抗热震性能。但其共同点是制备工艺相对都比较复杂，要经过制浆料、球磨混料，烘干、造粒、成型、烧结或将原料制成凝胶后，经干燥、球磨、干压、成型并在惰性气体保护下，经过1800℃左右的高温数小时的保温时间，进行冷却后再研磨等工艺。操作复杂，制备时间长，能耗大，成本高，不适合大批量生产。为此本发明一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料采用激光热处理的制备工艺来实现本发明的技术效果。

发明内容

本发明提供一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料及其制备方法。该材料具有良好的力学性能，介电性能和耐高温抗热震性能，在波长1-100mm范围的透波率高达80％以上，制备工艺简单，操作方便，实用性强，成本低，适宜批量制备各种形状结构的天线窗和天线罩。

本发明的一个技术方案为一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料，其由铝酸硅纤维布、固化剂、填料和适量水组成。

进一步地，所述固化剂为硅酸钠和氟硼酸锌，其中，硅酸钠与氟硼酸锌的重量配比为8-10:10-2。

进一步地，所述填料为二氧化铈和二氧化锆粉状物,颗粒度为200～250目,两者重量配比为1-2:1-5。

进一步地，所述硅酸铝纤维布含有90％的二氧化硅。

本发明的另一个技术方案为一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料的制备方法，包括以下步骤：

A将固化剂硅酸钠，氟硼酸锌按8－10：1－2的重量配比计量好，放入容器中，在机械搅拌下混合均匀为胶体溶液，搅拌速度40-60rn/min；

B将二氧化铈和二氧化锆按1-2:1-5的重量配比计量好,并混合均匀；

C将步骤A制备的胶体溶液与2步骤制备混合粉状物按5:1-1.5的重量比在机械搅拌下混合均匀,搅拌速度40-60rn/min,再缓慢加入适量的水搅拌1.5-2h,调整粘度,用涂-4粘度杯测量粘度值为14-18S,从而得到透波浆料；

D将一定尺寸的硅酸铝纤维布平铺在玻璃板上,在纤维布上均匀刷涂或滚涂步骤C制备的透波浆料,厚度0.5-1.0mm，如此交替平铺硅酸铝纤维布和涂装透波浆料各3层,制成硅酸铝复合透波坯板料；

E将步骤D制备的硅酸铝纤维复合透波坯板料进行激光热处理得到一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料，其中激光热处理的激光功率为1-1.2kw，离焦量为236-27.5mm，扫面速度为20mm/s。

本发明所具有的有益效果：

1)有良好的力学性能，介电性能和耐高温抗热震性能，在波长1-100mm范围的透波率高达80％以上，制备工艺简单，操作方便，实用性强，成本低。

2)使用耐热柔软的特种晶体纤维织物，SiO₂含量在90％以上，从而使硅酸铝纤维复合透波材料具有耐高温作用。

3)采用激光热处理的制备工艺，强化材料表面，使其耐磨、耐高温、耐腐蚀。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

具体实施方式

一种耐高温硅酸铝复合透波材料由硅酸铝纤维布、固化剂、填料和适量水组成。硅酸铝纤维布选用淄博耀星耐火保温材料有限公司型号为YXGX-308A3的硅酸铝纤维布，此为耐热柔软的特种晶体纤维织物，sio2含量在90％以上，具有优秀的耐热性，可长期在900℃以下使用，瞬间耐热温度达1400℃，有优良的化学稳定性和良好的介电性，其断裂强度，径向1200N，纬向800N。

所述固化剂为硅酸钠(Na2o·nsio2)和氟硼酸锌[Zn(BF4)2·6H2O],硅酸钠与氟硼酸锌的重量配比为8～10:10～2,硅酸钠又名水玻璃,俗称泡花碱,选用二氧化硅和氧化钠摩尔比(称模数)大于3的中性液体。

所述填料为二氧化铈(CeO2)和二氧化锆(ZrO2)粉状物,颗粒度为200～250目,两者重量配比为1-2:1-5。

实施例1

1、取硅酸钠8重量份，氟硼酸锌2重量份，于容器中；在转速为40rn/min下搅拌均匀为胶体溶液。

2、取二氧化铈和二氧化锆各1重量份，混合后加入上述胶体溶液中，继续搅拌下，缓慢加入适量的水，调整粘度，搅拌1.5h停止搅拌。

3、取出搅拌后的粘性液体用涂-4粘度杯，测量物料20℃时的粘度为16.2S，此为透波浆料。

4、将一定尺寸的硅酸铝纤维布平铺在玻璃板上，在纤维布上均匀刷涂3制备的透波浆料厚度为1.0mm，如此交替平铺硅酸铝纤维布和涂刷透波浆料各3层，制成硅酸铝纤维复合透波坯板材料。

5、将4制备的硅酸铝纤维复合透波坯板料进行激光热处理，得到一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料。

实施例2

1、取硅酸钠10重量份，氟硼酸锌1重量份，于容器中在转速为60rn/min下搅拌均匀为胶体溶液。

2、取二氧化铈1重量份，二氧化锆2.15重量份，混合后加入上述胶体溶液中，继续搅拌下，缓慢加入适量的水，调整粘度，搅拌2h停止搅拌。

3、取出搅拌后的粘性液体用涂-4粘度杯测量物料20℃时的粘度为17.8s，此为透波浆料。

4、将一定尺寸的硅酸铝纤维布平铺在玻璃板上，在纤维布上均匀滚涂3制备的透波浆料，厚度为0.5mm，如此交替平铺硅酸铝纤维布和滚涂透波浆料各3层制成硅酸铝纤维复合透波坯板料。

5、将4制备的硅酸铝纤维复合透波坯板料进行激光热处理，得到一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料。

实施例3

1、取硅酸钠9重量份，氟硼酸锌1.5重量份，于容器中；在转速为50rn/min下搅拌均匀为胶体溶液。

2、取二氧化铈2重量份，二氧化锆5重量份，混合后加入上述胶体溶液中，继续搅拌下，缓慢加入适量的水，调整粘度，搅拌1.5h停止搅拌。

3、取出搅拌后的粘性液体用涂-4粘度杯，测量物料20℃时的粘度为18.4S，此为透波浆料。

4、将一定尺寸的硅酸铝纤维布平铺在玻璃板上，在纤维布上均匀刷涂3制备的透波浆料厚度为0.8mm，如此交替平铺硅酸铝纤维布和涂刷透波浆料各3层，制成硅酸铝纤维复合透波坯板材料。

5、将4制备的硅酸铝纤维复合透波坯板料进行激光热处理，得到一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料。

实施例4

1、取硅酸钠8重量份，氟硼酸锌1重量份，于容器中；在转速为45rn/min下搅拌均匀为胶体溶液。

2、取二氧化铈2重量份，二氧化锆1重量份，混合后加入上述胶体溶液中，继续搅拌下，缓慢加入适量的水，调整粘度，搅拌1.5h停止搅拌。

3、取出搅拌后的粘性液体用涂-4粘度杯，测量物料20℃时的粘度为16.8S，此为透波浆料。

4、将一定尺寸的硅酸铝纤维布平铺在玻璃板上，在纤维布上均匀刷涂3制备的透波浆料厚度为1mm，如此交替平铺硅酸铝纤维布和涂刷透波浆料各3层，制成硅酸铝纤维复合透波坯板材料。

5、将4制备的硅酸铝纤维复合透波坯板料进行激光热处理，得到一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料。

实施例透波材料测试技术指标见下表

Claims (5)

1.一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料，其特征在于：

其由铝酸硅纤维布、固化剂、填料和适量水组成。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料，其特征在于：所述固化剂为硅酸钠和氟硼酸锌，其中，硅酸钠与氟硼酸锌的重量配比为8-10:10-2。

3.根据权利要求1或2所述的一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料，其特征在于：所述填料为二氧化铈和二氧化锆粉状物,颗粒度为200～250目,两者重量配比为1-2:1-5。

4.根据权利要求3所述的一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料，其特征在于：所述硅酸铝纤维布含有90％的二氧化硅。

5.一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

A将固化剂硅酸钠，氟硼酸锌按8－10：1－2的重量配比计量好，放入容器中，在机械搅拌下混合均匀为胶体溶液，搅拌速度40-60rn/min；

B将二氧化铈和二氧化锆按1-2:1-5的重量配比计量好,并混合均匀；

C将步骤A制备的胶体溶液与2步骤制备混合粉状物按5:1-1.5的重量比在机械搅拌下混合均匀,搅拌速度40-60rn/min,再缓慢加入适量的水搅拌1.5-2h,调整粘度,用涂-4粘度杯测量粘度值为14-18S,从而得到透波浆料；

D将一定尺寸的硅酸铝纤维布平铺在玻璃板上,在纤维布上均匀刷涂或滚涂步骤C制备的透波浆料,厚度0.5-1.0mm，如此交替平铺硅酸铝纤维布和涂装透波浆料各3层,制成硅酸铝复合透波坯板料；

E将步骤D制备的硅酸铝纤维复合透波坯板料进行激光热处理得到一种耐高温硅酸铝纤维复合透波材料，其中激光热处理的激光功率为1-1.2kw，离焦量为236-27.5mm，扫面速度为20mm/s。