CN107253853A - 表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法 - Google Patents

表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，该成型方法按照如下方式处理：石英纤维仿形织物预处理；石英纤维仿形织物浸渍复合、干燥；石英纤维仿形织物毛坯的真空浸渍、浓缩一体化复合，干燥；毛坯的高温热处理与机械加工；产品表面成型聚四氟乙烯涂层。本发明在石英陶瓷表面成型的PTFE膜，具有良好的低介电常数、连续的、高阻隔水汽、优秀的高低温稳定性、高耐候性，可实现导弹武器系统用的天线罩、天线窗在恶劣环境贮存下的超低防潮性能。

Description

表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备 方法
技术领域
本发明涉及天线罩防潮涂层技术领域，具体涉及一种表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法。
背景技术
天线罩、天线窗是导弹武器系统结构的重要组成部分，是保护导弹武器系统通讯、遥测、制导、引爆等系统正常工作的关键部件，其必须具备优异的透波、放热、承载和耐候等多种功能。随着导弹武器系统向超高音速方向的不断发展、打击范围和制导精度的不断提高，天线罩、天线窗要能在更加宽泛的频带具有良好稳定的透波性能，更好的抗热冲击性能。由于石英复合陶瓷其较高的孔隙率可降低其基体的介电常数，被广泛应用在天线罩、天线窗上。然而较高的孔隙率，造成其极易吸潮，在石英复合陶瓷表面形成一种水化层，从而严重的影响天线罩、天线窗陶瓷产品的电气性能、抗雨蚀性能。因此在石英复合陶瓷材料表面形成一种连续、稳定、致密化的涂层的尤为重要，不仅保证其良好的透波性能，而且进一步的提高了其抗雨蚀、抗冲刷性能。作为透波材料的防潮涂层，应该具备以下特点：
(1)具备优良的防潮效果，对液态、气态水有明显的阻隔作用，对石英复合陶瓷自身微观结构不存在改性的情况；
(2)具备良好的介电性能，不能明显降低石英复合陶瓷材料的透波性能；
(3)与基体就具有较好的粘接性、有良好的高低温线膨胀性能匹配性；
(4)具备一定的力学性能、耐高温性能和老化性能；
现有的防潮涂层一般采用无机物涂层，无机物涂层的制备一般需较高温度，对基体材料损伤较大。且常常由于涂层及基体的热膨胀系数不匹配，容易开裂和脱落。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，本发明采用石英纤维仿形织物液相浸渍复合硅溶胶，经高温烧结制备石英复合陶瓷材料，再把石英复合陶瓷材料表处理后，把粉状聚四氟乙烯通过预热、真空热喷涂在石英复合陶瓷表面形成一种低介电常数、连续的、高阻隔水汽、优秀的高低温稳定性、高耐候性的保护膜。
为解决上述技术问题，本发明所设计的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将石英纤维仿形织物放入丙酮中进行加热浸泡，然后将石英纤维仿形织物取出进行烘干，烘干后，将石英纤维仿形织物焙烧，然后再次将石英纤维仿形织物放入丙酮进行加热浸泡，之后再次烘干，形成表面经过处理后的石英纤维仿形织物；
步骤2：将表面经过处理后的石英纤维仿形织物置于承装有硅溶胶仿形的不锈钢浓缩工装内，通过减压蒸馏和浓缩一体化复合，最后干燥定型；
步骤3：将干燥定型后的石英纤维仿形织物坯料置于仿形真空浸渍罐内，在真空状态下进行硅溶胶浸渍复合处理；
步骤4：将硅溶胶浸渍复合处理后的石英纤维仿形织物坯料干燥直至石英纤维仿形织物坯料彻底硬化定型；
步骤5：对定型后的石英纤维仿形织物坯料进行热处理，并进行机械加工至产品的设计尺寸，得到石英纤维仿形织物产品；
步骤6：将步骤5得到的石英纤维仿形织物产品表面进行打磨处理，以去除石英纤维仿形织物产品表面附着的硅溶胶颗粒，再用进行毛化处理；
步骤7：将步骤6得到的石英纤维仿形织物产品放入真空固化炉内的转动平台上，先抽真空至-50～-75KPa，待压力稳定后，随炉升温至100～200℃、保温60～90min；
步骤8：使真空固化炉内的转动平台按预设转速旋转，将聚四氟乙烯通过喷枪均匀喷涂在石英纤维仿形织物产品表面，然后随炉升温至200℃～400℃，保温30～60min。
本发明采用石英纤维仿形织物液相浸渍复合硅溶胶，经高温烧结制备石英复合陶瓷材料，再把石英复合陶瓷材料表处理后，把粉状聚四氟乙烯通过预热、真空热喷涂在石英复合陶瓷表面形成一种低介电常数、连续的、高阻隔水汽、优秀的高低温稳定性、高耐候性的保护膜，其特点如下：
1)该制备方法采用仿形的石英纤维织物通过真空液相浸渍硅溶胶、硅溶胶一体化浓缩在具备仿形成型工装内，通过真空减压、水浴加热的方式，可大幅度降低硅溶胶用量，提高石英陶瓷材料的致密化效果，明显较少复合次数，缩短产品生产周期。
2)该成型方法通过先将石英陶瓷材料预热后，在陶瓷表面喷涂一层粉状的聚四氟乙烯(PTFE)，使PTFE在低温状态下呈现一定的半软态，再进行高温处理后提高其流动性使其均匀的包覆在石英陶瓷表面。
3)本发明在石英陶瓷表面成型的PTFE膜，具有良好的低介电常数、连续的、高阻隔水汽、优秀的高低温稳定性、高耐候性，可实现导弹武器系统用的天线罩、天线窗在恶劣环境贮存下的超低防潮性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
一种表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，它包括如下步骤：
步骤1：将石英纤维仿形织物放入丙酮中进行加热浸泡，然后将石英纤维仿形织物取出进行烘干，烘干后，将石英纤维仿形织物焙烧，然后再次将石英纤维仿形织物放入丙酮进行加热浸泡，之后再次烘干，形成表面经过处理后的石英纤维仿形织物；
步骤2：将表面经过处理后的石英纤维仿形织物置于承装有硅溶胶仿形的不锈钢浓缩工装内，通过减压蒸馏和浓缩一体化复合，最后干燥定型；
步骤3：将干燥定型后的石英纤维仿形织物坯料置于仿形真空浸渍罐内，在真空状态下进行硅溶胶浸渍复合处理；
步骤4：将硅溶胶浸渍复合处理后的石英纤维仿形织物坯料干燥直至石英纤维仿形织物坯料彻底硬化定型(石英纤维织物经过首次浸渍复合后，织物表面很软，较容易因自身及外力作用而造成的凹坑、褶皱，这样在后期机械加工时无法加工出来，造成报废)；
步骤5：对定型后的石英纤维仿形织物坯料进行热处理，并进行机械加工至产品的设计尺寸，得到石英纤维仿形织物产品；
步骤6：将步骤5得到的石英纤维仿形织物产品表面进行打磨处理，以去除石英纤维仿形织物产品表面附着的硅溶胶颗粒，再用进行毛化处理；
步骤7：将步骤6得到的石英纤维仿形织物产品放入真空固化炉内的转动平台上，先抽真空至-50～-75KPa，待压力稳定后，随炉升温至100～200℃、保温60～90min(真空压力适中可以使聚四氟乙烯在产品表面形成一种连续的膜，不至于恢复至常压时出现鼓泡、开裂现象，另外，加热的目的是提高预制件的温度，使聚四氟乙烯粉末呈现出半软态，更好的吸附在预制件表面)；
步骤8：使真空固化炉内的转动平台按预设转速旋转，将聚四氟乙烯通过喷枪均匀喷涂在石英纤维仿形织物产品表面，然后随炉升温至200℃～400℃，保温30～60min(进一步加热的目的是使聚四氟乙烯粉末呈现出流态，更好的吸附在预制件表面，另外，通过旋转平台可以更均匀覆盖)；
步骤9：重复步骤8的处理过程1～3次，使石英纤维仿形织物产品表面均匀包覆一层聚四氟乙烯膜。
上述技术方案提供的制备方法，利用聚四氟乙烯本身具有高度的化学稳定性、极强的耐高低温性能、突出的不黏性以及优异的电绝缘性和抗辐射性、极小的吸水率等优势，通过一系列工艺方法使其包覆在多孔陶瓷表面，形成一种低介电常数、连续的、高阻隔水汽、优秀的高低温稳定性、高耐候性的保护膜，从而有效解决石英复合陶瓷天线罩材料在恶劣贮存环境下吸潮致产品电气性能下降的问题。
上述技术方案的步骤1中，石英纤维表面有一层环氧型浸润剂，步骤1通过两次丙酮加热浸泡进行去除，从而实现二氧化硅基体同石英纤维的良好结合，提高材料性能。
上述技术方案的步骤3中，仿形真空浸渍灌可以节省硅溶胶用量，降低成本。另外，真空浸渍可以有效地排出坯料内部空隙里的空气，提高浸渍效果。
上述技术方案的步骤1：将石英纤维仿形织物放入丙酮中热到45～47℃浸泡15～45小时。
上述技术方案的步骤1中：再次将石英纤维仿形织物放入丙酮热到45～47℃浸泡10～15小时。
上述技术方案的步骤3中，将干燥定型后的石英纤维仿形织物坯料置于仿形真空浸渍罐内，在真空状态下进行硅溶胶浸渍复合处理，并通过震动、加热提高浸渍复合效果，进一步的提升坯料致密化程度。
上述技术方案的步骤4中，重复步骤3处理2～4次，将硅溶胶浸渍复合处理后的石英纤维仿形织物坯料干燥直至石英纤维仿形织物坯料彻底硬化定型。
上述技术方案的步骤6中，所述毛化处理采用40～80目的石英砂纸进行处理。毛化处理的目的是增强聚四氟乙烯在陶瓷天线罩的表面结合强度。
上述技术方案的步骤6中，用氮气吹除石英纤维仿形织物产品表面附着的硅溶胶颗粒。
上述技术方案的步骤8中，将白色超细粉状聚四氟乙烯(聚四氟乙烯颗粒直径分布在0.5～5微米)通过喷枪均匀喷涂在石英纤维仿形织物产品表面。
上述技术方案的步骤5中，对定型后的石英纤维仿形织物坯料进行400～800℃的热处理；所述步骤8中，转动平台的预设转速为30转/min(旋转速度过快，粉体容易被甩下来。旋转速度过慢会造成局部喷涂过厚)。热处理的目的是：1、是提高坯料的可加工性；2、提升力学性能。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将石英纤维仿形织物放入丙酮中进行加热浸泡，然后将石英纤维仿形织物取出进行烘干，烘干后，将石英纤维仿形织物焙烧，然后再次将石英纤维仿形织物放入丙酮进行加热浸泡，之后再次烘干，形成表面经过处理后的石英纤维仿形织物；
步骤2：将表面经过处理后的石英纤维仿形织物置于承装有硅溶胶仿形的不锈钢浓缩工装内，通过减压蒸馏和浓缩一体化复合，最后干燥定型；
步骤3：将干燥定型后的石英纤维仿形织物坯料置于仿形真空浸渍罐内，在真空状态下进行硅溶胶浸渍复合处理；
步骤4：将硅溶胶浸渍复合处理后的石英纤维仿形织物坯料干燥直至石英纤维仿形织物坯料彻底硬化定型；
步骤5：对定型后的石英纤维仿形织物坯料进行热处理，并进行机械加工至产品的设计尺寸，得到石英纤维仿形织物产品；
步骤6：将步骤5得到的石英纤维仿形织物产品表面进行打磨处理，以去除石英纤维仿形织物产品表面附着的硅溶胶颗粒，再用进行毛化处理；
步骤7：将步骤6得到的石英纤维仿形织物产品放入真空固化炉内的转动平台上，先抽真空至-50～-75KPa，待压力稳定后，随炉升温至100～200℃、保温60～90min；
步骤8：使真空固化炉内的转动平台按预设转速旋转，将聚四氟乙烯通过喷枪均匀喷涂在石英纤维仿形织物产品表面，然后随炉升温至200℃～400℃，保温30～60min。
2.根据权利要求1所述的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于：所述步骤8后还包括步骤9：重复步骤8的处理过程1～3次，使石英纤维仿形织物产品表面均匀包覆一层聚四氟乙烯膜。
3.根据权利要求1所述的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于：所述步骤1：将石英纤维仿形织物放入丙酮中热到45～47℃浸泡15～45小时。
4.根据权利要求1所述的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于：所述步骤1中：再次将石英纤维仿形织物放入丙酮热到45～47℃浸泡10～15小时。
5.根据权利要求1所述的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于：所述步骤3中，将干燥定型后的石英纤维仿形织物坯料置于仿形真空浸渍罐内，在真空状态下进行硅溶胶浸渍复合处理，并通过震动、加热提高浸渍复合效果，进一步的提升坯料致密化程度。
6.根据权利要求5所述的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于：所述步骤4中，重复步骤3处理2～4次，将硅溶胶浸渍复合处理后的石英纤维仿形织物坯料干燥直至石英纤维仿形织物坯料彻底硬化定型。
7.根据权利要求1所述的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于：所述步骤6中，所述毛化处理采用40～80目的石英砂纸进行处理。
8.根据权利要求1所述的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于：所述步骤6中，用氮气吹除石英纤维仿形织物产品表面附着的硅溶胶颗粒。
9.根据权利要求1所述的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于：所述步骤8中，将粉状聚四氟乙烯通过喷枪均匀喷涂在石英纤维仿形织物产品表面。
10.根据权利要求1所述的表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法，其特征在于：所述步骤5中，对定型后的石英纤维仿形织物坯料进行400～800℃的热处理；所述步骤8中，转动平台的预设转速为30转/min。
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