本發(fā)明涉及一種防潮透波石英纖維/磷酸鹽陶瓷復(fù)合材料制備方法，屬于陶瓷復(fù)合材料制備方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磷酸鹽聚合物材料具有制備溫度低、類(lèi)似樹(shù)脂液體的流變學(xué)行為，同時(shí)低密度(1.8～2.8g/cm3)、較高的機(jī)械強(qiáng)度、極低的熱膨脹系數(shù)(2～6×10～6/K)、較高的耐熱溫度以及良好的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性和高溫抗氧化等特點(diǎn)，可滿(mǎn)足多種特殊功能的要求，廣泛應(yīng)用于各種火箭、導(dǎo)彈等航天飛行器天線(xiàn)罩，也是制備高性能纖維復(fù)合材料(FRP)較理想的基體材料。例如所研制的石英纖維增強(qiáng)磷酸鉻鋁復(fù)合材料固化成型溫度為170℃，使用溫度為1200℃，彎曲強(qiáng)度可達(dá)120MPa，可用作導(dǎo)彈天線(xiàn)罩；最新開(kāi)發(fā)的高溫?zé)o定型的磷酸鋁材料(CerablakTM)，其密度低(2.1g/cm3)、熱導(dǎo)率低(1～1.5W/mK)、使用溫度高達(dá)1400℃，滿(mǎn)足下一代高超音速飛行器的需求；所研制的碳化硅纖維增強(qiáng)磷酸鋁復(fù)合材料，在X波段可實(shí)現(xiàn)高效吸波效果，同時(shí)密度低，密度僅為1.83～2.05g/cm3、彎曲強(qiáng)度高達(dá)271MPa。由此可見(jiàn)，磷酸鹽聚合物為制備低密度、耐腐蝕、高性能的纖維復(fù)合材料提供了一條新途徑。磷酸鹽聚合物復(fù)合材料應(yīng)用過(guò)程中遇到的最大問(wèn)題為其介電常數(shù)高、且高吸潮特性，這嚴(yán)重影響復(fù)合材料的存放周期以及服役穩(wěn)定性，需要對(duì)其進(jìn)行低介電和防潮處理。然而，由于該系材料的應(yīng)用敏感性和保密性較高，相關(guān)處理技術(shù)并未有報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，即磷酸鹽聚合物復(fù)合材料應(yīng)用過(guò)程中遇到的最大問(wèn)題為其介電常數(shù)高、且高吸潮特性，這嚴(yán)重影響復(fù)合材料的存放周期以及服役穩(wěn)定性，需要對(duì)其進(jìn)行低介電和防潮處理。進(jìn)而提供一種防潮透波石英纖維/磷酸鹽陶瓷復(fù)合材料制備方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種防潮透波石英纖維/磷酸鹽陶瓷復(fù)合材料制備方法，其步驟為：
步驟1、配置磷酸鋁溶液：將鋁鹽引入到磷酸水溶液中，設(shè)置水浴溫度為60～100℃，促進(jìn)鋁鹽的溶解，并獲得透明磷酸二氫鋁水溶液，磷酸二氫鋁水溶液中，磷酸二氫鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40～80wt.％；
步驟2、配置含一種或兩種氮化硅、氮化硼、氧化鋁或氧化硅的陶瓷顆粒料漿，以乙醇或甲醇為溶劑，以含氟硅烷為分散劑；其中含氟硅烷為PFTS(C8F13H4SiCl3)、PFOTES(C14H19F13O3Si)、FAS(C8F13H4Si(OCH2CH3)3)或PTES(C14H19F15O3Si2)其中的一種或者幾種的混合，陶瓷顆粒料漿中氟硅烷的含量為0.1～20wt.％；
步驟3、將步驟1獲得的磷酸二氫鋁水溶液加入到步驟2中獲得的陶瓷顆粒料漿中，繼續(xù)球磨得到陶瓷顆粒/磷酸鋁復(fù)合陶瓷料漿，所述陶瓷顆粒/磷酸鋁復(fù)合陶瓷料漿中，磷酸鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～40wt％，陶瓷顆粒含量為20～50wt％；
步驟4、采用振動(dòng)成型，使步驟3獲得的陶瓷顆粒/磷酸鋁復(fù)合陶瓷料漿充分浸漬石英纖維布，其中振動(dòng)振幅2～5mm、頻率5～100Hz、振動(dòng)時(shí)間1～10min；
步驟5、將步驟4得到的纖維布逐層疊放，并采用模壓成型，其中模壓壓力為2～10MPa，獲得復(fù)合材料浸漬料；
步驟6、將步驟5得到的復(fù)合材料浸漬料置于干燥箱中進(jìn)行固化處理，固化溫度80～200℃、固化時(shí)間12～72h，得到防潮透波石英纖維/磷酸鹽陶瓷復(fù)合材料。
所述鋁鹽為氫氧化鋁、硝酸鋁。
所述步驟1中，水浴溫度為85℃。
所述步驟4中，振動(dòng)振幅3mm、頻率56Hz、振動(dòng)時(shí)間5min。
所述步驟5中，模壓壓力為4MPa。
所述步驟6中，固化溫度120℃、固化時(shí)間36h。
經(jīng)測(cè)試可知，經(jīng)上述步驟所獲得的磷酸鹽陶瓷復(fù)合材料介電常數(shù)為2～5、與水的接觸角＞140°，即獲得了防潮透波石英纖維/磷酸鹽陶瓷復(fù)合材料。
本發(fā)明的方法解決了磷酸鹽聚合物材料應(yīng)用過(guò)程中高吸潮特性的問(wèn)題，延長(zhǎng)了磷酸鹽復(fù)合材料的存放周期，增強(qiáng)了磷酸鹽復(fù)合材料的服役穩(wěn)定性，具有方法簡(jiǎn)單、成本低、防潮效果好、適用性廣泛的優(yōu)點(diǎn)，可大規(guī)模進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，可用于航空、航天和國(guó)防等領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
本實(shí)施例所涉及的防潮透波石英纖維/磷酸鹽陶瓷復(fù)合材料制備方法，由以下步驟實(shí)現(xiàn)：
步驟1、配置磷酸鋁溶液：將氫氧化鋁溶解到磷酸水溶液中，設(shè)置水浴環(huán)境為70℃，獲得透明磷酸二氫鋁水溶液，磷酸二氫鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50wt.％；
步驟2、配置氮化硼陶瓷料漿，以乙醇為溶劑、以PFOTES為分散劑。其中PFOTES含量為5wt.％；
步驟3、將步驟1獲得的磷酸鋁溶液加入到步驟2中獲得的陶瓷料漿中，繼續(xù)球磨得到陶瓷顆粒/磷酸鋁復(fù)合陶瓷料漿，其中磷酸鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30wt％，陶瓷顆粒含量為40wt％；
步驟4、采用振動(dòng)成型，使步驟3獲得的復(fù)合陶瓷料漿充分浸漬石英纖維布，其中振動(dòng)振幅2mm、頻率15Hz、振動(dòng)時(shí)間2min；
步驟5、將步驟4得到的纖維布逐層疊放，并采用模壓成型，其中模壓壓力為5MPa，獲得復(fù)合材料浸漬料；
步驟6、將步驟5得到的復(fù)合材料浸漬料置于干燥箱中進(jìn)行固化處理，固化溫度120℃、固化時(shí)間12h；
經(jīng)測(cè)試可知經(jīng)上述步驟所獲得的復(fù)合材料介電常數(shù)為2.8、與水的接觸角≈140°，即獲得防潮透波石英纖維/磷酸鹽陶瓷復(fù)合材料。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，這些具體實(shí)施方式都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。