[发明专利]一种二氧化硅基复合材料的介电性能加速稳定方法

说明书

技术领域

本发明属于一种介电性能加速稳定方法，具体涉及一种二氧化硅基复合材料的介电性能加速稳定方法。

背景技术

航天透波材料是能保护航天飞行器在恶劣环境条件下正常进行通讯、遥测、制导、引爆等工作的介质材料。目前，航天透波材料已经从单纯的透波材料发展到了具有防隔热、承载、透波、抗冲击等多功能于一体的纤维增强二氧化硅基透波复合材料。二氧化硅基透波复合材料按照增强结构形式和材料可分为三向石英、2.5D石英、高硅氧穿刺等几种类型。

二氧化硅基复合材料的二氧化硅基体微观上是一种多孔物质，具有很大的比表面积，且表面含有一定量的硅羟基，在烧结成型后材料呈干燥状态，很容易吸附空气中的水分子，导致介电性能不稳定，即使进行了防潮处理，产品生产后仍需要自然环境下放置3～6个月的时间进行时效处理，使其对空气中水分的吸附达到相对平衡和稳定，以保证产品介电常数和介电损耗稳定在要求范围之内。

材料中水分对产品介电性能的影响公式如下：

lgε′＝lgε+Vwlgεw/ε

式中ε′-材料吸水后的相对介电常数；

ε-材料本身的相对介电常数；

εw-水的相对介电常数；

Vw-材料中水的体积分数。

水的介电常数很高，在10GHz下为63，而石英玻璃仅为3.8左右。由上述公式可见，吸收少量水分就会使材料的介电常数有较大的增加。材料介电常数和介电损耗的的变化随材料中水分的增加而增大，长时间后，一般为3～6个月，材料达到一个吸放潮的相对平衡状态，其吸潮率在一个较窄的范围内波动，介电性能随之在一个较窄的范围内波动，这时介电性能满足要求。材料烧结成型后的电性能变化如图1所示。

材料必须在介电性能稳定后才可以在自然环境中储存和使用。这期间的3～6月属于无效率的时间。所以需要研究一种加速时效的方法使二氧化硅基材料介电性能快速稳定，以缩短生产周期，提高工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缩短生产周期，提高工作效率的二氧化硅基复合材料的介电性能加速稳定方法。

本发明是这样实现的：一种二氧化硅基复合材料的介电性能加速稳定方法，它包括如下步骤：

(1)首先测试完成复合后的材料的初始重量和介电性能，以确定材料的初始状态；

(2)然后将材料放入温度为30℃～70℃、湿度为70～90％的加速时效环境中，加速吸潮4～10天；

或者，将材料放入温度为20℃～80℃，湿度为70～95％的环境中，加速吸潮4～15天，使材料达到过饱和状态，然后在室内湿度≤45％的大气中自然恢复10～30天。

本发明将材料放入加速时效环境中，使材料在较高的湿度和特定的温度条件下，确保材料对水分充分吸收；进行一定时间后，材料所含水分达到平衡状态或达到过饱和状态，若材料对水分吸收已经达到平衡状态，则材料即可使用，若达到过饱和状态，可将材料放置在大气中，让材料中过多的水分释出，最终使材料中的水分达到平衡值，本发明使加速时效的吸潮平衡点与自然时效的一致，可满足该种材料产品时效期要求，缩短了材料和相关产品的生产周期、提高了工作效率。

附图说明

图1为自然时效下材料烧结成型后的电性能变化图；

图2为本发明的直接达到平衡状态的加速稳定方法的电性能变化图；

图3为本发明的先达到过饱和状态，再达到平衡状态的加速稳定方法的电性能变化图。

具体实施方式

实施例1：首先测试完成复合后的材料的初始重量和介电性能，确定材料的初始状态为介电常数：3.35、介电损耗：0.05；然后将材料放入温度为30℃，湿度为70％的加速时效环境中，加速吸潮10天，再进行重量测试和介电性能测试得吸潮率：1.90％、介电常数：3.70、介电损耗：0.28，满足介电常数：3.55～3.95、介电损耗≤0.35规定的使用要求。

实施例2：首先测试完成复合后的材料的初始重量和介电性能，确定材料的初始状态为介电常数：3.35、介电损耗：0.05；然后将材料放入温度为70℃，湿度为90％的加速时效环境中，加速吸潮4天，再进行重量测试和介电性能测试得吸潮率：1.95％、介电常数：3.75、介电损耗：0.30，满足介电常数：3.55～3.95、介电损耗≤0.35规定的使用要求。