[发明专利]一种具备疏水防潮涂层的复合石英陶瓷材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种具备疏水防潮涂层的复合石英陶瓷材料及制备方法，在疏水修饰后的复合石英陶瓷材料上设有疏水防潮涂层或超疏水防潮涂层，或疏水防潮涂层和超疏水防潮涂层；所述疏水防潮涂层为氟化中空二氧化硅填料CF₃‑HSNs与甲基有机硅树脂RU涂层；所述超疏水防潮涂层为甲基有机硅树脂预聚体SI与氟化中空二氧化硅CF₃‑HSNs涂层。本发明将复合石英陶瓷的疏水性修饰、防水防潮涂层与超疏水涂层结合，提高了SiO_2f/SiO₂的防水防潮性能，并保证了其优异的介电性能，采用三氟丙基三甲氧基硅烷修饰的中空二氧化硅，实现了涂层的超疏水性。疏水防潮涂层有效解决了复合石英陶瓷材料在极端天气下优异的介电性能受影响的问题，且制备过程简单，为工艺操作及生产规模化带来方便。

技术领域

本发明属于航天飞行器材料技术领域，涉及一种具备疏水防潮涂层的复合石英陶瓷材料及制备方法。

背景技术

透波材料是保证航天飞行器在恶劣环境条件下通讯、遥测、制导、引爆等系统能正常工作的一种多功能介质材料,已成为高超声速飞行器天线罩、天线窗等部件的关键材料，在运载火箭、飞船、导弹及返回式卫星等航天飞行器无线电系统中得到广泛的应用。

复合石英陶瓷材料是无机透波材料的一种。目前研究的防水涂层主要分为无机物涂层和有机聚合物涂层。无机物涂层主要分为二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)和微晶玻璃三大类。SiO₂涂层表面残留较多的亲水的羟基，且涂层制备过程中易脱落， Si₃N₄涂层的介电常数较高，不利于透波性能，SiO₂、Si₃N₄和微晶玻璃涂层制备过程中，都需要高温处理，高温会造成复合石英陶瓷内部物态变化，对力学性能产生不利影响。

有机聚合物涂层有氟树脂、有机硅树脂和杂环聚合物涂料等，氟树脂涂料硬度低、耐磨性不强、附着力低、成本高，杂环聚合物涂料固化后涂层韧性差，且涂层的热膨胀系数与基材相差大，易产生微裂纹。有机硅树脂涂料由于分子中甲基的排列使其具有憎水性，Si-O-Si骨架结构使其具有优异的热氧化稳定性，同时硅树脂具有优异的电绝缘性能，它在宽的温度和频率范围内均能保持良好的电绝缘性能，还具有突出的耐候性。

针对复合石英陶瓷高吸水吸潮的问题，本项目通过在复合石英陶瓷表面引入疏水结构，并在表面涂覆有机-无机复合纳米有机硅疏水防潮涂层，赋予复合石英陶瓷优异的防潮性能，保持其良好的介电性能，优异的耐温、力学以及耐老化性能。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具备疏水防潮涂层的复合石英陶瓷材料及制备方法，采用该方法制备的疏水防潮涂层的防水防潮性能更佳，能够以较少成本达到超疏水效果，保证了应用于雷达天线罩的复合石英陶瓷材料的优异介电性能与疏水防潮性能。该发明实现了复合石英陶瓷材料表面疏水性修饰、防水防潮涂层与超疏水涂层的结合体，为提高雷达天线罩的防水防潮性能提供了新的研究思路和途径。

技术方案

一种具备疏水防潮涂层的复合石英陶瓷材料，其特征在于：在疏水修饰后的复合石英陶瓷材料上设有疏水防潮涂层或超疏水防潮涂层，或疏水防潮涂层和超疏水防潮涂层；所述疏水防潮涂层为质量比为1﹕30～90氟化中空二氧化硅填料CF₃-HSNs与甲基有机硅树脂RU涂层；所述超疏水防潮涂层为质量比例为100﹕5～20的甲基有机硅树脂预聚体SI与氟化中空二氧化硅CF₃-HSNs涂层。

所述疏水修饰后的复合石英陶瓷材料是采用含-CH₃的疏水修饰剂三甲基氯硅烷TMCS对复合石英陶瓷材料修饰后得到CH₃-SiO_2f/SiO₂。