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高密度聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑料天線罩的研制

　　摘要:硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑料具有質(zhì)輕、絕緣、隔熱、透波的特點(diǎn)。文中介紹了具有優(yōu)良介電性能、高密度聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑料天線罩的研制情況。通過(guò)進(jìn)行聚氨酯發(fā)泡料配方試驗(yàn)、耐候涂料選擇、天線罩成型工藝研究，研制出結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、介電性能優(yōu)異、耐候性好的天線罩，滿足產(chǎn)品使用要求。

　　關(guān)鍵詞:天線罩;聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑樸高密度;介電性能

　　硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑料具有質(zhì)輕、絕緣、隔熱、透波、易成型的特點(diǎn)，在電子工業(yè)中應(yīng)用廣泛。其中大量使用的主要是低密度硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑料(密度小于80 kg/m3 )，用作天線罩、保護(hù)罩、方艙、透波墻等夾層結(jié)構(gòu)的芯材，外部通常采用手糊玻璃鋼或膠粘鋁板等，芯材不直接對(duì)外。

　　某產(chǎn)品的天線單元因特殊的設(shè)計(jì)要求，需要直接用聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑料作為單元天線罩，內(nèi)部包封有天線振子、反射板，外表面不允許包裹玻璃鋼層等材料。由于發(fā)泡機(jī)塑料直接作為結(jié)構(gòu)件，對(duì)發(fā)泡機(jī)強(qiáng)度要求較高，同時(shí)必須具有優(yōu)良的介電性能，滿足透波要求，并能經(jīng)受長(zhǎng)期戶外暴露使用的環(huán)境考驗(yàn)。

　　由于該天線罩設(shè)計(jì)、使用要求特殊，不僅普通的低密度硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑料不能滿足要求，而且市售的高密度發(fā)泡料也不能滿足電性能要求。我們從基礎(chǔ)入手，通過(guò)高性能聚氨酯發(fā)泡材料研制、成型技術(shù)優(yōu)化、表面耐候改性，成功研制開(kāi)發(fā)出完全滿足產(chǎn)品需要的高密度聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑料天線罩，某些性能達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類天線罩。

　　1發(fā)泡料研制

　　考慮耐候性、耐熱性、電性能及工藝性等要求，對(duì)發(fā)泡料配方進(jìn)行研究。在聚醚型聚氨酯發(fā)泡料的基礎(chǔ)上，加入苯配聚酷多元醇或聚碳酸酷多元醇進(jìn)行改性，增加耐熱性耐候性。苯配聚酷多元醇具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，耐熱性好，粘度小，與各組分的混溶性較好，加入可增加發(fā)泡機(jī)塑料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐熱性能。聚碳酸酷多元醇耐候性好，加入可提高發(fā)泡材料的耐候性能。在研制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果苯配聚酷多元醇加入較多，則發(fā)泡機(jī)會(huì)出現(xiàn)表面塌陷現(xiàn)象，如果促進(jìn)劑增加發(fā)泡速度太快，來(lái)不及操作，工藝性不好。聚碳酸酷多元醇粘度較大，與各組份混溶性不好，配制組合料有分層問(wèn)題，不適合批量生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn)，調(diào)整配方組成及比例，開(kāi)發(fā)出了滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和電性能要求、工藝操作性較好的苯配聚酷多元醇改性的聚氨酯發(fā)泡料配方，并根據(jù)" GB /I'6343-1992發(fā)泡機(jī)塑料與橡膠表觀密度的測(cè)定”、" GB /9641-1988硬質(zhì)發(fā)泡機(jī)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法”、" GB /8813-1988硬質(zhì)發(fā)泡機(jī)塑料壓縮試驗(yàn)方法”分別測(cè)試了發(fā)泡機(jī)塑料密度、拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度。

　　苯配聚酷多元醇改性高密度聚氨酯發(fā)泡料灌注發(fā)泡工藝性好，制成的發(fā)泡機(jī)塑料天線罩泡孔細(xì)膩、耐水性好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、介電性能優(yōu)異，滿足天線單元無(wú)蒙皮發(fā)泡包封的苛刻要求。

　　該發(fā)泡料對(duì)環(huán)境濕度有一定敏感性，通過(guò)在發(fā)泡料中添加適量水分輔助發(fā)泡，穩(wěn)定發(fā)泡機(jī)塑料的質(zhì)量，保證在各種氣候條件下灌注發(fā)泡都能滿足質(zhì)量要求。

　　2天線罩的成型技術(shù)優(yōu)化

　　天線罩外形如圖1所示，內(nèi)嵌振子和反射板2個(gè)鑲件。針對(duì)天線罩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行了兩種成型工藝方案試驗(yàn)。一種是兩次發(fā)泡，先發(fā)泡制出其中一部份，如圖2所示，再放上鑲件發(fā)泡成型天線罩;第二種是一次發(fā)泡成型出帶反射板鑲件，內(nèi)部有插槽、底部有缺口的結(jié)構(gòu)制件(因脫模原因，必須留出該缺口)，然后將振子沿插槽放入固定，后膠一塊小發(fā)泡機(jī)板密封該缺口。模具設(shè)計(jì)過(guò)程充分考慮工藝性和模具的易操作性，方便制件脫模。在試驗(yàn)過(guò)程中優(yōu)化并嚴(yán)格控制發(fā)泡工藝參數(shù)，控制天線罩密度范圍(200士20 kg/m3)，使發(fā)泡機(jī)塑料的介電性能滿足天線罩的要求。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明采用二次發(fā)泡方法因需要兩付模具，兩次發(fā)泡成型，制造周期長(zhǎng)，還存在兩次發(fā)泡的材料密度不均勻問(wèn)題。采用一次發(fā)泡方法成型周期短，天線罩整體均勻性較好。總的說(shuō)來(lái)一次發(fā)泡成型工藝性比二次發(fā)泡的工藝性好、效率高。

　　3表面耐候改性

　　由于聚氨酯發(fā)泡機(jī)塑料本身的特點(diǎn)，其耐候性不能滿足長(zhǎng)期戶外使用要求。我們采用在天線罩表面涂覆耐候涂層保護(hù)方法，在保證天線罩電性能前提下提高天線罩耐紫外光輻照及耐天候老化等抵御惡劣環(huán)境的能力，大幅延長(zhǎng)天線罩使用壽命。經(jīng)多次表面涂層篩選工藝試驗(yàn)，優(yōu)選出氟碳漆作為天線罩的涂層材料，并確定了涂覆工藝。該涂料按AS'IlVI D4s87-O1程序4進(jìn)行老化試驗(yàn)，3000 h后，色差△E}}無(wú)粉化、無(wú)龜裂、無(wú)起泡。

　　在水中浸泡96 h后的吸水情況見(jiàn)表么43天線罩耐環(huán)境性能按規(guī)定環(huán)境試驗(yàn)條件，對(duì)20個(gè)天線罩(其中4個(gè)油漆罩)進(jìn)行高溫貯存、低溫貯存、交變濕熱試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目及內(nèi)容見(jiàn)表飛天線罩經(jīng)過(guò)環(huán)境試驗(yàn)后，外觀平整，無(wú)鼓泡現(xiàn)象;油漆層無(wú)起皺、開(kāi)裂、脫落現(xiàn)象;天線罩電性能測(cè)試在環(huán)境試驗(yàn)前后無(wú)變化。

　　5結(jié)論

　　自行開(kāi)發(fā)研制的天線罩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、電性能優(yōu)異、耐候性好，全面通過(guò)濕熱、高低溫貯存試驗(yàn)等可靠性試驗(yàn)，滿足產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)要求，某些性能達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品先水平，已批量生產(chǎn)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。研制的天線罩用發(fā)泡料為環(huán)境友好型材料，不含氟里昂F11發(fā)泡劑，工藝性好，介電性能優(yōu)良，密度在一定范圍內(nèi)可通過(guò)加入的水分量進(jìn)行調(diào)節(jié)。具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

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