澆注型聚氨酯軟波導護套成型工藝

姚挺(陜西長嶺電子科技有限責任公司，陜西 寶雞 721006)

澆注型聚氨酯軟波導護套成型工藝

Cast polyurethane soft waveguide sheath molding process

姚挺(陜西長嶺電子科技有限責任公司，陜西 寶雞 721006)

軟波導是微波電子設備中的重要元件之一，作為硬波導之間，以及硬波導與其他微波元件之間的電氣連接部分，對于微波電子設備的穩定運行起著重要的作用。護套的作用是延緩大氣對金屬軟波導管（又稱金屬軟管）的侵蝕，保護金屬軟管機械碰傷，保證饋線系統與外界環境相隔絕。本文的重點研究是澆注型聚氨酯軟波導，對其護套成型工藝進行優化實驗，最終實驗得到聚氨酯彈性體是一種能夠滿足性能要求的軟波導護套材料。

澆注型聚氨酯；軟波導護套；成型工藝

外界環境中的潮氣和高空時的低氣壓，都會引起饋線系統擊穿，因為要使金屬軟管在較高氣壓下不漏氣，只有包護套。軟波導與硬波導相比，雖然電氣性能略差，但是卻獲得一定機械活動的特性，即彎曲、扭轉和伸縮的特性。所以對軟波導的一般技術要求是柔軟富有彈性、氣密性好，不因增加護套而降低波導的電氣性，耐老化性能優良和有一定的機械強度。

1 聚氨酯護套材料的制備

我公司現軟波導護套，材料為聚氨酯彈性體，采用兩步法灌注成型，兩步法也稱預聚物法或預聚體法。它是將二異氰酸酯和多元醇反應先合成預聚物。通常這種預聚物（包括半預聚物）分子的端基為異氰酸酯基（—NCO），平均相對分子質量較低，一般在5 000以下。

所以要將預聚物加工成制品，還需要加入二元胺兩者的混合物與之反應。二元胺與上述預聚物中的—NCO端基反應，生成氨基甲酸酯或脲，起擴鏈作用，稱之為擴鏈劑。過氧化物、硫磺等化合物可與不同結構的生膠分子反應，在生膠分子鏈之間搭橋，產生交聯，形成三維網狀結構，最終反應制成聚氨酯彈性體。

它具有優良的綜合性能，透明美觀、不使銀層變色，與銀層有較好的結合力，耐老化性能好，強度、彈性和耐磨性好。其中澆注型的聚氨醋彈性體適宜常壓下灌注成型，模具簡單、廢品率低，在成型時不影響軟波導的電氣性能。

具體制作流程如下：

首先檢驗金屬軟波導是否有發黃、發黑、裂紋、小孔和法蘭盤劃痕等缺陷。用水平儀將烘箱隔板調平。用酒精或丙酮清洗金屬軟波導，然后在100℃烘箱內烘干。 給每根軟波導選用的模具（專用工裝或用白鐵皮自制），用酒精清洗后內腔涂一層硅酯，然后將模具套在軟波導上，在其聯結處用白膠布粘牢，捆緊，然后再放入100℃烘箱內預烘，待用。

按用量稱取預聚物、MOCA、1，4-丁二醇，配比如下：預聚體100份；MOCA按W=3.18×（－NCO%）×0.9計算；1，4-丁二醇0.8份。其中－NCO%指預聚體中異氰酸根含量的百分數。

將預聚體在電爐上加熱升溫至100℃后，放入真空瓶中抽真空，真空表讀數不應低于0.09 MPa，抽真空時間一般不少于5 min，直至無氣泡逸出為止。將稱好的擴鏈劑1，4-丁二醇與MOCA在坩堝內相混，在電爐上邊加熱邊攪拌，直至熔化。將熔化并保溫在90℃的擴鏈劑倒入90℃已脫好泡的預聚體中，迅速攪拌均勻后，倒入100℃模腔中；倒入過程應將模具傾斜，從一邊緩慢倒入。用鋼針仔細剔去氣泡，放入溫度在100℃烘箱內恒溫硫化，8 h后隨爐冷卻至室溫。軟波導在室溫下脫模，用棉紗清理制件表面硅酯，并用刀片去除毛邊，用汽油清洗白膠布痕跡。隨即成品制得。

2 軟波導性能試驗

試驗技術條件基本參照GJB1510A—2009《軟波導組件通用規范》，同時，結合我公司的實際情況以及相關技術規范進行試驗的。根據試驗要求，取出多件試樣做拉伸強度、高低溫靜力彎曲、濕熱及老化、反復彎曲等試驗。

2.1 拉伸強度、開裂伸長率及硬度

參考GB/T528《橡膠拉斷強度試驗方法》，按GB/T531.1《硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓入硬度試驗方法 第一部分 邵氏硬度計法》，灌注后裁切試樣，測得數據。測試結果見表1。

表1 軟波導護套拉伸強度、開裂伸長率及硬度測試

通過對軟管波導材料拉伸強度、開裂伸長率及硬度的測試，可以看出護套抗拉強度在3 MPa以上，伸長率高于550%，具有較高的硬度，基本滿足性能要求。

2.2 高低溫靜力彎曲

模擬軟波導使用狀態，按軟波導灌注試樣進行如下測試，此測試項目為出廠機器例行試驗必測項。

（1） 低溫試驗條件：-55℃±2℃、24 h。測試結果見表2。

表2 低溫靜力彎曲實驗

表3 高溫靜力彎曲實驗

在該項測試中，重點考慮并測試聚氨酯護套在高低溫環境中的抗彎曲性能，分析可知該型材料在-55℃和80℃時，抗彎曲程度在7°，具有較好的抗靜力彎曲能力。

2.3 老化試驗

（1）濕熱及熱老化

濕熱試驗條件為：溫度30℃±2℃；RH92%～96%；時間48 h。

熱老化試驗條件為：溫度120℃±2℃；時間96 h。

濕熱、熱老化完成后試件進行反復彎曲試驗，測試結果見表4。

（2）紫外線老化

參考GB/T14522—2008《機械工業產品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗辦法 熒光紫外燈》典型試驗條件，在不控制輻照度情況下，干燥情況下進行30 h照射。

完成后試件進行反復彎曲試驗，測試結果見表4。

（3）自然老化

在戶外裸露放置6個月，完成后試件進行反復彎曲試驗，測試結果見表4。

表4 老化試驗測試結果

每項試驗完畢，進行目測，目測法是用肉眼觀察金屬軟管是否有開裂、脫扣以及膠層與法蘭盤是否脫開等，分析測試數據可以看出，新型護套在RH92%～96%濕熱及120℃熱老化、紫外線老化、6個月自然老化條件下，均具有較好的性能，反復彎曲30 000次振幅從5～7°范圍內未發現有開裂和脫開現象。氣密性試驗以及駐波和衰減也均合格。

3 結語

（1）聚氨酯彈性體制成的護套，滿足我公司軟波導的需要，它不僅可以用于一般固定型軟波導上，還可以用于一些活動型軟波導上。

（2）避免了聚硫橡膠、硅橡膠等橡膠作為軟波導護套材料存在一些問題。例如，聚硫橡膠對銀層的變色和操作等問題，硅橡膠與銀層結合問題等。

（3）軟波導經性能試驗后，它的駐波系數和衰減等有所變化，但并不顯著，且符合使用要求。

我們通過對原材料和預聚體的分析和嚴格控制工藝規范，基本上掌握了原材料和預聚體的各項指標與軟波導質量的關系，以及工藝規范對護套質量影響的程度，因此，我們目前認為聚氨酯彈性體是一種比較好的軟波導護套材料。

[1] 張世磊.澆注型聚氨酯彈性體耐熱性能與結構的關系研究[D].華南理工大學，2012.

[2] 張智威.新型熱塑性聚氨酯彈性體的合成及性能研究[D].湖南大學，2014.

[3] 王瑤, 趙志軍, 劉俊龍.聚氨酯彈性體的研究進展[J].橡塑技術與裝備，2006, 32(12): 24～28.

（R-03)

TQ334.1

1009-797X(2016)16-0062-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.16.016

姚挺（1981-）,男，工程師,本科，畢業于陜西理工大學塑料橡膠成型工藝。

2016-07-18