浇注型聚氨酯软波导护套成型工艺

姚挺(陕西长岭电子科技有限责任公司，陕西 宝鸡 721006)

浇注型聚氨酯软波导护套成型工艺

Cast polyurethane soft waveguide sheath molding process

姚挺(陕西长岭电子科技有限责任公司，陕西 宝鸡 721006)

软波导是微波电子设备中的重要元件之一，作为硬波导之间，以及硬波导与其他微波元件之间的电气连接部分，对于微波电子设备的稳定运行起着重要的作用。护套的作用是延缓大气对金属软波导管（又称金属软管）的侵蚀，保护金属软管机械碰伤，保证馈线系统与外界环境相隔绝。本文的重点研究是浇注型聚氨酯软波导，对其护套成型工艺进行优化实验，最终实验得到聚氨酯弹性体是一种能够满足性能要求的软波导护套材料。

浇注型聚氨酯；软波导护套；成型工艺

外界环境中的潮气和高空时的低气压，都会引起馈线系统击穿，因为要使金属软管在较高气压下不漏气，只有包护套。软波导与硬波导相比，虽然电气性能略差，但是却获得一定机械活动的特性，即弯曲、扭转和伸缩的特性。所以对软波导的一般技术要求是柔软富有弹性、气密性好，不因增加护套而降低波导的电气性，耐老化性能优良和有一定的机械强度。

1 聚氨酯护套材料的制备

我公司现软波导护套，材料为聚氨酯弹性体，采用两步法灌注成型，两步法也称预聚物法或预聚体法。它是将二异氰酸酯和多元醇反应先合成预聚物。通常这种预聚物（包括半预聚物）分子的端基为异氰酸酯基（—NCO），平均相对分子质量较低，一般在5 000以下。

所以要将预聚物加工成制品，还需要加入二元胺两者的混合物与之反应。二元胺与上述预聚物中的—NCO端基反应，生成氨基甲酸酯或脲，起扩链作用，称之为扩链剂。过氧化物、硫磺等化合物可与不同结构的生胶分子反应，在生胶分子链之间搭桥，产生交联，形成三维网状结构，最终反应制成聚氨酯弹性体。

它具有优良的综合性能，透明美观、不使银层变色，与银层有较好的结合力，耐老化性能好，强度、弹性和耐磨性好。其中浇注型的聚氨醋弹性体适宜常压下灌注成型，模具简单、废品率低，在成型时不影响软波导的电气性能。

具体制作流程如下：

首先检验金属软波导是否有发黄、发黑、裂纹、小孔和法兰盘划痕等缺陷。用水平仪将烘箱隔板调平。用酒精或丙酮清洗金属软波导，然后在100℃烘箱内烘干。 给每根软波导选用的模具（专用工装或用白铁皮自制），用酒精清洗后内腔涂一层硅酯，然后将模具套在软波导上，在其联结处用白胶布粘牢，捆紧，然后再放入100℃烘箱内预烘，待用。

按用量称取预聚物、MOCA、1，4-丁二醇，配比如下：预聚体100份；MOCA按W=3.18×（－NCO%）×0.9计算；1，4-丁二醇0.8份。其中－NCO%指预聚体中异氰酸根含量的百分数。

将预聚体在电炉上加热升温至100℃后，放入真空瓶中抽真空，真空表读数不应低于0.09 MPa，抽真空时间一般不少于5 min，直至无气泡逸出为止。将称好的扩链剂1，4-丁二醇与MOCA在坩埚内相混，在电炉上边加热边搅拌，直至熔化。将熔化并保温在90℃的扩链剂倒入90℃已脱好泡的预聚体中，迅速搅拌均匀后，倒入100℃模腔中；倒入过程应将模具倾斜，从一边缓慢倒入。用钢针仔细剔去气泡，放入温度在100℃烘箱内恒温硫化，8 h后随炉冷却至室温。软波导在室温下脱模，用棉纱清理制件表面硅酯，并用刀片去除毛边，用汽油清洗白胶布痕迹。随即成品制得。

2 软波导性能试验

试验技术条件基本参照GJB1510A—2009《软波导组件通用规范》，同时，结合我公司的实际情况以及相关技术规范进行试验的。根据试验要求，取出多件试样做拉伸强度、高低温静力弯曲、湿热及老化、反复弯曲等试验。

2.1 拉伸强度、开裂伸长率及硬度

参考GB/T528《橡胶拉断强度试验方法》，按GB/T531.1《硫化橡胶或热塑性橡胶 压入硬度试验方法 第一部分 邵氏硬度计法》，灌注后裁切试样，测得数据。测试结果见表1。

表1 软波导护套拉伸强度、开裂伸长率及硬度测试

通过对软管波导材料拉伸强度、开裂伸长率及硬度的测试，可以看出护套抗拉强度在3 MPa以上，伸长率高于550%，具有较高的硬度，基本满足性能要求。

2.2 高低温静力弯曲

模拟软波导使用状态，按软波导灌注试样进行如下测试，此测试项目为出厂机器例行试验必测项。

（1） 低温试验条件：-55℃±2℃、24 h。测试结果见表2。

表2 低温静力弯曲实验

表3 高温静力弯曲实验

在该项测试中，重点考虑并测试聚氨酯护套在高低温环境中的抗弯曲性能，分析可知该型材料在-55℃和80℃时，抗弯曲程度在7°，具有较好的抗静力弯曲能力。

2.3 老化试验

（1）湿热及热老化

湿热试验条件为：温度30℃±2℃；RH92%～96%；时间48 h。

热老化试验条件为：温度120℃±2℃；时间96 h。

湿热、热老化完成后试件进行反复弯曲试验，测试结果见表4。

（2）紫外线老化

参考GB/T14522—2008《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验办法 荧光紫外灯》典型试验条件，在不控制辐照度情况下，干燥情况下进行30 h照射。

完成后试件进行反复弯曲试验，测试结果见表4。

（3）自然老化

在户外裸露放置6个月，完成后试件进行反复弯曲试验，测试结果见表4。

表4 老化试验测试结果

每项试验完毕，进行目测，目测法是用肉眼观察金属软管是否有开裂、脱扣以及胶层与法兰盘是否脱开等，分析测试数据可以看出，新型护套在RH92%～96%湿热及120℃热老化、紫外线老化、6个月自然老化条件下，均具有较好的性能，反复弯曲30 000次振幅从5～7°范围内未发现有开裂和脱开现象。气密性试验以及驻波和衰减也均合格。

3 结语

（1）聚氨酯弹性体制成的护套，满足我公司软波导的需要，它不仅可以用于一般固定型软波导上，还可以用于一些活动型软波导上。

（2）避免了聚硫橡胶、硅橡胶等橡胶作为软波导护套材料存在一些问题。例如，聚硫橡胶对银层的变色和操作等问题，硅橡胶与银层结合问题等。

（3）软波导经性能试验后，它的驻波系数和衰减等有所变化，但并不显著，且符合使用要求。

我们通过对原材料和预聚体的分析和严格控制工艺规范，基本上掌握了原材料和预聚体的各项指标与软波导质量的关系，以及工艺规范对护套质量影响的程度，因此，我们目前认为聚氨酯弹性体是一种比较好的软波导护套材料。

[1] 张世磊.浇注型聚氨酯弹性体耐热性能与结构的关系研究[D].华南理工大学，2012.

[2] 张智威.新型热塑性聚氨酯弹性体的合成及性能研究[D].湖南大学，2014.

[3] 王瑶, 赵志军, 刘俊龙.聚氨酯弹性体的研究进展[J].橡塑技术与装备，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，工程师,本科，毕业于陕西理工大学塑料橡胶成型工艺。

2016-07-18