CN102229767B

CN102229767B - 自清洁型微波吸收涂料及其应用

Info

Publication number: CN102229767B
Application number: CN201110183648A
Authority: CN
Inventors: 胡益民; 汪洪; 张洋; 柳海莉
Original assignee: SHANGHAI BOPING AVIATION TECHNOLOGY Co Ltd; Nanjing Nanda Boping Electronics Information Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI BOPING AVIATION TECHNOLOGY Co Ltd; Nanjing Nanda Boping Electronics Information Co Ltd
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: CN102229767A

Abstract

本发明涉及一种自清洁型吸波材料涂料及其应用。本发明是在聚氨酯泡沫角锥材料上涂刷一层涂料，形成微米-纳米复合结构层，所述微米-纳米复合结构层的接触角>150°，滚动角<5°。所述的涂料由一定比例的纳米材料、微米材料、偶联剂、粘结树脂、基料、固化剂，助剂，及有机溶剂组成。本发明制得的吸波材料在防火喷淋方式下，水珠能迅速从角锥表面滚落，带着灰尘，起到自清洁作用，降低了微波暗室的灰尘，从而实现了洁净型暗室保持长期的洁净度特殊要求。本发明为实现洁净型暗室途径提供了新的方式。

Description

自清洁型微波吸收涂料及其应用

技术领域

本发明涉及一种自清洁型微波吸收涂料及其应用，主要涉及一种应用于洁净型电波暗室的重要材料，提供了自清洁型无反射自由空间的测试环境。

背景技术

微波吸收材料（吸波材料）早在上世纪70年代已有生产，目前国内外均以软质聚氨酯泡沫作为基体，切割成角锥状，通过化学涂料的浸渍、烘干等工艺制成，然后通过胶黏剂贴安装在暗室内。

聚氨酯泡沫吸波材料由于基材自身老化因素，随着使用时间的增加及表面静电残留，导致聚氨酯型微波吸收材料吸附大量的灰尘，无法满足洁净型暗室对空气洁净度的要求，目前一般洁净室都具备空气过滤装置，而微波暗室一般都具备喷淋防火设置，因此洁净型微波暗室通过水雾溶尘、空气过滤除尘来满足暗室的洁净度要求。然而这种实施只是一种被动式微波暗室除尘洁净方式，无法从污染源头抑制灰尘产生即改善聚氨酯吸波材料的洁净度，最大化保障电波暗室洁净度。因此，从这个理念出发，研发一种具有自清洁型吸波材料及其制备方法，满足洁净暗室特殊需要有着宽阔应用前景。

目前中国公开专利只涉及改变吸收材料成分和材料形状结构或表面形貌来优化吸波材料性能如200910116211.0,200910043002.8,201010179940,201010568520.4，而对吸收材料的清洁度问题都没有关注和解决，因此无法满足洁净型电波暗室对吸收材料清洁性的要求，开发一种具有自我清洁型微波吸收材料成为热点。目前保持物体的清洁度可以通过多种途径去实现，如风淋、水淋、表面擦拭，微波共振、化学腐蚀等方式来实现，但上述方式由于对吸波材料结构和性能有一定损害性，故保持吸波材料的表面清洁度不能采用外力清洁，只能采用表面自我清洁方式来解决吸波体洁净度要求。

物体表面自清洁性实施主要靠改变物体表面的形貌来获得，而借助技术手段也很多如：表面刻蚀（MEMS），化学气相沉积(CVD)，物理气相沉积(PVD)，离子轰击等方法来构造超疏水表面形貌。然而这些方法无法用于复杂表面结构物体如微波吸波角锥体等。此外，中国公开专利号CN1355264，CN101205439 都提到涂料方式来实现超疏水起到自清洁作用，但这些涂料只是用于建筑物外表面，并没有考虑其对电波反射和透射的问题，另外涂料中有些原料也会在微波辐射加热分解产生热降解如密胺树脂释放甲醛，污染暗室空气环境。

发明内容

本发明提供了一种自清洁型微波吸收涂料，以及用该涂料来制备自清洁型微波吸收材料的方法，通过保持吸波材料表面的清洁度来保障暗室的洁净度要求，为实现洁净型电波暗室提供一种全新技术。

本发明所述自清洁型微波吸收涂料，由下述原料配制而成：

纳米材料，占涂料体系总质量的4-10 wt%，

微米材料，占涂料体系总质量的1-10 wt%，

偶联剂，其用量为所述纳米材料和微米材料总质量的5-20 wt%，

粘结树脂，用量为涂料体系总质量的5-15 wt%，

基料，占涂料体系总质量的15-25 wt%，

固化剂，占涂料体系总质量的3-15 wt%，

助剂，其用量为基料的0.01wt%-0.2wt%，

余量为有机溶剂。

所述纳米材料优选粒径<100nm的无机材料，如二氧化硅，二氧化钛，碳酸钙，聚四氟乙烯粉等。

所述微米材料优选粒径范围为1-500um的无机或有机材料，如陶瓷微球，玻璃微球，聚苯乙烯等。

所述偶联剂可以是硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂如KH-550，KH-560，KH-570等。

所述粘结树脂为苯乙烯、丙酸酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸全氟酯等多种单体共聚而成，其特征数均分子量16000左右，分散度1.0-2.0。

所述基料为氟碳树脂，硅丙树脂，丙烯酸树脂，聚氨酯,环氧树脂等基料。

所述固化剂为多元醇、多元胺以及二元或三元异氰酸官能团单体或树脂，如5618，3390，1451等。

所述助剂为二月桂酸二丁锡酯，三乙烯二胺，三乙醇胺等。

所述有机溶剂可以是甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等，所述有机溶剂的量占总质量45-75wt%。

本发明还提供了应用上述涂料制备自清洁型微波吸收材料的方法，是在聚氨酯泡沫角锥材料上涂刷权利要求1所述的涂料，形成微米-纳米复合结构层，所述微米-纳米复合结构层的接触角>150°，滚动角<5°。

本发明采用涂覆工艺在吸波角锥体表面形成微米-纳米复合结构，增加吸波体表面粗糙度，起到超疏水性和低滚动角特征。此外，由于微米和纳米结构复合，使得这种涂层具有耐磨、致密性，耐水渗透性，从而实现吸波材料在喷雾环境下实现自清洁作用。

所述微米-纳米复合结构层主要通过纳米级材料和微米级无机或有机球，通过偶联剂、粘结树脂、基料，助剂和有机溶剂配成涂料，采用喷涂、浸涂、机械刮刷来实现。本发明的涂料与现有超疏水涂料的主要区别是采用了纳米材料和微米材料复合实现超疏水性，可以保持表面高接触角的同时降低滚动角。此外微米材料主要是玻璃微球具有空心结构，其介电常数低，通过调节其成分含量，使得超疏水表面对高低频微波的穿透性没有影响。此外其抗压强度大使得涂层表面硬度高，耐老化性能要好于现有超疏水涂料。

附图说明

图1 自清洁型吸收体表面接触角图。

图2 自清洁型吸收体表面滚动角图。

图3 自清洁型吸收体微波吸收曲线图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的吸波材料为申请人公司生产并销售。

实施例1

称取20g 醋酸丁酯于容器中，然后依次添加二甲苯20g,10um陶瓷微球1.6g和30微米空心玻璃微球0.4g，在高速分散机中以100-300rpm 条件下，分散20-40min成均匀分散液。然后添加20nm亲油性二氧化硅6g, KH-550 4g调节转速至3000-5000rpm下，分散30-90min。依次添加粘结树6g,丙烯酸酸树脂24g,二甲苯20g，二异丁基二月桂酸锡 0.03g 和三乙烯二胺 0.03g 在400-600rpm转速下分散20-40min，过滤后用空气喷枪喷涂在BPUFA050、型角锥吸波材料上，制成自清洁型吸波材料SCBPUFA050。使用SURFTENS Universal接触角测量仪器测定SCBPUFA050表面接触角和滚动角如图1、图2所示。

实施例2

称取40g 二甲苯于容器中，然后依次添加20nm亲油性二氧化硅7g, KH-560 9g，原甲酸三乙脂1g,有机硅树脂DC840 11g, 环氧树脂E-21树脂2g,调节转速逐步增加至3000-5000rpm下，分散30-90min形成均匀分散液。然后添加粘结树脂8g,苯丙树脂13g,二甲苯25g，拜耳N3390 2.5g，二异丁基二月桂酸锡 0.05g 和三乙烯二胺 0.05g ，在400-600rpm转速下分散20-40min，过滤杂质后用空气喷枪喷涂在BPUFA100、BPUFA150、BPUFA200型角锥吸波材料上，制成SCBPUFA100、SCBPUFA150、SCBPUFA200型自清洁型吸波材料。

实施例3

称取40g 二甲苯于容器中，然后依次添加20nm亲油性二氧化硅7.5g, KH-560 10g，原甲酸三乙脂1g,有机硅树脂DC840 5g, 粘结树脂5g,调节转速逐步增加至3000-5000rpm下，分散30-90min形成均匀分散液。然后添加丙烯酸树脂10g,二甲苯35g，脂环胺固化剂5618 2.5g，二异丁基二月桂酸锡 0.05g 和三乙醇胺 0.05g ，在400-600rpm转速下分散20-40min，过滤杂质后用空气喷枪喷涂在BPUFA300、BPUFA500、BPUFA700型角锥吸波材料上，制成自清洁型吸波材料SCBPUFA300、SCBUFA500、SCBPUFA700型。

实施例4

称取13g 醋酸丁酯，30g二甲苯于容器中，然后依次添加20nm亲油性二氧化硅6g, 30um空心玻璃微球 1g，有机硅树脂DC840 5g, 粘结树脂8g,调节转速逐步增加至3000-5000rpm下，分散30-90min形成均匀分散液。然后添加丙烯酸树脂15g,二甲苯21g，KH-550 6g，胺拜耳固化剂1451 2.5g，二异丁基二月桂酸锡 0.05g，在400-600rpm转速下分散20-40min，过滤杂质后用空气喷枪喷涂在在BPUFA1000、BPUFA1500型角锥吸波材料上，制成自清洁型吸波材料在SCBPUFA1000、SCBPUFA1500型。其中SCBPUFA1000型吸波材料的电性能曲线如图3所示。

物理性能测试：

1、电磁波吸收性能

采用自由空间测反射率的方法进行测试，在30MHZ-40GHz的频段测试。对自清洁型吸波材料和传统型吸波材料进行电波反射率性能测试。具体结果如表1：

Figure 2011101836483100002DEST_PATH_IMAGE001

注： SCBPUFA：自洁型吸波材料；

BPUFA: 传统型吸波材料。

2、接触角和滚动角测试

使用接触角测量仪对自洁净型吸波材料和传统型吸波材料的表面进行接触角和滚动角测试，结果如表2。测试温度为23℃，测量水滴量5uL,接触角采用切线法确定，滚动角采用动态接触角前进角与后退角差值确定。

表2

规格	接触角	滚动角
			SCBPUFA050	154°	4°
BPUFA050	50	33
			SCBPUFA100	152°	3°
BPUFA100	53	32
			SCBPUFA150	153°	2°
BPUFA150	54	30
			SCBPUFA200	154°	5°
BPUFA200	54	33
			SCBPUFA300	153°	2°
BPUFA300	53	32
			SCBPUFA500	158°	1°
BPUFA500	52	32
			SCBPUFA700	156°	4°
BPUFA700	53	32
			SCBPUFA1000	157°	2°
BPUFA1000	52	34
			SCBPUFA1500	161°	4°
BPUFA1500	52	33

注： SCBPUFA：自洁型吸波材料

BPUFA: 传统型吸波材料。

Claims

1.一种自清洁型微波吸收涂料，其特征在于该涂料由下述原料配制而成：

纳米材料，是粒径<100nm的无机材料，占涂料体系总质量的4-10 wt%，

微米材料，是粒径范围为1-500μm的空心玻璃微球，占涂料体系总质量的1-10 wt%，

偶联剂，是硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂，其用量为所述纳米材料和微米材料总质量的5-20 wt%，

粘结树脂，为苯乙烯、丙酸酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸全氟酯共聚而成，分散度1.0-2.0；用量为涂料体系总质量的5-15 wt%，

基料，是氟碳树脂，硅丙树脂，丙烯酸树脂，聚氨酯或环氧树脂，占涂料体系总质量的15-25 wt%，

固化剂，是多元醇或多元胺，占涂料体系总质量的3-15 wt%，

助剂，是二月桂酸二丁锡酯，三乙烯二胺或三乙醇胺，其用量为基料的0.01wt%-0.2wt%，

余量为有机溶剂。

2.一种自清洁型微波吸收角锥材料制造方法，其特征在于：在聚氨酯泡沫角锥材料上涂刷权利要求1所述的涂料，形成微米-纳米复合结构层，所述微米-纳米复合结构层的接触角>150°，滚动角<5°。