CN102559021B - 一种可吸收高频电磁波的改性漆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可吸收高频电磁波的亲水型改性漆，属改性漆生产技术领域。它分为底层涂料和面层涂料，由脱水生漆、工业桐油、水性醇酸树脂、微米石墨粉、亲水型E-12环氧树脂、氧化锌粉、氧化锂粉、三乙烯四胺、工业草酸等多种原料配制而成。本发明将改性生漆引入亲水型聚氨脂交联体系，使其与水性吸波树脂、聚氨酯共混交联后，使底漆和面漆固化成互穿聚合物网络的漆层，对雷达电磁波的吸收效果好，附着力强，涂覆后使用时间长，生产成本低，可实现规模化生产。解决了水性聚酯、聚氨酯涂料对金属层面附着力不足，交联固化不强，导致涂层作用时间短的问题。本发明与现有的隐形涂料比，造价低廉，生产工艺简单，原材料易得，可批量规模化生产。

Description

一种可吸收高频电磁波的改性漆

技术领域

本发明涉及一种可吸收高频电磁波的亲水型改性漆，属改性漆生产技术领域。

背景技术

随着现代军备指挥信息化的激烈竞争，电讯环境已贯穿作战指挥的全过程，雷达、红外光、激光设备使用作战侦查平台高度信息化、电讯化，使其军事装备都处于现代探测器的严密监视之下，其生存能力和战斗力都面临极大的挑战。为了改变这一局面，现在有效的应对措施主要是采用电子干扰设备和隐形技术进行防御，隐形技术即在武器及装备的表面涂覆一层特殊材料，将雷达等探测器所发出的电磁波、红外光、激光等进行干扰，避开或吸收，使其电话讯探测器丧失发现目标的功能，以达到隐形的目的，保证武器装备在空防进攻中的生存与攻击能力。

隐形技术虽然世界很多国家都在研究，并投入了很大的研制资金，但由于电磁波的频率足够高以后，绝大多数物质都不能对其吸收，这就导致现有的隐形技术由于选用的产品原材料不理想，以及制作工艺等原因，使得隐形效果不佳，反侦察力较弱，吸收电磁波的量较少，而且产品造价昂贵，附着力较差，涂层使用时间短；如美国生产的军用隐形涂料涂覆一架B-52轰炸机，需耗费近40万美元，只用一次就出现掉漆，使用成本很高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种对雷达电磁波的吸收效果好，附着力强，涂覆后使用时间长，生产成本低，可实现规模化生产的可吸收高频电磁波的亲水型改性漆，以满足我国军用飞机，战略导弹等重点军事装备的隐形涂装需求，以及民用飞机航空监管用的电磁符号（飞机牌照）用漆。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的：

一种可吸收高频电磁波的改性油漆涂料，分为底层涂料和面层涂料，其特征在于：

所述的底层涂料由A组份和B组份按重量比1：1混合制成：

A组份由下列重量百分比的原料制成：

脱水生漆6.4%

工业桐油5.04%

水性醇酸树脂28.36%

微米石墨粉9%

亲水型E-12环氧树脂23%

氧化锌粉14%

氧化锂粉5%

氧化铁红6.8%

硬脂酸铝粉1.4%

三乙烯四胺0.6%

工业草酸0.4%

B组份由下列重量百分比的原料制成：

  亲水型三聚体聚氨脂50%

亲水型二聚体聚氨醋20%

纳米铁粉14%

微米磁铁粉16%

所述的面层涂料由C组份和D组份按重量比1：1混合制成：

C组份由下列重量百分比的原料制成：

水溶性生漆缩醛漆料20%

水溶性生漆甲基硅漆料20%

水溶性石墨脂肪酸吸波树脂32%

纳米钛白粉8.6%

一氧化锰粉10%

微米级铝粉8%

三乙烯四胺0.8%

工业草酸0.6%

D组份由下列重量百分比的原料制成：

亲水型三聚体聚氨脂20%

亲水型二聚体聚氨酯50%

纳米铁粉10%

微纳米磁铁粉20%

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

该可吸收高频电滋波的改性漆选用我国特有的生漆改性，将改性生漆引入亲水型聚氨脂交联体系，使其与水性吸波树脂、聚氨酯共混交联后，使底漆和面漆固化成互穿聚合物网络的漆层。重点解决了水性聚酯、聚氨酯涂料对金属层面附着力不足，交联固化不强，特别是对纳米铁粉，磁铁粉的粘合力不好，导致涂层作用时间短的技术难关；使其漆层附着力强，耐磨擦，吸收电磁波的量大，使用周期长，产品与现有的隐形涂料比，造价低廉。且生产工艺易掌握，原材料易得，可批量规模化生产。

具体实施方式

所述的可吸收高频电磁波的改性漆，底漆的甲组份漆料，亲水型生漆桐油醇酸树脂制造，包括以下，原料，重量百分比： 

脱水生漆	16%	工业桐油	12.6%	亚麻油	6.4%
						甲基硅油	0.7%	季成四醇	3.9%	新戊二醇	4%
环烷酸理	0.04%	二甲苯	14%	苯二甲酐	3%
						苯偏三甲酐	3%	二羟甲基丙酸	0.8%	亲水溶剂	16.56%
纯净纯化水	19%		总计	100%

原料重量百分比：以500公斤为例

脱水生漆80，工业桐油63，亚麻油32

甲基硅油3.5，季戊四醇19.5，新戊甲酸酐15

苯偏三甲酸酐15，二羟甲基丙酸4，亲水溶剂82.8

纯净软化水15，总计500公斤

漆料制造：

按原料配比：将脱水生漆80公斤，工业桐油63公斤，亚麻油32公斤，投进入装有回流冷凝器，高沸点油回流油升温的反应釜中，开动搅拌，将物料升温至80℃时，开始出现泡沫，将甲基硅油3.5公斤投入，升温至100℃，保持反应，待物料无泡沫，成为正常液体后，升温至130℃，保持1小时，将季戊四醇19.5公斤，新戊二醇20公斤，投入，升温至180℃，观察物料溶化均匀后，将催化剂，环烷酸锂投入，升温至230℃，反应1小时后，每隔20分钟，取样测试，反应物醇解透明度，直至合格，降温至160℃，投入苯二甲酸酐15公斤，苯偏本甲酸酐15公斤，二羟甲基丙酸4公斤，二甲苯70公斤，保温在150℃，脂化反应1小时后，每隔30分钟取样测试，反应物酸值，直至达到75mgKH/g时为止。降温至100℃，进入亲水学制82.8公斤，拌匀，降温至60℃，进入纯净软化水95公斤，拌匀，出料。

可吸收高频电磁波的改性漆

面漆的甲组份用漆料：水溶性生漆缩醛漆料，原料，重量百分比： 

一等品生漆	42%	乳化剂TX-10	0.7%	甲醛	24%
						糠醛	7.5%	氢氧化铵	2%	硫酸亚铁	0.4%
纯净软化水	23.95%
						总计					100%

制备过程包括以下步骤：以500公斤为例。

一等品生漆210，TX-10浮化剂3.5，甲醛120

糠醛35，氢氧化铵10，硫酸亚铁2

纯净软化水119.5

漆料制造，按配比，将生漆210公斤，乳化剂3.5公斤，甲醛120公斤及纯净软化水配比量的50%，59.75公斤投进入，装有膏状料搅拌器，回流冷凝器，双头氧气管，夹层蒸气回流升温的釜中，开支搅拌，打开氧气阀门，升温至30℃，保持反应2小时后，升温至40℃，保持反应3小时后，取纯净水10公斤，与氢气化铵10公斤混匀后进入反应釜，保持反应2小时，取纯净水10公斤与硫酸亚铁2公斤混匀后，投进反应釜拌匀，升温至50℃，保持反应4小时后，取样，测生漆缩醛率大于98%，既无明显的甲醛气味，如不合格，可在55℃，继续反应2小时，直到合格后，将余下的纯净水39.75公斤投入，拌匀。

[0009]所述的可吸收高频电磁波的改性漆的面漆，甲组份漆料，水溶性生漆甲基硅漆料，制备过程，包括以下步骤：

原料，重量百分比：

生漆	50%	聚苯基甲基硅氧烷	16%	TX-10乳化剂	7%
						纯净水	33.3%	总计			100%

以500公斤为例。

原料，重量配比（单位：公斤）

一等品生漆250，聚苯基甲基硅氧烷80

TX-10乳化剂3.5，纯净软化不166.5

漆料制造

按配比，将聚苯基甲基硅氧烷80公斤，TX-10乳化剂3.5公斤，纯净水166.5公斤，投进入装有膏状物搅拌器，回流冷凝器，双头氧气管，夹层蒸气回流升温的反应釜，开动搅拌，升温至70℃，乳化反应1小时后，降温至30℃，进入氧气，氧化反应3小时后，升温至40℃，氧化反应4小时后，再升温至50反应2小时，降温至30℃出料。

可吸收高频电磁波的改性漆用

水性环氧石墨树脂，其特征在于，它由下太守的原材料及重要百分比组成：

助剂制备：

催化剂由33%的酒石酸，17%的六氢吡啶，50%的纯净软化水混合组成。

内乳化剂由50%的二羟甲基二醇，20%的乙二醇单乙醚，30%的烷基二醇，混合后，在预反应釜内，升温至120℃反应至透明。降温至40℃，出料，过滤，备用。

中和扩链剂由：40%的己二酸，30%的二异丙醇胺，30%的纯净软化水，混合而成。助溶剂由60%的乙醇，20%的甲苯，20%的环已酮，混合而成。

工艺步骤：按以上产品的产品的生产配比，将双酚A，乙二醇，聚氧化乙烯，丁醇，及纯净软化水，配比量的2/3，和碳酸钠配比量的2/3，氢氧化钠配比量的2/3，混合后，投进入反应釜，开动搅拌器，升温至65℃，反应至物料溶解透明后来，降温至40℃；一次日性投入配比量的环氧氯丙烷，拌匀，物料开始自生温，产生放热反应至50～60℃，保持1.5小时后，进入石墨粉配比量的1/2，搅拌活动后，将上述余下的碳酸钠的1/3，氢氧化钠的1/3和纯净软化水的1/3，混匀后，投进入反应釜，拌匀，升温至70℃，保持反应2.5小时，升温至85℃，并打开回流冷凝器，进行回流，将配比量的催化剂溶液，进入滴加釜，用1小时进行滴加，滴定后，将上述余下的1/3量的石墨粉投进入反应釜，拌匀，再一次性的投入配比量的内乳化剂溶液，拌匀，保持反应物料的PH值8.0左右，升温85～90℃，反应3小时后，取样测环氧聚合分子量达到设计要求，降温至70℃，进入助溶剂，拌匀，降温至40℃，进入中和扩链剂，调PH值7.5左右，升温至60℃，反应30分钟，到透明后，降温至40℃,出料，过滤，质检，得高分子量，环氧石墨，吸波树脂漆料。

可吸收高频电磁波的改性漆面漆的甲组份用漆吸波树脂，水性石墨醇酸树脂，它由10%的石墨粉与90%的水性蓖麻油醇酸树脂组成，其中，水溶性蓖麻油醇酸树脂，可按传统的工艺制造。

可吸收高频电磁波的改性漆底漆，面漆中的乙组份漆料，亲水形三聚体聚氨脂漆料的制造，可吸收高频电磁波的改性漆底漆，面漆中的乙组份漆料，亲水型二聚体聚氨脂的制备过程，包括以下步骤，原料，重量百分比：

醇-酐溶液	13%	二羟甲基丙酸-醋酸锂溶液	7%
				聚氧化乙烯水溶液	4%	亚巳基二异氰酸酯HDI	15%
异佛尔酮二异氰酸酯IPD	15%	磷酸-膦化氢溶液	1.6%
				三乙胺溶液	0.82%	亲水溶剂	23.58%
脱水二甲苯	20%	总量	100%

以500公斤为例。原料：重量百分比（单位：公斤）

醇-酐溶液  65，二羟甲基丙酸-醋酸锂液 35

聚氧化乙烯水溶液 20，亚乙基二异氰酸酯HDI 75

异佛尔酮二异氰酸酯IPDI 75，磷酸-膦化氢液8

三乙胺溶液  4.1             脱水二甲苯100

亲水溶剂117.9

改性材料制备

醇酐溶液由亲戊二醇35公斤，偏苯三甲酸酐15公斤，二甲苯50公斤，于140℃温度溶解后，降温至30℃，出料备用。

二羟甲基丙酸—醋酸锂溶液，由二羟甲基丙酸40公斤，二甲苯50公斤，于140℃温度溶解后，降温至30℃，加入醋酸锂10公斤，拌匀，制成磷酸—膦化氢，由80公斤磷酸和20公斤膦化氢混合，聚氧化乙烯溶液，由聚氧化乙烯7公斤，与93公斤水混合，亲水溶剂由工业乙醇50公斤，醋酸丁酯30公斤，环乙酮20公斤混合。

漆料制造：

按配比将亚乙基二异氰酸酯75公斤，异佛尔酮二异氰酸酯75公斤，与脱水二甲苯100公斤，投进入装在回流冷凝器，夹层升温的反应釜，开支搅拌，升温至70℃，将醇-酐溶液65公斤进入滴加釜，进行缓慢滴加速度，待滴加完毕，观察物料反应，控制滴加速度，待滴中完毕，物料反应正常，升温至80℃，反应1小时，90℃反应30分钟，110℃反应30分钟，取样检测，达到设计要求后，降温至45℃，开通氮气，投入磷酸—膦化氢液8公斤，拌匀，将聚氟化乙烯溶液进入滴加釜，进行缓慢滴加，观察物料反应，此时，物料反应，开始自己放热，开通降温，控制物料自升温在55℃至65℃，滴加完毕，物料反应正常，升温至70℃，反应1小时，80℃1小时，100℃1小时，120℃1小时后，取样检测合格后，降温至60℃，将二羟甲基丙酸—醋酸锂液35公斤进入滴加釜，进行滴加，随时观察物料反应，缓慢滴加完毕后，反应正常，升温至70℃，反应1小时，80℃反应1小时，90℃反应30分钟，取样测，游离的氰酸酯小于0.2%，降温至60℃，进入亲水溶剂，调PH值至7.5～8.0于40℃出料。

可吸收高频电磁波的改性漆底漆，面漆的乙组份用微纳米磁铁粉，全称：改性无机磁铁[Mgo:Fe₂o₃]吸雷达波材料。此材料由Mgo:Fe₂o₃克分子比2：3组成，制造工艺为交替热处理的消磁法。

具体操作如下

第一工艺步骤：将MgO和Fe₂o₃初步粉碎至220微米，将其投进烘烤器，升温至600℃烘烤1小时候后，出料，迅速冷却。

第二工艺步骤：将冷却后的材料，再投进粉碎器，粉碎至170微米。再投入烘烤器，于550℃烘烤1小时后，出料，迅速冷却。

第三工艺步骤：将冷却后的材料投入粉碎器，粉碎至120微米，再投进入烘烤器。于500℃烘烤1小时后出料，迅速冷却。

第四工艺步骤：将冷却后的材料，投入粉碎器，粉碎到70微料，过筛，出去粗粒。得消磁无机[Mgo:Fe₂o₃]吸波料，细度为70微米以下，体积孔隙率为10.8%，其比电阻为7×10³欧姆：厘米。

第五工艺步骤：将细度为70微米的材料，用的纳米铁粉，高频切割器切割至微米，纳米级。

可吸收高频电磁波的改性漆底漆，面漆由重量为1：1的甲组份和乙组份混合制成，以500公斤为例：底漆的甲组份是由下列的原材料制成(单位：公斤)

亲水型生漆桐油醇酸树脂100，水溶性石墨环氧树脂80，氧化铁红粉17，氧化锌粉35，氧化锂粉12.5，硬脂酸铝粉3，三乙烯四氨1.5，工业草酸1。

底漆的乙组份是由下列的原材料制成（单位：公斤）

亲水型三聚体聚氨脂125，亲水型二聚体聚氨脂50，纳米铁粉35，微纳米磁粉铁粉40

 面漆的甲组份是由下列的原材料制成（单位：公斤）

水溶性生漆缩醛漆料50，水溶性生漆甲基硅漆料50，

水溶性脂肪酸吸波树脂80，纳米钛白粉21.5，

二氧化锰粉25，微米级铝粉20，三乙烯四胺2

工业草酸1.5

乙组份是由下列的原材料制成（单位：公斤）

亲水型三聚体聚氨脂50，亲不型二聚体聚氨脂125，

纳米铁粉25，微纳米磁铁粉50

产品制造时，将底用漆与面层用漆的甲组份原料按以上配合比混合后，经研磨机，研磨至20微米后，用纯净软化水调固含至50%进入包装。

将乙组份的原材料，按能上能下的配合比混合后，经研磨机，研磨至10微米后，用亲水溶剂调固含至5%后进入包装。

产品使用时，将可吸收高频电磁波的改性漆的底层用漆的甲组份和乙组份按1：1的比值混合后，进行施工涂刷。需待12小时后再将面层用漆的甲组份和乙组份按1：1的比值混合后，进行施工涂刷，涂层表干需24小时，实干需4天至7天后，可进入应用。

施工工艺：具体的涂刷，需应用锯齿形和鱼鳞片形的涂装工艺，以增加涂层吸收与分散雷达波的作用。

技术指标：本隐形漆在高反射性的物体，如铝材板面上，涂刷80～120微米厚的漆层便可将频率为10000兆的入射电磁波能量吸收率达97%以上。

涂层交联固化机理，本水性隐形漆的交联固化的第一阶段，是高分子聚合物材料，经共混而成为互穿聚合物网络（IPN）式的网络漆层，而实现交联固化，其中生漆发挥了极其重要的交联作用。

第二是吸波材料：在应用时吸收了雷达电滋波的能量，而使漆层产生自升温，其波能量，很快转化成温度，其电磁波温度可促使漆层中的高聚物，进一步交联固化。因此，本隐形漆涂刷一次（三层次），可应用十次（即飞机可飞行十次左右）。

Claims (1)

1.一种可吸收高频电磁波的改性油漆涂料，分为底层涂料和面层涂料，其特征在于：

所述的底层涂料由A组份和B组份按重量比1：1混合制成：

A组份由下列重量百分比的原料制成：

脱水生漆6.4%

工业桐油5.04%

水性醇酸树脂28.36%

微米石墨粉9%

亲水型E-12环氧树脂23%

氧化锌粉14%

氧化锂粉5%

氧化铁红6.8%

硬脂酸铝粉1.4%

三乙烯四胺0.6%

工业草酸0.4%；

B组份由下列重量百分比的原料制成：  

亲水型三聚体聚氨酯50%

亲水型二聚体聚氨酯20%

纳米铁粉14%

微米磁铁粉16%；

所述的面层涂料由C组份和D组份按重量比1：1混合制成：

C组份由下列重量百分比的原料制成：

水溶性生漆缩醛漆料20%

水溶性生漆甲基硅漆料20%

水溶性石墨脂肪酸吸波树脂32%

纳米钛白粉8.6%

二氧化锰粉10%

微米级铝粉8%

三乙烯四胺0.8%

工业草酸0.6%；

D组份由下列重量百分比的原料制成：

亲水型三聚体聚氨酯20%

亲水型二聚体聚氨酯50%

纳米铁粉10%

微纳米磁铁粉20%。