CN103059799A - 常温固化雷达吸波涂料用粘结剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

常温固化雷达吸波涂料用粘结剂涉及材料技术，本发明组分包括端异氰酸酯基聚酯型聚氨酯预聚体和环氧树脂E03；各组分按如下质量份数共混：聚氨酯预聚体30~35，E033~5，丁酮2~5，环己酮12~15，其中，聚氨酯预聚体由聚ε-己内酯二醇、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡和二甲苯合成，各组分质量份数如下：聚ε-己内酯二醇90~105，2,4-甲苯二异氰酸酯30~35，二月桂酸二丁基锡0.4~0.8，二甲苯180~220。本发明的粘结剂具有常温固化、填充量高、附着力高、柔韧性好、耐冲击性好的特点。

Description

常温固化雷达吸波涂料用粘结剂及制备方法

技术领域

本发明涉及材料技术，特别涉及一种可常温固化、填充量高、力学性能优良的雷达吸波涂料用粘结剂及其制备方法。

背景技术

为了降低军用飞行器在战争环境中被雷达探测到的概率从而提高其生存能力，可通过在飞行器表面涂覆雷达吸波涂料（Radar Absorbing Coating,RAC），实现飞行器在现场及野战环境下快速伪装隐身的目的。

RAC主要由吸收剂和粘结剂组成。其中，吸收剂用于吸收雷达波；粘结剂用于分散、粘结吸收剂，同时使RAC具备一定的机械力学性能和使用环境性能。由于飞行器体形庞大，不适宜在高温或低温条件下对RAC进行固化，所以RAC的可常温固化性能就显得尤为重要。而且飞行器的使用环境十分苛刻，对RAC的填充量和力学性能要求很高。因此制备一种可常温固化、填充量高、力学性能优良的RAC用粘结剂具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

现有综合性能较好的RAC通用粘结剂体系主要包括聚氨酯体系，氯磺化聚乙烯体系和环氧树脂体系。聚氨酯的柔韧性好，但是填充量低；氯磺化聚乙烯的附着力较差；环氧树脂体系虽然具有附着力大、填充量高、耐化学药品、防腐蚀和耐水性等优点，但是存在柔韧性不足、耐冲击性差的问题。本发明通过聚氨酯预聚体改性环氧树脂，弥补了环氧树脂体系的固有缺陷。制备原理是通过聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基与环氧树脂中的羟基反应，形成交联结构，突破环氧树脂固有的脆性三维网络结构，增强其耐冲击性，同时该交联反应可以在常温条件进行，适宜于飞行器等设备的常温喷涂装备。基于以上原理，制备了一种可在常温条件下固化、填充量高、力学性能优良的RAC用粘结剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种常温固化雷达吸波涂料用粘结剂及制备方法，粘结剂具有常温固化、填充量高、附着力高、柔韧性好、耐冲击性好的特点。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，常温固化雷达吸波涂料用粘结剂，组分包括端异氰酸酯基聚酯型聚氨酯预聚体和环氧树脂，聚氨酯预聚体由聚ε-己内酯二醇（PCL）、2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、二月桂酸二丁基锡（DBTDL）、二甲苯合成，其各组分按如下质量份数合成：

PCL        90~105；

TDI        30~35；

DBTDL      0.4~0.8；

二甲苯     180~220；

聚氨酯（PU）和环氧树脂（E03）按如下质量份数共混：

PU         30~35；

E03        3~5；

丁酮       2~5；

环己酮     12~15；

进一步说，上述端异氰酸酯基聚酯型聚氨酯预聚体是由聚ε-己内酯二醇与2,4-甲苯二异氰酸酯反应得到，二月桂酸二丁基锡是催化剂，二甲苯是溶剂，环氧树脂为E03牌号双酚A型环氧树脂，丁酮与环己酮是溶剂，其制备方法见具体实施方式RAC用粘结剂制备步骤。

本发明具有如下突出优点：

本发明制备的RAC用粘结剂，通过填充吸收剂，制备的RAC在8~18GHz范围内具有优良的吸波性能和力学性能。

1、按照配方制备的聚氨酯具有高弹性，其拉伸强度为7.2MPa，断裂伸长率高达1200%。

2、该粘结剂填充量高，最大填充量可达质量分数80%。

3、该粘结剂填充吸收剂后制成的RAC耐冲击、附着力高，柔韧性好，其冲击强度为50Kg·cm以上，附着力15.39MPa，柔韧性为2mm。

4、该粘结剂填充吸收剂后，吸波性能良好，在8~18GHz频段范围内，反射损耗可达-4dB以下。

5、该RAC用粘结剂具有一定的耐热性，TGA显示其初始热分解温度达292℃。

6、可常温固化、工艺简便、可操作性强，并且能够实现批量化生产。

附图说明

图1为本发明制备的聚氨酯预聚体的傅里叶变换红外光谱谱图。

图2为本发明制备的RAC用粘结剂常温固化后测试的傅里叶变换红外光谱谱图。

图3为本发明制备的RAC用粘结剂在常温下单轴拉伸的应力-应变曲线。

图4为本发明制备的RAC用粘结剂填充吸收剂后的反射损耗图谱。

图5为本发明制备的RAC用粘结剂在N₂气氛中的TG曲线，升温速率为5℃/min。

具体实施方式

一种RAC用粘结剂体系由聚氨酯预聚体和环氧树脂组成。本发明的聚氨酯预聚体是端异氰酸酯基聚ε-己内酯型聚氨酯预聚体，由聚ε-己内酯二醇和2,4-甲苯二异氰酸酯合成。

具体实施方式一

聚氨酯预聚体各组分按如下质量份数合成：

聚氨酯-环氧树脂体系各组分按如下质量份数共混：

具体实施方式二

聚氨酯预聚体各组分按如下质量份数合成：

聚氨酯-环氧树脂体系各组分按如下质量份数共混：

具体实施方式三

聚氨酯预聚体各组分按如下质量份数合成：

聚氨酯-环氧树脂体系各组分按如下质量份数共混：

制备上述RAC用粘结剂的方法包括以下步骤：

步骤一：端异氰酸酯基聚酯型聚氨酯预聚体的制备：

将PCL置于110℃的真空干燥箱中，抽真空约120min，去除其残留水；将其冷却至室温待用。称取上述PCL100份和二甲苯160份，置于四颈瓶中；在氮气保护下，加热四颈瓶至60℃后，将经化学计量的34份TDI、0.5份DBTDL及40份二甲苯置于恒压滴液漏斗中；通过该漏斗逐滴加入四颈瓶中。最后加热该四颈瓶至80℃，反应约120min，通过测试异氰酸根（-NCO）含量，待其恒定后表明反应完全，冷却至室温待用。

步骤二：RAC用粘结剂（聚氨酯-环氧树脂体系）的制备：

将4份环氧树脂溶于3份丁酮和13份环己酮的混合溶剂中，加入32份步骤一所制聚氨酯预聚体溶液，均匀机械搅拌15min，置于真空干燥箱中抽真空排气泡15min，常温固化7天，获得固化的RAC用粘结剂试样。通过哑铃裁刀切割试样以制备测试样品，测试其拉伸性能。

为进一步说明RAC用粘结剂填充吸收剂后的吸波性能和力学性能，制备了填充量为质量分数80%的RAC：将65份吸收剂和0.5份KH560硅氧烷偶联剂与上述粘结剂体系溶液混合，均匀机械搅拌15min；通过压缩空气实施喷涂，喷涂200mm×200mm马口铁，测试吸波性能（反射率）；喷涂50mm×120mm、50mm×50mm马口铁样板，测试柔韧性，冲击强度和附着力。测试结果见图2~5。

Claims (5)

1.常温固化雷达吸波涂料用粘结剂，其特征在于，组分包括端异氰酸酯基聚酯型聚氨酯预聚体和环氧树脂E03；

各组分按如下质量份数共混：

其中，聚氨酯预聚体由聚ε-己内酯二醇、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡和二甲苯合成，各组分质量份数如下：

2.如权利要求1所述的常温固化雷达吸波涂料用粘结剂，其特征在于，各组分按如下质量份数共混：

聚氨酯预聚体各组分质量份数如下：

3.如权利要求1所述的常温固化雷达吸波涂料用粘结剂，其特征在于，各组分按如下质量份数共混：

聚氨酯预聚体各组分质量份数如下：

4.如权利要求1所述的常温固化雷达吸波涂料用粘结剂，其特征在于，各组分按如下质量份数共混：

聚氨酯预聚体各组分质量份数如下：

5.如权利要求1所述的常温固化雷达吸波涂料用粘结剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一：端异氰酸酯基聚酯型聚氨酯预聚体的制备：

1.1将PCL置于110℃的干燥环境，抽真空约120min，去除其残留水；将其冷却至室温待用；

1.2称取上述PCL100份和二甲苯160份；在氮气保护下，加热60℃；

1.3将经化学计量的34份TDI、0.5份DBTDL及40份二甲苯滴加入步骤1.2所得混合物；

1.4加热至80℃，反应约120min，通过测试异氰酸根（-NCO）含量，待其恒定后表明反应完全，冷却至室温待用；

步骤二：RAC用粘结剂（聚氨酯-环氧树脂体系）的制备：

将4份环氧树脂溶于3份丁酮和13份环己酮的混合溶剂中，加入32份步骤一所制聚氨酯预聚体溶液，均匀搅拌15min，置于真空干燥箱中抽真空排气泡15min，常温固化7天，获得固化的RAC用粘结剂。

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