CN103614058B - 一种红外隐身涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外隐身涂料及其制备方法和应用，涂料包括填料、涂层剂和添加剂。制备方法，包括：将重量份30-90份溶剂、重量份1-30份的所述润湿分散剂与重量份5-60份的填料混合进行球磨，得镧基稀土化合物粉体浓缩浆；将溶剂，涂层剂进行球磨，得到涂层剂；将溶剂、镧基稀土化合物粉体浓缩浆、涂层剂进行球磨，即得。应用，采用浸渍、涂层或浸轧方法将红外隐身涂层施加到基底上。本发明提供了一种新型的低发射率材料，不仅材料易得，而且涂料操作简单，成本较低，可以有效对人体，玻璃，聚合物薄膜和军事武器等进行伪装屏蔽，减少其被红外探测器探测到的可能性，具有良好的应用前景。

Description

一种红外隐身涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于伪装涂料及其制备和应用领域，特别涉及一种红外隐身涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着先进的侦察探测技术如热像仪的出现，红外成像技术以昼夜工作、高精度、作用距离远及被动工作、隐蔽性好等特点,在军事上受到了各国的高度重视和广泛应用，当然这不可避免的对部队单兵以及武器设备等构成了严重的威胁。因此，发展具有更高性能的红外伪装材料或红外伪装技术是提高单兵在战场上的生存能力和安全性、增强部队战斗力的有效保障。

根据斯蒂芬-玻耳兹曼定律分析，目标的红外辐射特性决定于目标的温度和发射率。红外隐身材料也可相应分为两类：控制发射率的材料和控制温度的材料。这些材料均可以使红外探测器在大气窗口波段（0.76～2.60μm、3～5μm、8～14μm）的探测能力大打折扣。目前主要将低发射率红外隐身涂料通过涂层的方式将其施加到目标物体的表面，以降低其红外辐射量。涂料通常由填料、溶剂和粘合剂配制而成。颜料有金属、半导体、着色颜料和导电聚合物。金属颜料对降低涂料的红外比辐射率效果最好，在热红外伪装涂料中是最常用和最重要的颜料，一般用作红外反射涂层，但同时增加了对雷达波和可见光的反射，不利于雷达和可见光伪装。引入着色颜料的目的是为了与可见光伪装相兼容。而目前研究最多的是半导体颜料。其中以掺锡氧化铟（ITO）,掺铝氧化锌（ZAO）和掺锡氧化锑（ATO）研究最多，但ITO和ATO的制备原料In、Sn价格昂贵，毒性较大。采用ZAO制备成的涂料发射率较高，应用受限。而镧基稀土化合物是一种高温超导薄膜基体材料，国内外针对镧系化合物的研究主要集中在电子器件，高温超导等应用，关于其红外隐身性能的研究至今未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种红外隐身涂料及其制备方法和应用，该发明制备的涂料附着力强，合成简单，成本较低，耐久性好，可明显的降低目标的红外发射率，极大的降低了目标被探测的可能性，可以用作士兵红外隐身作战服，红外隐身材料、伪装网和帐篷，使其在军事隐身，民用隔热玻璃等方面发挥更大的使用价值。

本发明的一种红外隐身涂料，所述涂料包括溶剂、填料、涂层剂和添加剂；其中填料为镧基稀土化合物；涂层剂为水性涂层剂或油性涂层剂；添加剂为润湿分散剂、交联剂、消泡剂、增稠剂和溶剂；其中溶剂、填料、涂层剂和添加剂（交联剂、消泡剂和增稠剂）的重量份数比例为50-300：20～80:10～80:0.5～20。

所述镧基稀土化合物为氧化镧，铝酸镧，镁基铝酸镧以及掺杂锰、铈和铕等其他元素镧基稀土化合物的一种或者几种；镧基稀土化合物的粒径为100-600nm，粘度1000-3000mPa·S，固相含量为10-60wt%。

所述水性涂层剂为聚醋酸乙烯乳液、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂中的一种；油性涂层剂为有机硅类粘合剂，三元乙丙橡胶、KRATON粘合剂中的一种或者几种。

所述润湿分散剂为聚羧酸钠，聚丙烯酸钠，聚丙烯酸胺，BYK-9076（BYK公司），BYK-9077（BYK公司），EFKA-4585（埃夫卡公司），EFKA-6225（埃夫卡公司），Tilo-190T（镇江市天龙化工有限公司），Disperbyk-190（BYK公司），Disperbyk-191（BYK公司），Disperbyk-140（BYK公司），Disperbyk-2010（BYK公司），Disperbyk-2090（BYK公司），Disperbyk-2091（BYK公司），Disperbyk-140（BYK公司），CT-324（上海桑井化工有限公司），CT-136（上海桑井化工有限公司），Surfynol465(美国气体化工公司），涂易乐96（涂易乐改性有机硅助剂公司）中的一种或几种。

所述交联剂为BYK-4510（BYK公司），PrintofixFixingagentZF（科莱恩公司）,BayhydurXP2655（拜耳公司），TUG-DURD-75（德诚高分子材料有限公司），MHHPA（惠城化工有限公司），T311（绍兴县康禹化工有限公司），T31（绍兴县康禹化工有限公司）中的一种或几种；消泡剂为脂肪烃的乳化物、非硅酮有机脂碳氢化合物、聚硅氧烷消泡剂、含疏水粒子矿物油混合物中一种或几种；增稠剂为改性聚丙烯酸钠、改性聚丙烯酸铵、乙氧化氨基甲酸酯聚合物、非离子聚氨酯化合物的一种或几种；溶剂为蒸馏水，乙二醇单丁醚、丙二醇乙醚、乙酸乙酯，甲苯，二甲苯，丁酮，乙醇，乙酸甲酯中的一种或者几种。

本发明的一种红外隐身涂层的制备方法，包括：

（1）将重量份30-90份溶剂、重量份1-30份的润湿分散剂与重量份5-60份的填料混合进行球磨，球磨速率为1000-6000r/min，球磨时间为4-36h，得镧基稀土化合物粉体浓缩浆，固相质量百分含量为20-60wt%；其中物料与磨球的质量比为1:1～1:4；

（2）将溶剂，涂层剂和消泡剂进行球磨，得到涂层剂分散体；溶剂、涂层剂和消泡剂重量比为20-95：30-90：0.5-20；球磨速率为500-1200r/min；球磨时间为0.5h-3h；固相含量为25wt%-45wt%；

（3）将溶剂、镧基稀土化合物粉体浓缩浆、涂层剂分散体、涂层添加剂(交联剂、消泡剂、增稠剂)进行球磨，即得红外隐身涂料，其中溶剂、镧基稀土化合物粉体浓缩浆、涂层剂分散体、涂层添加剂的重量份数比为10～90:10～80:10～80:0.5～20；球磨速率为2000～8000r/min；球磨时间为10h～30h；固相质量百分含量为20wt%～50wt%；其中涂层添加剂中交联剂、消泡剂、增稠剂和溶剂质量比为0.1-2:0.05-1:0.5-4。

所述步骤（1）中的镧基稀土化合物粉体浓缩浆，粒径为100-600nm，粘度为1000-3000mPa·S。

所述步骤（1）中的球磨速率为1500-5000r/min；球磨时间为6-30h。

所述步骤（1）中物料与磨球的质量比为1:1～1:2；磨球为氧化锆，碳化硼或碳化硅，磨球的粒径为0.03mm-2mm。

本发明的一种红外隐身涂层的应用，采用浸渍、涂层或浸轧方法将红外隐身涂层施加到基底上，其中涂层方法为：刮涂、喷涂或流涂。

所述刮涂为用刷子、辊子或刮漆刀；所述喷涂为空气喷涂、无空气喷涂、热喷涂或静电喷涂；所述流涂为浸涂、幕式淋涂、辊涂或逆向辊涂。

所述基底为织物基质、金属材料或玻璃板。

所述织物基质为任何形式（机织、针织、无纺布）、任何材质（天然纤维、合成纤维、再生纤维）的纺织品、任何材质的薄膜材料；另外所述基底也可为金属材料、玻璃板等。

有益效果

1）本发明采用的镧基稀土化合物填料价廉易得，制备得到的低发射率涂料稳定，易储存，附着力强；

2）本发明经过该涂料整理后基质的红外发射率为0.1-0.75，在金属板上的红外发射率可低至0.1，在聚合物薄膜上的红外发射率可低至0.60，尤其制备的红外隐身织物发射率可低至0.58，在已报道的相关资料中非常少见；

3）本发明制备的涂料附着力强，合成简单，成本较低，耐久性好，可明显的降低目标的红外发射率，极大的降低了目标被探测的可能性，可以用作士兵红外隐身作战服，红外隐身材料、伪装网和帐篷，使其在军事隐身，民用隔热玻璃等方面发挥更大的使用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

（1）水性铝酸镧浓缩浆制备

称取重量份50份去离子作为溶剂，重量份10份的润湿分散剂CT-324（上海桑井化工有限公司），依次加入球磨机并混合均匀，球磨机的转速为5000r/min；将40份铝酸镧粉体放入球磨机中球磨24h，测得铝酸镧粉体平均粒径为130nm，经抽滤，二次研磨，制备出固相质量百分含量为40wt%的水性铝酸镧浓缩浆。

（2）涂层剂分散体制备

称取重量份13份去离子水作为溶剂，重量份85份水性聚氨酯涂层剂，2份脂肪烃的乳化物消泡剂依次加入球磨机中分散，球磨机的转速为800r/min，分散时间为1h，得到固相质量含量为34wt%的涂层剂备用。

（3）涂料制备

称取重量份57份去离子水作为溶剂，重量1份交联剂BYK-4510，重量2份增稠剂改性聚丙烯酸钠，消泡剂聚硅氧烷消泡剂0.05份，重量份15份水性铝酸镧浓缩浆，重量份25份涂层剂分散体，依次加入到球磨机中球磨，球磨机转速4000r/min，采用氧化锆磨球，球磨时间为12h，经过抽滤，二次研磨，获得固含量为25wt%的水性低发射率纳米涂料，涂覆在棉织物上，测得红外发射率为0.73，较棉织物本身降低了0.21。

实施例2

（1）水性铝酸镧浓缩浆制备

称取重量份60份去离子作为溶剂，重量份8份的润湿分散剂Tilo-190（镇江市天龙化工有限公司），依次加入球磨机并混合均匀，球磨机的转速为4000r/min；将32份铝酸镧粉体放入球磨机中球磨36h，测得铝酸镧粉体平均粒径为180nm，经抽滤，二次研磨，制备出固相质量百分含量为30wt%的水性铝酸镧浓缩浆。

（2）涂层剂分散体制备

称取重量份18份去离子水作为溶剂，重量份80份水性聚氨酯涂层剂，2份脂肪烃的乳化物消泡剂，依次加入球磨机中分散，球磨机的转速为600r/min，分散时间为2h，得到固相质量含量为32wt%的涂层剂备用。

（3）涂料制备

称取重量份46份去离子水作为溶剂，重量1份交联剂BYK-4510，重量3份增稠剂改性聚丙烯酸钠，脂肪烃的乳化物消泡剂0.05份，重量份25份水性铝酸镧浓缩浆，重量份25份涂层剂分散体，依次加入到球磨机中球磨，球磨机转速5000r/min，采用氧化锆磨球，球磨时间为18h，经过抽滤，二次研磨，获得固含量为30wt%的水性低发射率纳米涂料，涂覆在无纺布上，测得红外发射率为0.62，较无纺布本身降低了0.314。

实施例3

（1）水性镁基铝酸镧浓缩浆制备

称取重量份40份去离子作为溶剂，重量份15份的润湿分散剂EFKA-4585（广州市易埃夫卡公司），依次加入球磨机并混合均匀，球磨机的转速为4000r/min；将45份镁基铝酸镧粉体放入球磨机中球磨12h，测得镁基铝酸镧粉体平均粒径为200nm，经抽滤，二次研磨，制备出固相质量百分含量为40wt%的水性镁基铝酸镧浓缩浆。

（2）涂层剂分散体制备

称取重量份14份去离子水作为溶剂，重量份85份水性聚氨酯涂层剂，重量份1份含疏水粒子矿物油混合物的消泡剂，依次加入球磨机中分散，球磨机的转速为1000r/min，分散时间为0.5h，得到固相质量含量为34wt%的涂层剂备用。

（3）涂料制备

称取重量份36份去离子水作为溶剂，重量1份交联剂PrintofixFixingagentZF，重量3份增稠剂改性聚丙烯酸铵，脂肪烃的乳化物消泡剂0.05份，重量份35份水性铝酸镧浓缩浆，重量份25份涂层分散剂，依次加入到球磨机中球磨，球磨机转速5000r/min，采用氧化锆磨球，球磨时间为12h，经过抽滤，二次研磨，获得固含量为45wt%的水性低发射率纳米涂料，涂覆在牛津布上，测得红外发射率为0.6，较牛津布本身降低了0.337。

实施例4

（1）水性氧化镧浓缩浆制备

称取重量份40份去离子作为溶剂，重量份15份的润湿分散剂EFKA-4585（埃夫卡公司），依次加入球磨机并混合均匀，球磨机的转速为4000r/min；将45份氧化镧粉体放入球磨机中球磨12h，使氧化镧粉体粒径均一，为200nm，经抽滤，二次研磨，制备出固相质量百分含量为40wt%的水性铝酸镧浓缩浆。

（2）涂层剂分散体制备

称取重量份13份去离子水作为溶剂，重量份85份水性聚氨酯涂层剂，重量份2份聚硅氧烷消泡剂，依次加入球磨机中分散，球磨机的转速为1000r/min，分散时间为0.5h，得到固相质量含量为34wt%的涂层剂备用。

（3）涂料制备

称取重量份37份去离子水作为溶剂，重量1份交联剂T311，重量2份增稠剂乙氧化氨基甲酸酯聚合物，脂肪烃的乳化物消泡剂为1份，重量份35份水性氧化镧浓缩浆，重量份25份涂层分散剂，依次加入到球磨机中球磨，球磨机转速5000r/min，采用氧化锆磨球，球磨时间为12h，经过抽滤，二次研磨，获得固含量为45wt%的水性低发射率纳米涂料，涂覆在聚酰亚胺薄膜上，测得红外发射率为0.63，较聚酰亚胺薄膜的发射率降低了0.24。

实施例5

（1）油性镁基铝酸镧浓缩浆制备

称取重量份40份甲苯作为溶剂，重量份10份的润湿分散剂Disperbyk-191（BYK公司），依次加入球磨机并混合均匀，球磨机的转速为4500r/min；将50份镁基铝酸镧粉体放入球磨机中球磨48h，测得镁基铝酸镧粉体平均粒径为143nm，经抽滤，二次研磨，制备出固相质量百分含量为50wt%的油性镁基铝酸镧浓缩浆。

（2）涂层剂分散体制备

称取重量份45份甲苯作为溶剂，重量份50份有机硅涂层剂，重量份5份聚硅氧烷消泡剂，依次加入球磨机中分散，球磨机的转速为1000r/min，分散时间为1h，得到固相质量含量为40wt%的涂层剂备用。

（3）涂料制备

称取重量份55份甲苯作为溶剂，重量1份交联剂T311，重量4份增稠剂乙氧化氨基甲酸酯聚合物，脂肪烃的乳化物消泡剂为0.05份，重量份15份油性镁基铝酸镧浓缩浆，重量份25份涂层分散剂，依次加入到球磨机中球磨，球磨机转速4000r/min，采用氧化锆磨球，球磨时间为12h，经过抽滤，二次研磨，获得固含量为25wt%的油性性低发射率纳米涂料，涂覆在铝板上，测得红外发射率为0.25。

实施例6

（1）油性铝酸镧浓缩浆制备

称取重量份60份甲苯作为溶剂，重量份8份的分散剂Disperbyk-140（BYK公司），依次加入球磨机并混合均匀，球磨机的转速为4000r/min；将32份铝酸镧粉体放入球磨机中球磨36h，测得铝酸镧粉体平均粒径为185nm，经抽滤，二次研磨，制备出固相质量百分含量为30wt%的油性铝酸镧浓缩浆。

（2）涂层剂分散体制备

称取重量份17份甲苯作为溶剂，重量份80份三元乙丙橡胶，重量3份消泡剂非硅酮有机脂碳氢化合物，依次加入球磨机中分散，球磨机的转速为600r/min，分散时间为1h，得到固相质量含量为32wt%的涂层剂备用。

（3）涂料制备

称取重量份46份甲苯作为溶剂，重量1份交联剂T31，重量4份增稠剂乙氧化氨基甲酸酯聚合物，脂肪烃的乳化物消泡剂为0.05份，重量份25份油性铝酸镧浓缩浆，重量份25份涂层分散剂，依次加入到球磨机中球磨，球磨机转速5000r/min，采用氧化锆磨球，球磨时间为18h，经过抽滤，二次研磨，获得固含量为30wt%的油性低发射率纳米涂料，涂覆在铝板上，测得红外发射率为0.18。

实施例7

（1）油性掺锰铝酸镧浓缩浆制备

称取重量份40份二甲苯作为溶剂，重量份15份的润湿分散剂EFKA-4585（埃夫卡公司），依次加入球磨机并混合均匀，球磨机的转速为4000r/min；将45份掺锰铝酸镧粉体放入球磨机中球磨12h，测得掺锰铝酸镧粉体平均粒径为200nm，经抽滤，二次研磨，制备出固相质量百分含量为40wt%的油性掺锰铝酸镧浓缩浆。

（2）涂层剂分散体制备

称取重量份12份二甲苯作为溶剂，重量份85份有机硅涂层剂，重量份3份消泡剂脂肪烃乳化物，依次加入球磨机中分散，球磨机的转速为1000r/min，分散时间为0.5h，得到固相质量含量为34wt%的涂层剂备用。

（3）涂料制备

称取重量份37份二甲苯作为溶剂，重量1份交联剂MHHPA，重量2份增稠剂乙氧化氨基甲酸酯聚合物，脂肪烃的乳化物消泡剂为0.05份，重量份35份油性掺锰铝酸镧浓缩浆，重量份25份涂层分散剂，依次加入到球磨机中球磨，球磨机转速5000r/min，采用氧化锆磨球，球磨时间为12h，经过抽滤，二次研磨，获得固含量为45wt%的油性低发射率纳米涂料，涂覆在铝板上，测得红外发射率为0.12。

实施例8

（1）水性掺杂铈铝酸镧浓缩浆制备

称取重量份40份去离子作为溶剂，重量份15份的润湿分散剂涂易乐96（涂易乐改性有机硅助剂公司），依次加入球磨机并混合均匀，球磨机的转速为4000r/min；将45份氧化镧粉体放入球磨机中球磨12h，测得氧化镧粉体平均粒径为200nm，经抽滤，二次研磨，制备出固相质量百分含量为40wt%的水性掺杂铈铝酸镧浓缩浆。

（2）涂层剂分散体制备

称取重量份13份去离子水作为溶剂，重量份85份水性聚氨酯涂层剂，重量份2脂肪烃乳化物，依次加入球磨机中分散，球磨机的转速为1000r/min，分散时间为0.5h，得到固相质量含量为34wt%的涂层剂备用。

（3）涂料制备

称取重量份36份去离子水作为溶剂，重量1份BYK-4510，重量3份增稠剂改性聚丙烯酸钠，脂肪烃的乳化物消泡剂为0.05份，重量份35份掺杂铈铝酸镧浓缩浆，重量份25份涂层分散剂，依次加入到球磨机中球磨，球磨机转速5000r/min，采用氧化锆磨球，球磨时间为12h，经过抽滤，二次研磨，获得固含量为45wt%的水性低发射率纳米涂料，涂覆在钢板上，测得红外发射率为0.13。

Claims (9)

1.一种红外隐身涂料，其特征在于：所述涂料包括溶剂、填料、涂层剂和添加剂；其中填料为镧基稀土化合物；涂层剂为水性涂层剂或油性涂层剂；添加剂为润湿分散剂、交联剂、消泡剂、增稠剂；其中溶剂、填料、涂层剂和添加剂的重量份数比例为50-300：20～80:10～80:0.5～20；其中镧基稀土化合物为氧化镧，铝酸镧，镁基铝酸镧，掺杂锰、铈或铕元素镧基稀土化合物的一种或者几种；镧基稀土化合物的粒径为100-600nm，粘度1000-3000mPa·S，固相含量为10-60wt％。

2.根据权利要求1所述的一种红外隐身涂料，其特征在于：所述水性涂层剂为聚醋酸乙烯乳液、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂中的一种；油性涂层剂为有机硅类粘合剂、三元乙丙橡胶、KRATON粘合剂中的一种或者几种。

3.根据权利要求1所述的一种红外隐身涂料，其特征在于：所述润湿分散剂为聚羧酸钠，聚丙烯酸钠，聚丙烯酸铵，BYK-9076，BYK-9077，EFKA-4585，EFKA-6225，Tilo-190T，Disperbyk-190，Disperbyk-191，Disperbyk-140，Disperbyk-2010，Disperbyk-2090，Disperbyk-2091，Disperbyk-140，CT-324，CT-136，Surfynol465，涂易乐96中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种红外隐身涂料，其特征在于：所述交联剂为BYK-4510，PrintofixFixingagentZF，BayhydurXP2655,TUG-DURD-75，MHHPA，T311，T31中的一种或几种；消泡剂为脂肪烃的乳化物、非硅酮有机脂碳氢化合物、聚硅氧烷消泡剂、含疏水粒子矿物油混合物中一种或几种；增稠剂为改性聚丙烯酸钠、改性聚丙烯酸铵、乙氧化氨基甲酸酯聚合物、非离子聚氨酯化合物的一种或几种；溶剂为蒸馏水、乙二醇单丁醚、丙二醇乙醚、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丁酮、乙醇、乙酸甲酯中的一种或者几种。

5.一种如权利要求1所述的红外隐身涂料的制备方法，包括：

(1)将重量份30-90份溶剂、重量份1-30份的润湿分散剂与重量份5-60份的填料混合进行球磨，球磨速率为1000-6000r/min，球磨时间为4-36h，得镧基稀土化合物粉体浓缩浆，固相质量百分含量为20-60wt％；其中物料与磨球的质量比为1:1～1:4；

(2)将溶剂，涂层剂，消泡剂进行球磨，得到涂层剂分散体；溶剂、涂层剂和消泡剂重量比为20-95：30-90：0.5-20；球磨速率为500-1200r/min；球磨时间为0.5h-3h；固相含量为25wt％-45wt％；

(3)将溶剂、镧基稀土化合物粉体浓缩浆、涂层剂分散体、涂层添加剂，进行球磨，即得红外隐身涂料，其中溶剂、镧基稀土化合物粉体浓缩浆、涂层剂分散体、涂层添加剂的重量份数比为10～90:10～80:10～80:0.5～20；球磨速率为2000～8000r/min；球磨时间为10h～30h；固相质量百分含量为20wt％～50wt％；其中涂层添加剂中交联剂、消泡剂、增稠剂的质量比为0.1-2:0.05-1:0.5-4；

其中涂料中总的溶剂、填料、涂层剂和添加剂的重量份数比例为50-300：20～80:10～80:0.5～20。

6.根据权利要求5所述的一种红外隐身涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中镧基稀土化合物粉体浓缩浆，粒径为100-600nm，粘度为1000-3000mPa·S。

7.根据权利要求5所述的一种红外隐身涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中物料与磨球的质量比为1:1～1:2；磨球为氧化锆，碳化硼或碳化硅，磨球的粒径为0.03mm-2mm。

8.一种如权利要求1所述的红外隐身涂料的应用，其特征在于：采用浸渍、涂层或浸轧方法将红外隐身涂料施加到基底上，其中涂层方法为：刮涂、喷涂、或流涂。

9.根据权利要求8所述的一种红外隐身涂料的应用，其特征在于：所述基底为织物基质、金属材料或玻璃板；刮涂为用刷子、辊子或刮漆刀；喷涂为空气喷涂、无空气喷涂、热喷涂或静电喷涂；流涂为浸涂、幕式淋涂、辊涂或逆向辊涂。