CN106867385A - 一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法，制备方法如下：在粘合剂中，加入一定质量百分数的相变填料、隔热填料和分散剂，混合搅拌，并滴加适量溶剂，搅拌并超声振荡，静置后获得控温涂料；将控温涂料刮涂或喷涂于马口铁板上，60℃固化6小时，获得控温涂层；在粘合剂中，加入一定质量百分数的漂浮态填料和分散剂，混合搅拌，并滴加适量溶剂，搅拌并超声振荡，静置后获得控发射率涂料；将控发射率涂料刮涂或喷涂于经过打磨处理的控温涂层表面上，室温固化1天后，60℃固化6小时，获得控制红外辐射的复合涂层。本发明将低发射率与控温相结合，可以协同降低涂层的辐射能，突破现有红外隐身涂层只具备低红外发射率或控温单一功能的局限。

Description

一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法
技术领域
本发明属于红外隐身材料技术领域，具体涉及一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法。
背景技术
根据Stefan-Boltzmann定律，M＝εσT4，物体的红外辐射能量M取决于表面发射率ε和温度T，因此，可通过降发射率和降温两种途径减小目标的红外辐射能量。
金属填料是迄今为止报道最多的低发射率填料，光学研究表明，不透明体反射率越高，其发射率就越低，因此具有较高反射率的金属受到研究人员的青睐。近年来，有研究者发现相变材料在发生相变时能够吸收或释放热量，同时温度保持不变，将其作为填料制备出的相变涂层具有一定的降温作用，因此相变材料逐渐应用于红外隐身领域。隔热材料具有高热阻能抑制热量的传递，从而有助于降低表面温度。
然而，相变材料、隔热材料和金属粉体材料各有优缺点，如金属粉体材料可降低涂层发射率但同时提高了涂层热导率导致表面温度升高，而相变材料和隔热材料可以有效控制温度但却具有很高的发射率(0.9左右)，因此如何将这几种材料复合使用，优势互补，扬长避短，成为本发明的方向和重点。
发明内容
本发明的针对现有技术中的不足，提供一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法，其特征在于，复合涂层的底层为控温涂层，表层为控发射率涂层，制备方法如下：
1)在粘合剂中，加入一定质量百分数的相变填料、隔热填料和分散剂，混合搅拌，并滴加适量溶剂，搅拌并超声振荡，静置后获得控温涂料，其中，以控温涂料的重量百分数计，相变填料用量占总重量的10-30％，隔热填料用量占总重量的10-30％，粘合剂用量占总重量的20-70％，溶剂用量占总重量的10-60％，分散剂用量占总重量的0.3-3％；
2)将控温涂料刮涂或喷涂于马口铁板上，60℃固化6小时，获得控温涂层；
3)在粘合剂中，加入一定质量百分数的漂浮态填料和分散剂，混合搅拌，并滴加适量溶剂，搅拌并超声振荡，静置后获得控发射率涂料，其中，以控发射率涂料重量百分数计，漂浮态填料用量占总重量的20-40％，粘合剂用量占总重量的20-70％，溶剂用量占总重量的10-60％，分散剂用量占填料总重量的0.2-3％；
4)将控发射率涂料刮涂或喷涂于经过打磨处理的控温涂层表面上，室温固化1天后，60℃固化6小时，获得控制红外辐射的复合涂层。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
步骤1)中，相变填料是含有下述的一种或其混合物或其改性物的微胶囊或多孔颗粒：石蜡、硬脂酸、棕榈酸、聚乙二醇；隔热填料是下述的一种或其混合物：SiO2气凝胶、空心微珠。
步骤3)中，漂浮态填料是下述的一种或其混合物：铜粉、铝粉、铜金粉、银粉、不锈钢粉，漂浮态填料的漂浮率大于50％。
步骤1)和步骤3)中，粘合剂由聚氨酯和N-75固化剂组合形成；溶剂为下述的一种或其混合物：乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、环己烷、丙酮；分散剂是硅烷偶联剂。
本发明的有益效果是：将低发射率与控温相结合，降低目标的红外辐射能量，将相变涂层作为底层，有效降低温度；将控发射率涂层作为表层，有效降低发射率，两者结合可以协同降低涂层的辐射能，突破现有红外隐身涂层只具备低红外发射率或控温单一功能的局限。
附图说明
图1是控制红外辐射的复合涂层的结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明的控制红外辐射的复合涂层的制备方法，低发射率/控温复合涂层(即控制红外辐射的复合涂层)如图1所示，底层为控温涂层，表层为控发射率涂层，制备方法如下：
一、在粘合剂中，加入一定质量百分数的相变填料、隔热填料和分散剂，混合搅拌，并滴加适量溶剂，搅拌并超声振荡，静置后获得控温涂料，以控温涂料的重量百分数计，相变填料用量占总重量的10-30％，隔热填料用量占总重量的10-30％，粘合剂用量占总重量的20-70％，溶剂用量占总重量的10-60％，分散剂用量占总重量的0.3-3％。
其中，相变填料是含有下述的一种或其混合物或其改性物的微胶囊或多孔颗粒：石蜡、硬脂酸、棕榈酸、聚乙二醇；隔热填料是下述的一种或其混合物：SiO2气凝胶、空心微珠；粘合剂由聚氨酯和N-75固化剂组合形成；溶剂为下述的一种或其混合物：乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、环己烷、丙酮；分散剂是硅烷偶联剂。
二、将控温涂料刮涂或喷涂于马口铁板上，60℃固化6小时，获得控温涂层。
三、在粘合剂中，加入一定质量百分数的漂浮态填料和分散剂，混合搅拌，并滴加适量溶剂，搅拌并超声振荡，静置后获得控发射率涂料，以控发射率涂料重量百分数计，漂浮态填料用量占总重量的20-40％，粘合剂用量占总重量的20-70％，溶剂用量占总重量的10-60％，分散剂用量占填料总重量的0.2-3％。
其中，漂浮态填料是下述的一种或其混合物：铜粉、铝粉、铜金粉、银粉、不锈钢粉，漂浮态填料的漂浮率大于50％；粘合剂由聚氨酯和N-75固化剂组合形成；溶剂为下述的一种或其混合物：乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、环己烷、丙酮；分散剂是硅烷偶联剂。
四、将控发射率涂料刮涂或喷涂于经过打磨处理的控温涂层表面上，室温固化1天后，60℃固化6小时，获得控制红外辐射的复合涂层。
实施例1
步骤1：铝基板用砂纸打磨并用无水乙醇清洗、烘干；
步骤2：称取10g聚氨酯树脂，依次加入3g相变材料石蜡、3g隔热填料SiO2气凝胶和0.5g硅烷偶联剂，混合搅拌；加入10gN-75固化剂，加入10g乙酸丁酯，搅拌并超声震荡，静置后获得控温涂料；
步骤3：将步骤2所得涂料喷涂于步骤1所得基板表面，室温下表干，然后在60℃固化6小时，获得控温涂层；
步骤4：称取10g聚氨酯树脂，依次加入5g铝粉、0.5g硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，加入10.5gN-75固化剂，加入8g乙酸丁酯，搅拌并超声震荡，静置后获得低发射率涂料；
步骤5：将步骤4所得涂料喷涂于步骤3所得控温涂层表面，室温下晾干24h，然后60℃固化6小时，即获得低发射率/控温双层复合型红外低辐射涂层。
实施例2-3的操作步骤如实施例1，底层配方和表层配方见表1。
表1 实施例1-3和比较例1-2的配方参数
性能测试
采用测温装置对涂层加热(加热平台温度设置为60℃)，并测量涂层表面温度；
用IR-2型双波段发射率仪测量涂层常温下的发射率ε；
根据公式E＝σεT4计算涂层的表面辐射能，其中σ为常数，σ＝5.67×10-8J·s-1·m-2·K-4；ε为涂层表面发射率，T为涂层表面热力学温度；
实施例1-3的表面辐射能比较如表2所示，由此可知，本发明将低发射率与控温相结合，可以协同降低涂层的辐射能。
表2 实施例1-3和比较例1-2的表面辐射能比较
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法，其特征在于，复合涂层的底层为控温涂层，表层为控发射率涂层，制备方法如下：
1）在粘合剂中，加入一定质量百分数的相变填料、隔热填料和分散剂，混合搅拌，并滴加适量溶剂，搅拌并超声振荡，静置后获得控温涂料，其中，以控温涂料的重量百分数计，相变填料用量占总重量的10-30%，隔热填料用量占总重量的10-30%，粘合剂用量占总重量的20-70%，溶剂用量占总重量的10-60%，分散剂用量占总重量的0.3-3%；
2）将控温涂料刮涂或喷涂于马口铁板上，60℃固化6小时，获得控温涂层；
3）在粘合剂中，加入一定质量百分数的漂浮态填料和分散剂，混合搅拌，并滴加适量溶剂，搅拌并超声振荡，静置后获得控发射率涂料，其中，以控发射率涂料重量百分数计，漂浮态填料用量占总重量的20-40%，粘合剂用量占总重量的20-70%，溶剂用量占总重量的10-60%，分散剂用量占填料总重量的0.2-3%；
4）将控发射率涂料刮涂或喷涂于经过打磨处理的控温涂层表面上，室温固化1天后，60℃固化6小时，获得控制红外辐射的复合涂层。
2.如权利要求1所述的一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤1）中，相变填料是含有下述的一种或其混合物或其改性物的微胶囊或多孔颗粒：石蜡、硬脂酸、棕榈酸、聚乙二醇；隔热填料是下述的一种或其混合物：SiO2气凝胶、空心微珠。
3.如权利要求1所述的一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤3）中，漂浮态填料是下述的一种或其混合物：铜粉、铝粉、铜金粉、银粉、不锈钢粉，漂浮态填料的漂浮率大于50%。
4.如权利要求1所述的一种控制红外辐射的复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤1）和步骤3）中，粘合剂由聚氨酯和N-75固化剂组合形成；溶剂为下述的一种或其混合物：乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、环己烷、丙酮；分散剂是硅烷偶联剂。
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