CN111001549A - 一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法 - Google Patents

一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及吸波涂层技术领域，提供了一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法。本发明开发的含核壳结构型磁性吸收剂的吸波涂层制备新方法可以提高雷达吸波涂层的高耐蚀性能，通过原位聚合法制备得到聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂，聚苯乙烯壳层与有机树脂相似相容，解决相容性问题；采用的喷枪喷涂——表干——喷涂工艺，将多余溶剂挥发后涂层预固化，从而改善涂层的整体均一度，有效解决刷涂和简单喷涂过程中产生的涂料分布不均一、磁性吸收剂沉降等问题，所得吸波涂层面密度≤3kg/m2，厚度为0.1‑10mm可调。

Description

一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法
技术领域
本发明涉及吸波涂层技术领域，具体涉及一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法。
背景技术
随着我国战机从陆地走向海洋，对雷达吸波涂层的耐腐蚀性能要求也越来越高，采用磁性吸收剂包覆是实现吸波涂层耐腐蚀的有效途径。目前我国舰载机面临着：高湿、高盐雾的海洋环境；战机的高出动率；服役、运输过程中的损伤等问题，造成传统的防腐面漆及加入耐蚀助剂等方法，并不能有效的提高起到吸波作用的磁性吸收剂的耐腐蚀性能。磁性吸收剂包覆可以直接提高磁性吸收剂的耐腐蚀性能，在之前的磁性吸收剂包覆方案中，采用石墨烯、玄武岩鳞片等无机纳米材料进行包覆，此种方案容易造成与有机树脂基体共混性差、涂层结合力下降、涂层增重等结果，从而限制了磁性吸收剂包覆的应用。
聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂具有减重、良好的有机树脂相容性、高强的耐蚀性优点，可作为优异的耐腐蚀型雷达吸波涂层的吸收剂，经过与树脂等共混工艺，采用喷枪喷涂——表干——喷涂的制备工艺，特别是针对于带曲率的底材结构，可实现吸波涂层的有效复合制备。然而，目前限制含核壳结构型磁性吸收剂的吸波涂层制备应用主要有两大技术难题：第一是磁性吸收剂与树脂基体的相容性问题；第二是吸波涂层喷涂过程中易沉降、涂层均一性差的问题。
发明内容
针对采用石墨烯等无机纳米材料进行包覆磁性颗粒，屏蔽特性产生耐腐蚀效果，但容易造成与有机树脂基体共混性差，提高涂料共混工艺难度，维护成本高等问题，本发明提出了一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法。通过原位聚合法制备得到聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂，解决相容性问题；采用喷枪喷涂——表干——喷涂工艺，将多余溶剂挥发后涂层预固化，解决刷涂和简单喷涂过程中产生的涂料分布不均一、磁性吸收剂沉降等问题。
一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂100g，树脂及固化剂20-1000g、有机溶剂200-10000ml倒入容器中，在室温条件下，采用机械搅拌混合，混合均匀后得到涂料；
步骤二、将涂料置于喷壶中，采用气压喷枪喷涂于底板上，喷嘴口径1.5-2.2mm，喷涂气压设定为0.5-2.4巴，喷涂距离为10-21cm，喷幅大小为30cm；
步骤三、喷涂1次后，置于高温固化箱中进行表干，表干温度设定为40-100℃，表干时间30-600s；
步骤四、重复步骤三喷涂——表干——喷涂过程，得到吸波涂层，厚度为0.1-10mm；
步骤五、对吸波涂层样板进行固化处理，固化温度为40-100℃，保温时间12-48h。
上述技术方案，基于聚苯乙烯原位聚合法包覆形成的核壳结构型磁性吸收剂，优化共混工艺，解决吸收剂与树脂相容性的问题，提高涂层耐腐蚀性能；采用喷枪喷涂——表干——喷涂的工艺方法，解决了颗粒沉降造成涂层均匀度差的问题，提升涂层喷涂质量，开发出具有耐腐蚀性的含核壳结构型吸收剂的吸波涂层制备新方法。
进一步地，步骤一中，所述磁性吸收剂为羰基铁型磁性吸收剂、铁硅铝型磁性吸收剂或铁镍型磁性吸收剂。
进一步地，所述磁性吸收剂的尺寸为1-200μm。
进一步地，步骤一中，还添加有硅烷偶联剂1-20g。
进一步地，步骤一中，所述树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂或硅树脂。
进一步地，步骤一中，所述有机溶剂为二甲苯。
进一步地，步骤一中，机械搅拌的速率为100-200r/min，搅拌时长为0.5-8h。
进一步地，步骤二中，所述底板为铝板、钛合金底板或复材底板。
进一步地，喷涂次数为至少2次。
进一步地，步骤五中，继续将固化温度升至150-160℃，保温时间8-12h。
本发明具有的有益效果是：
本发明开发的含核壳结构型磁性吸收剂的吸波涂层制备新方法可以提高雷达吸波涂层的高耐蚀性能，通过原位聚合法制备得到聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂，聚苯乙烯壳层与有机树脂相似相容，解决相容性问题；采用的喷枪喷涂——表干——喷涂工艺，将多余溶剂挥发后涂层预固化，从而改善涂层的整体均一度，有效解决刷涂和简单喷涂过程中产生的涂料分布不均一、磁性吸收剂沉降问题，避免了沉降带来的吸波涂层附着力差、吸波性能差等问题；
基于聚苯乙烯原位聚合法包覆的磁性吸收剂、有机树脂等为原料，采用共混工艺及喷涂——表干——喷涂工艺，实现耐腐蚀吸波涂层的制备；
所得吸波涂层面密度≤3kg/m2，厚度为0.1-10mm可调。
附图说明
图1为含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层的截面SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体的说明：
一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂100g，树脂及固化剂20-1000g、有机溶剂200-10000ml倒入容器中，在室温条件下，采用机械搅拌混合，混合均匀后得到涂料；
步骤二、将涂料置于喷壶中，采用气压喷枪喷涂于底板上，喷嘴口径1.5-2.2mm，喷涂气压设定为0.5-2.4巴，喷涂距离为10-21cm，喷幅大小为30cm；
步骤三、喷涂1次后，置于高温固化箱中进行表干，表干温度设定为40-100℃，表干时间30-600s；
步骤四、重复步骤三喷涂——表干——喷涂过程，得到吸波涂层，厚度为0.1-10mm；
步骤五、对吸波涂层样板进行固化处理，固化温度为40-100℃，保温时间12-48h。
作为其中的一个实施例，步骤一中，所述磁性吸收剂为羰基铁型磁性吸收剂、铁硅铝型磁性吸收剂或铁镍型磁性吸收剂。
作为其中的一个实施例，所述磁性吸收剂的尺寸为1-200μm。
作为其中的一个实施例，步骤一中，还添加有硅烷偶联剂1-20g。
作为其中的一个实施例，步骤一中，所述树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂或硅树脂。
作为其中的一个实施例，步骤一中，所述有机溶剂为二甲苯或丙酮。
作为其中的一个实施例，步骤一中，机械搅拌的速率为100-200r/min，搅拌时长为0.5-8h。
作为其中的一个实施例，步骤二中，所述底板为铝板、钛合金底板或复材底板。
作为其中的一个实施例，喷涂次数为至少2次。
作为其中的一个实施例，步骤五中，继续将固化温度升至150-160℃，保温时间8-12h。
实施例1
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
具体实施步骤如下：
步骤一、选用聚苯乙烯包覆的羰基铁型磁性吸收剂100g，磁性吸收剂尺寸为200μm，环氧树脂及固化剂1000g、二甲苯等溶剂10000ml倒入容器中，在室温情况下，采用机械搅拌混合，机械搅拌速率为100r/min，搅拌时长为8h，混合均匀后得到涂料；
步骤二、将适量涂料置于500ml喷壶中，采用气压喷枪喷涂于铝板上，喷嘴口径1.5mm，喷涂气压设定为0.5巴，喷涂距离为10cm，喷幅大小约为30cm；
步骤三、喷涂1次后，置于高温固化箱中进行表干，表干温度设定为100℃，表干时间30s；
步骤四、重复步骤三喷涂——表干——喷涂过程，得到吸波涂层，厚度为0.1-10mm可调；
步骤五、对吸波涂层样板进行固化处理，固化温度为100℃，保温时间12h。
经检测，所得吸波涂层面密度≤3kg/m2。吸波涂层的截面SEM图如图1所示。
实施例2
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
具体实施步骤如下：
步骤一、选用聚苯乙烯包覆的羰基铁型磁性吸收剂100g，磁性吸收剂尺寸为1μm，环氧树脂及固化剂20g、二甲苯等溶剂200ml倒入容器中，在室温情况下，采用机械搅拌混合，机械搅拌速率为200r/min，搅拌时长为0.5h，混合均匀后得到涂料；
步骤二、将适量涂料置于500ml喷壶中，采用气压喷枪喷涂于铝板上，喷嘴口径2.2mm，喷涂气压设定为2.4巴，喷涂距离为21cm，喷幅大小约为30cm；
步骤三、喷涂1次后，置于高温固化箱中进行表干，表干温度设定为40℃，表干时间600s；
步骤四、重复步骤三喷涂——表干——喷涂过程，得到吸波涂层，厚度为0.1-10mm可调；
步骤五、对吸波涂层样板进行固化处理，固化温度为40-℃，保温时间48h。
实施例3
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
具体实施步骤如下：
步骤一、选用聚苯乙烯包覆的羰基铁型磁性吸收剂100g，磁性吸收剂尺寸为1-200μm，环氧树脂及固化剂20-1000g、二甲苯等溶剂200-10000ml倒入容器中，在室温情况下，采用机械搅拌混合，机械搅拌速率为100-200r/min，搅拌时长为0.5-8h，混合均匀后得到涂料；
步骤二、将适量涂料置于500ml喷壶中，采用气压喷枪喷涂于铝板上，喷嘴口径1.5-2.2mm，喷涂气压设定为0.5-2.4巴，喷涂距离为10-21cm，喷幅大小约为30cm；
步骤三、喷涂1次后，置于高温固化箱中进行表干，表干温度设定为40-100℃，表干时间30-600s；
步骤四、重复步骤三喷涂——表干——喷涂过程，得到吸波涂层，厚度为0.1-10mm可调；
步骤五、对吸波涂层样板进行固化处理，固化温度为40-100℃，保温时间12-48h。
所得吸波涂层的截面SEM图如图1所示。
实施例4
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
步骤一中，增加硅烷偶联剂1-20g，其余的与实施例3相同。
实施例5
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
步骤一中，选用聚苯乙烯包覆的铁硅铝型磁性吸收剂100g，其余的与实施例3相同。
实施例6
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
步骤一中，选用聚苯乙烯包覆的铁镍型磁性吸收剂100g，其余的与实施例3相同。
实施例7
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
步骤一中，选用聚氨酯树脂及固化剂20-1000g，其余的与实施例3相同。
实施例8
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
步骤一中，选用硅树脂及固化剂20-1000g，其余的与实施例3相同。
实施例9
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
步骤三、喷涂2次或多次，置于高温固化箱中进行表干，表干温度设定为40-100℃，表干时间30-600s；其余的与实施例3相同。
实施例10
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
步骤五、对吸波涂层样板进行固化处理，固化温度为40-100℃，保温时间12-48h，固化温度升至150-160℃，保温时间8-12h。其余步骤同实施例3。
实施例11
试验材料：选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂、树脂及固化剂、二甲苯及丙酮等有机溶剂。
步骤二、采用气压喷枪喷涂于钛合金底板或复材底板上，其余步骤同实施例3。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选用聚苯乙烯包覆的磁性吸收剂100g，树脂及固化剂20-1000g、有机溶剂200-10000ml倒入容器中，在室温条件下，采用机械搅拌混合，混合均匀后得到涂料；
步骤二、将涂料置于喷壶中，采用气压喷枪喷涂于底板上，喷嘴口径1.5-2.2mm，喷涂气压设定为0.5-2.4巴，喷涂距离为10-21cm，喷幅大小为30cm；
步骤三、喷涂1次后，置于高温固化箱中进行表干，表干温度设定为40-100℃，表干时间30-600s；
步骤四、重复步骤三喷涂——表干——喷涂过程，得到吸波涂层，厚度为0.1-10mm；
步骤五、对吸波涂层样板进行固化处理，固化温度为40-100℃，保温时间12-48h。
2.根据权利要求1所述的一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，步骤一中，所述磁性吸收剂为羰基铁型磁性吸收剂、铁硅铝型磁性吸收剂或铁镍型磁性吸收剂。
3.根据权利要求1或2所述的一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，所述磁性吸收剂的尺寸为1-200μm。
4.根据权利要求1所述的一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，步骤一中，还添加有硅烷偶联剂1-20g。
5.根据权利要求1所述的一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，步骤一中，所述树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂或硅树脂。
6.根据权利要求1所述的一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，步骤一中，所述有机溶剂为二甲苯和/或丙酮。
7.根据权利要求1所述的一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，步骤一中，机械搅拌的速率为100-200r/min，搅拌时长为0.5-8h。
8.根据权利要求1所述的一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，步骤二中，所述底板为铝板、钛合金底板或复材底板。
9.根据权利要求1所述的一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，喷涂的次数为至少2次。
10.根据权利要求1所述的一种含核壳结构型磁性吸收剂的耐腐蚀吸波涂层制备方法，其特征在于，步骤五中，继续将固化温度升至150-160℃，保温时间8-12h。
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