CN112409913A - 一种轻质耐盐雾吸波涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种轻质耐盐雾吸波涂层及其制备方法。包括由内向外的雷达吸波层、反射转化层和雷达吸波层；其中雷达吸波层包括吸波填料、助剂和树脂；反射转化层包括微孔填料、助剂和树脂。本发明操作步骤少，可行性强，符合吸波涂料“薄、轻、宽、强”的发展方向，不仅可用于各类地面装备的雷达隐身，还可推广使用到各类飞行器上。

Description

一种轻质耐盐雾吸波涂层及其制备方法

技术领域：

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种轻质耐盐雾吸波涂层及其制备方法。

背景技术：

隐身技术主要涉及材料隐身和结构隐身两大方面。前者是使用吸波材料或涂料来实现隐身；后者是合理地设计装备结构、外形等因素，以提高隐蔽性，但目前来看，必定牺牲武器装备的部分性能。而与其相比，隐身涂层由于使用方便、成本低、操作方便、不受零件几何形状限制，表现出更大的优势，成为近年来发展最快的隐身技术研究领域。该技术利用在武器装备表面涂覆一层特殊的物质，可吸收雷达等探测器发出的电磁波，使探测器无法发现目标，以达到隐身的目的。隐身涂料作为一种最方便、最经济、极强适应性的隐身技术已经在航空航天、军事装备上得到广泛应用。

随着吸波材料的发展，如今传统吸波材料的种类已达十余种，传统吸波材料主要以强吸收为目标，普遍具有吸波频带窄、吸波率低、耐酸碱和盐雾能力差等缺点，但成本较低。新型隐身材料以“质量轻、频带宽、刚性强、涂层薄”为方向，一般具有和传统吸波材料不同的吸波机制，可以实现未来战场的隐身需求，受到各国重点研究。

随着国防科技工业的迅速发展，飞行器飞行速度不断提高，高剪切热气流对飞行器表面的剥蚀越来越剧烈，因此对涂料的面密度、附着力和韧性要求越来越高。同时根据飞行器长期存放环境条件，涂料应有针对性的提高某些方面的环境适应性。长期暴露在大气腐蚀环境中，空气中的水蒸气会吸附在器件表面形成薄液膜，当薄液膜中含有Cl^-、溶解氧、H⁺等腐蚀介质时，设备会同时发生化学腐蚀和电化学腐蚀。以舰载飞机为例，由于其所处的海域环境具有湿度大、氯离子含量高等特点，腐蚀要大于一般大气环境下的腐蚀，因此要求涂料具有极高的耐盐雾性能。装备防腐漆在国内外已经有了很长时间的研究，但是与军事武器装备密切相关，所以可查询的资料较少，只能参考部分通用设备的防腐处理方法。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是当薄液膜中含有Cl^-、溶解氧、H⁺等腐蚀介质时，设备会同时发生化学腐蚀和电化学腐蚀，因此要求涂料具有极高的耐盐雾性能。而装备防腐漆在国内外已经有了很长时间的研究，但是与军事武器装备密切相关，所以可查询的资料较少，只能参考部分通用设备的防腐处理方法

为解决上述问题，本发明提供了一种轻质耐盐雾吸波涂层及其制备方法，操作步骤少，可行性强，符合吸波涂料“薄、轻、宽、强”的发展方向，不仅可用于各类地面装备的雷达隐身，还可推广使用到各类飞行器上。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种轻质耐盐雾吸波涂层，包括由内向外的雷达吸波层、反射转化层和雷达吸波层；其中雷达吸波层包括吸波填料、助剂和树脂；反射转化层包括微孔填料、助剂和树脂。通过选择耐盐雾树脂、片状吸波填料实现耐盐雾的功能，通过两个吸波层实现吸波作用。

进一步的，包括以下成分(按重量数计)：

进一步的，所述树脂体系可以是丙烯酸改性聚氨酯树脂、聚硅烷改性环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、氟硅树脂和丙烯酸改性有机硅树脂中的一种或一种以上的混合物。作为成膜物、胶黏剂。

进一步的，所述润湿分散剂为聚氨酯聚合物、改性聚氨酯、丙烯酸铵盐、硅酸盐类、聚醚磷酸酯类中的一种。润湿分散颜填料，降低涂料粘度。

进一步的，所述流平剂为丙烯酸酯类、有机硅氧烷类、改性有机硅氧烷类中的一种。润湿基材，促进漆膜流平。

进一步的，所述防沉剂为改性聚酰胺、有机改性膨润土、气相二氧化硅、改性聚脲中的一种。防止颜填料沉降，提高漆膜触变性，防止流挂。

进一步的，所述消泡剂为改性硅氧烷、改性聚硅氧烷、丙烯酸酯聚合物、聚烯烃中的一种。抑制、消除漆膜产生气泡，防止漆膜产生微孔、针孔。

进一步的，所述附着力促进剂为磷酸酯类、改性聚硅氧烷、聚酯类中的一种。提高漆膜与基材的附着力。

进一步的，所述吸波填料可以是导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳化硅、铁氧体、羰基铁粉、银粉、导电高分子中的一种或一种以上的混合物。吸吸收或减弱涂层表面接收到的电磁波能量，减少电磁波的干扰。

进一步的，所述微孔填料可以是石墨烯气凝胶、硅气凝胶、空心微珠、多孔玻璃微珠、陶瓷粉、空心纤维、海泡石、蛭石、珍珠岩中的一种或一种以上的混合物。降低涂层面密度。

一种上述轻质耐盐雾吸波涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)在搅拌条件下向30％树脂体系中加入0.5％聚醚改性有机硅流平剂、0.7％改性聚硅氧烷分散剂等助剂，充分搅拌后，缓慢加入吸波填料，继续搅拌至分散均匀，得到雷达吸波层涂料；

(2)在搅拌条件下向40％树脂体系中加入0.5％丙烯酸改性有机硅流平剂、0.3％改性聚氨酯分散剂等助剂，充分搅拌后，缓慢加入的微孔填料，继续搅拌至分散均匀，得到反射转化层涂料；

(3)将(1)(2)制得的两种涂料，制成“三明治”结构，依次为：底层雷达吸波层、中间反射转化层、表层雷达吸波层，即得到轻质防腐吸波涂层。

进一步的，所述(1)(2)步骤中，搅拌速度为200～1500r/min，搅拌时间为20～120min。

进一步的，所述(3)步骤中，底层雷达吸波层的厚度在100μm～1000μm，中间反射转化层的厚度为100μm～500μm，表层雷达吸波层的厚度在100μm～1000μm。所得“三明治”结构吸波涂层较常用吸波涂层薄，吸波效率高，面密度小，应用价值高。

本发明相比于现有技术，其有益效果在于：

(1)本发明方法新颖，操作简单，产品存储性质稳定。

(2)本发明吸波涂料具有较低的面密度，可用于飞行器等具有较低重量要求装备的雷达隐身。

(3)本发明选用耐盐雾树脂、鳞片状填料，延缓水汽、氧气等渗透到基材的速度，降低了化学腐蚀、电化学腐蚀概率，使涂层的防腐、耐盐雾性能优异，可以适用于高盐雾地区使用。

(4)本发明施工简便，可满足喷涂、刷涂等多种施工工艺的要求。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

(1)在搅拌条件下向20％丙烯酸改性聚氨酯树脂体系中加入0.5％聚醚改性有机硅流平剂、0.7％改性聚硅氧烷分散剂、3％防尘剂等助剂，以300r/min充分搅拌30分钟后，缓慢加入0.2％的290℃制得的还原氧化石墨烯，继续以300r/min搅拌至分散均匀，得到雷达吸波层涂料；

(2)在搅拌条件下向40％丙烯酸改性聚氨酯树脂体系中加入0.5％丙烯酸改性有机硅流平剂、0.3％改性聚氨酯分散剂、0.8％消泡剂、1％附着力促进剂等助剂，以300r/min充分搅拌30分钟后，缓慢加入0.3％的石墨烯气凝胶，继续以1500r/min搅拌至分散均匀，得到反射转化层涂料；

(3)将(1)(2)制得的两种涂料，通过喷涂的方式，做成“三明治”结构，依次为：500μm底层雷达吸波层、300μm中间反射转化层、500μm表层雷达吸波层，即得到轻质防腐吸波涂层。

实施例2：

(1)在搅拌条件下向30％聚硅烷改性环氧树脂体系中加入0.5％聚醚改性有机硅流平剂、0.7％改性聚硅氧烷分散剂、3％防尘剂等助剂，以500r/min充分搅拌20分钟后，缓慢加入2％的300℃制得的碳纳米管，继续以500r/min搅拌至分散均匀，得到雷达吸波层涂料；

(2)在搅拌条件下向35％聚硅烷改性环氧树脂体系中加入0.5％丙烯酸改性有机硅流平剂、0.3％改性聚氨酯分散剂、1％消泡剂、1％附着力促进剂等助剂，以300r/min充分搅拌30分钟后，缓慢加入5％的空心玻璃微珠，继续以400r/min搅拌至分散均匀，得到反射转化层涂料；

(3)将(1)(2)制得的两种涂料，通过喷涂的方式，做成“三明治”结构，依次为：1000μm底层雷达吸波层、400μm中间反射转化层、600μm表层雷达吸波层，即得到轻质防腐吸波涂层。

实施例3：

(1)在搅拌条件下向30％丙烯酸改性有机硅树脂体系中加入0.5％聚醚改性有机硅流平剂、0.7％改性聚硅氧烷分散剂、2％防尘剂等助剂，以300r/min充分搅拌40分钟后，缓慢加入1.5％的400℃制得的还原氧化石墨烯，继续以600r/min搅拌至分散均匀，得到雷达吸波层涂料；

(2)在搅拌条件下向35％丙烯酸改性有机硅树脂体系中加入0.5％丙烯酸改性有机硅流平剂、0.3％改性聚氨酯分散剂、1％消泡剂、1.5％附着力促进剂等助剂，以400r/min充分搅拌30分钟后，缓慢加入0.3％的硅气凝胶，继续以1200r/min搅拌至分散均匀，得到反射转化层涂料；

(3)将(1)(2)制得的两种涂料，通过喷涂的方式，做成“三明治”结构，依次为：800μm底层雷达吸波层、300μm中间反射转化层、600μm表层雷达吸波层，即得到轻质防腐吸波涂层。

对本发明制得的进行性能检测，检测结果如表1所示：

表1轻质耐盐雾吸波涂层性能测定结果

根据上述中数据可知，与传统的吸波涂料相比，本发明轻质耐盐雾吸波涂层的面密度小，且耐盐雾性能佳，涂层在2000h盐雾条件下无任何异常。同时，与传统的吸波涂料相比，轻质防腐吸波涂层附着力显著提升，在高盐雾海域地区具有广阔的应用前景。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种轻质耐盐雾吸波涂层，其特征在于：包括由内向外的雷达吸波层、反射转化层和雷达吸波层；其中雷达吸波层包括吸波填料、助剂和树脂；反射转化层包括微孔填料、助剂和树脂。

2.如权利要求1所述的轻质耐盐雾吸波涂层的制备方法，其特征在于：底层雷达吸波层的厚度在100μm～1000μm，中间反射转化层的厚度为100μm～500μm，表层雷达吸波层的厚度在100μm～1000μm。

3.如权利要求1所述的轻质耐盐雾吸波涂层，其特征在于：包括以下成分(按重量数计)：

4.如权利要求3所述的轻质耐盐雾吸波涂层，其特征在于：所述树脂体系可以是丙烯酸改性聚氨酯树脂、聚硅烷改性环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、氟硅树脂和丙烯酸改性有机硅树脂中的一种或一种以上的混合物。

5.如权利要求3所述的轻质耐盐雾吸波涂层，其特征在于：所述润湿分散剂为聚氨酯聚合物、改性聚氨酯、丙烯酸铵盐、硅酸盐类、聚醚磷酸酯类中的一种。

6.如权利要求3所述的轻质耐盐雾吸波涂层，其特征在于：所述流平剂为丙烯酸酯类、有机硅氧烷类、改性有机硅氧烷类中的一种；所述防沉剂为改性聚酰胺、有机改性膨润土、气相二氧化硅、改性聚脲中的一种；所述消泡剂为改性硅氧烷、改性聚硅氧烷、丙烯酸酯聚合物、聚烯烃中的一种；所述附着力促进剂为磷酸酯类、改性聚硅氧烷、聚酯类中的一种。

7.如权利要求3所述的轻质耐盐雾吸波涂层，其特征在于：所述吸波填料可以是导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳化硅、铁氧体、羰基铁粉、银粉、导电高分子中的一种或一种以上的混合物。

8.如权利要求3所述的轻质耐盐雾吸波涂层，其特征在于：所述微孔填料可以是石墨烯气凝胶、硅气凝胶、空心微珠、多孔玻璃微珠、陶瓷粉、空心纤维、海泡石、蛭石、珍珠岩中的一种或一种以上的混合物。

9.一种权利要求1中的轻质耐盐雾吸波涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在搅拌条件下向树脂体系中加入流平剂、分散剂、防沉剂，充分搅拌后，缓慢加入吸波填料，继续搅拌至分散均匀，得到雷达吸波层涂料；

(2)在搅拌条件下向树脂体系中加入流平剂、分散剂、消泡剂、附着力促进剂，充分搅拌后，缓慢加入的微孔填料，继续搅拌至分散均匀，得到反射转化层涂料；

(3)将(1)(2)制得的两种涂料，制成“三明治”结构，依次为：底层雷达吸波层、中间反射转化层、表层雷达吸波层，即得到轻质防腐吸波涂层。

10.如权利要求9所述的轻质耐盐雾吸波涂层的制备方法，其特征在于：所述(1)(2)步骤中，搅拌速度为200～1500r/min，搅拌时间为20～120min。