CN114057469A - 一种陶瓷基复合隐身涂层及其制备方法 - Google Patents
一种陶瓷基复合隐身涂层及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种陶瓷基复合隐身涂层，包括陶瓷基体、设置于所述陶瓷基体上的阻燃涂层、设置于所述阻燃涂层上的红外隐身涂层及设置于所述红外隐身涂层上的透波外蒙皮，所述红外隐身涂层包括表层及红外反射层，所述表层可用于降低所述红外隐身涂层的红外吸收，所述红外反射层用于增加所述红外隐身涂层对红外电磁波的反射，上述陶瓷基复合隐身涂层采用陶瓷基体及设置阻燃涂层，使得所述复合涂层兼具了阻燃与红外隐身功能且延长高温、冲蚀等恶劣环境中的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及隐身材料技术领域，特别涉及一种陶瓷基复合隐身涂层。
背景技术
随着新一代武器装备的发展，目标探测技术日趋成熟，对于海军舰船而言，提高突防能力是保障舰艇在现代海战中生存的有效手段，隐身结构设计与雷达吸波材料的应用日益受到各国重视。雷达隐身技术是通过某些特定材料减弱、抑制、吸收、偏转目标电磁波的技术。
随着科技的发展，不仅要求隐身涂层具有雷达吸波性能，还需同时提高隐身涂层的耐高温性且耐烧蚀性，以保证可耐起降摩擦产生的高温冲刷以及降低雷达的可探测距离。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种高温性能且耐烧蚀好的陶瓷基复合隐身涂层。
一种陶瓷基复合隐身涂层，包括陶瓷基体、设置于所述陶瓷基体上的阻燃涂层、设置于所述阻燃涂层上的红外隐身涂层及设置于所述红外隐身涂层上的透波外蒙皮，所述红外隐身涂层包括表层及红外反射层，所述表层可用于降低所述红外隐身涂层的红外吸收，所述红外反射层用于增加所述红外隐身涂层对红外电磁波的反射，所述陶瓷基体由如下质量组份物质组成：
含炔基树脂：1％-99％；
聚硼硅氮烷树脂：1％-99％；及
填料：1％-99％；
所述含炔基树脂、所述聚硼硅氮烷和所述填料的质量总和为100％。
在其中一些实施例中，所述炔基树脂包括芳基乙炔树脂、乙炔基封端的聚酰亚胺树脂、含硅芳炔树脂、端炔基聚砜树脂、端炔基苯并吡啶树脂、乙炔基苯并噁嗪树脂、炔丙基酚醛树脂中的至少一种，所述填料为难熔金属Hf或Zr的氧化物、碳化物，包括HfO2、ZrO2、HfC、ZrC。
在其中一些实施例中，所述聚硼硅氮烷是含有B元素的以-Si-N-为重复单元的聚合物，所述聚合物包括含硼氮六元环的聚硅硼氮烷及以-Si-N--B-N-Si-N-重复结构单元的聚硼硅氮烷，其中，R1、R2、R3、R4、R5为H、烃基、硅烃基、含杂原子烃基或卤素；x、y、z为非0自然数
在其中一些实施例中，所述的阻燃涂层选自氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑、水滑石、蒙脱土、硅藻土中的一种或几种的组合。
在其中一些实施例中，所述表层包括红外透明的粘合剂及着色颜料，所述红外透明的粘合剂包括三元乙丙橡胶或苯乙烯嵌段共聚物，所述着色颜料包括硫化物或苝黑。
在其中一些实施例中，所述红外反射层包括高近红外反射颜料或高热红外反射金属颜料中的至少一种，所述高近红外反射颜料为铬系颜料，所述高热红外反射金属颜料为片状金属颜料。
在其中一些实施例中，所述透波外蒙皮层由玻璃钢组成，所述的玻璃钢由基体和增强材料组成，所述增强材料包括E-玻璃纤维、D-玻璃纤维、聚乙烯纤维、Kevlar纤维、石英玻璃纤维中的至少一种。
在其中一些实施例中，所述陶瓷基体、阻燃涂层、红外隐身涂层及透波外蒙皮的厚度分别为10mm-30mm、10μm-1mm、10μm-1mm、0.1mm-1mm及14mm-25mm。
另外，本发明还提供了一种所述的陶瓷基复合隐身涂层的制备方法，包括：
将陶瓷基体、阻燃涂层、红外隐身涂层及透波外蒙皮依次层叠设置，得到板材；
经上述步骤得到的板材进行加压定型，得到所述陶瓷基复合隐身涂层。
上述陶瓷基复合隐身涂层，包括陶瓷基体、设置于所述陶瓷基体上的阻燃涂层、设置于所述阻燃涂层上的红外隐身涂层及设置于所述红外隐身涂层上的透波外蒙皮，所述红外隐身涂层包括表层及红外反射层，所述表层可用于降低所述红外隐身涂层的红外吸收，所述红外反射层用于增加所述红外隐身涂层对红外电磁波的反射，上述陶瓷基复合隐身涂层采用陶瓷基体及设置阻燃涂层，使得所述复合涂层兼具了阻燃与红外隐身功能且延长高温、冲蚀等恶劣环境中的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施方式的陶瓷基复合隐身涂层的结构示意图。
图2为一实施方式的红外隐身涂层的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，一实施方式的陶瓷基复合隐身涂层100的结构示意图，包括包括陶瓷基体110、设置于所述陶瓷基体110上的阻燃涂层120、设置于所述阻燃涂层120上的红外隐身涂层130及设置于所述红外隐身涂层130上的透波外蒙皮140。
所述陶瓷基体由如下质量组份物质组成：
含炔基树脂：1％-99％；
聚硼硅氮烷树脂：1％-99％；及
填料：1％-99％；
所述含炔基树脂、所述聚硼硅氮烷和所述填料的质量总和为100％。
所述炔基树脂包括芳基乙炔树脂、乙炔基封端的聚酰亚胺树脂、含硅芳炔树脂、端炔基聚砜树脂、端炔基苯并吡啶树脂、乙炔基苯并噁嗪树脂、炔丙基酚醛树脂中的至少一种，所述填料为难熔金属Hf或Zr的氧化物、碳化物，包括HfO2、ZrO2、HfC、ZrC。
所述聚硼硅氮烷是含有B元素的以-Si-N-为重复单元的聚合物，所述聚合物包括含硼氮六元环的聚硅硼氮烷及以-Si-N--B-N-Si-N-重复结构单元的聚硼硅氮烷，其中，R1、R2、R3、R4、R5为H、烃基、硅烃基、含杂原子烃基或卤素；x、y、z为非0自然数
可以理解，上述陶瓷基基体，以含炔基树脂、聚硼硅氮烷及填料为主要前驱体，以适当的有机溶剂稀释，经过研磨和分散，涂覆或浸渍在C/C材料上，然后进行固化交联、高温裂解后，形成耐高温陶瓷基体，上述陶瓷基体因为前驱体中含有炔基，不但可以降低固化交联的温度，而且在高温裂解过程中可以形成更过自由碳，有助于形成难溶金属碳化物和SiC，碳化物的形成可以增强该陶瓷基体与碳材料的界面结合能力，同时还能发挥硅碳氮和金属碳化物材料的双重抗高温优势，增加基材在高温、冲蚀等恶劣环境中的使用寿命。
在其中一些实施例中，所述的阻燃涂层选自氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑、水滑石、蒙脱土、硅藻土中的一种或几种的组合。
请参阅图2，所述红外隐身涂层120包括表层111及红外反射层112，所述表层111可用于降低所述红外隐身涂层的红外吸收，所述红外反射层112用于增加所述红外隐身涂层对红外电磁波的反射。
在其中一些实施例中，所述表层111包括红外透明的粘合剂及着色颜料，所述红外透明的粘合剂包括三元乙丙橡胶或苯乙烯嵌段共聚物，所述着色颜料包括硫化物或苝黑。
在其中一些实施例中，所述红外反射层112包括高近红外反射颜料或高热红外反射金属颜料中的至少一种，所述高近红外反射颜料为铬系颜料，所述高热红外反射金属颜料为片状金属颜料。
由于在实际中，片状金属颜料在实现高红外反射的同时，也形成了可见光近红外的高亮度，由此带来涂层光学伪装性能减弱的问题，对此，采用共沉淀法制备了包覆片状金属颜料，包覆介质则采用光学伪装效果较好的铬系颜料，通过在片状铝粉表面包覆薄层的铬系颜料，达到降低铝粉表面亮度，同时保持粉体高热红外反射特性的目的。
可以理解，由于表涂层111主要由红外透明的粘合剂和着色颜料构成，因而能降低涂层的红外吸收；红外反射层主要由高近红外反射颜料或高热红外反射金属颜料，能增加涂层对红外电磁波的反射，通过两层涂层的协同作用，降低整个涂层体系的红外辐射。
在其中一些实施例中，所述红外隐身涂层110还包括底涂层113，所述底涂层113包括含炔基树脂及聚硼硅氮烷树脂，以使得形成的涂层具有更好的柔韧性。
在其中一些实施例中，所述透波外蒙皮层120由玻璃钢组成，所述的玻璃钢由基体和增强材料组成，所述增强材料包括E-玻璃纤维、D-玻璃纤维、聚乙烯纤维、Kevlar纤维、石英玻璃纤维中的至少一种。
在其中一些实施例中，所述陶瓷基体、阻燃涂层、红外隐身涂层及透波外蒙皮的厚度分别为10mm-30mm、10μm-1mm、10μm-1mm、0.1mm-1mm及14mm-25mm。
本发明还提供了上述陶瓷基复合隐身涂层的制备方法，包括下述步骤：
步骤S110：将陶瓷基体、阻燃涂层、红外隐身涂层及透波外蒙皮依次层叠设置，得到板材；
步骤S120：经上述步骤得到的板材进行加压定型，得到所述陶瓷基复合隐身涂层。
上述陶瓷基复合隐身涂层，包括陶瓷基体、设置于所述陶瓷基体上的阻燃涂层、设置于所述阻燃涂层上的红外隐身涂层及设置于所述红外隐身涂层上的透波外蒙皮，所述红外隐身涂层包括表层及红外反射层，所述表层可用于降低所述红外隐身涂层的红外吸收，所述红外反射层用于增加所述红外隐身涂层对红外电磁波的反射，上述陶瓷基复合隐身涂层采用陶瓷基体及设置阻燃涂层，使得所述复合涂层兼具了阻燃与红外隐身功能且延长高温、冲蚀等恶劣环境中的使用寿命。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，仅具体描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种陶瓷基复合隐身涂层，其特征在于，包括陶瓷基体、设置于所述陶瓷基体上的阻燃涂层、设置于所述阻燃涂层上的红外隐身涂层及设置于所述红外隐身涂层上的透波外蒙皮，所述红外隐身涂层包括表层及红外反射层，所述表层可用于降低所述红外隐身涂层的红外吸收，所述红外反射层用于增加所述红外隐身涂层对红外电磁波的反射，所述陶瓷基体由如下质量组份物质组成：
含炔基树脂：1％-99％；
聚硼硅氮烷树脂：1％-99％；及
填料：1％-99％；
所述含炔基树脂、所述聚硼硅氮烷和所述填料的质量总和为100％。
2.如权利要求1所述的陶瓷基复合隐身涂层，其特征在于，所述炔基树脂包括芳基乙炔树脂、乙炔基封端的聚酰亚胺树脂、含硅芳炔树脂、端炔基聚砜树脂、端炔基苯并吡啶树脂、乙炔基苯并噁嗪树脂、炔丙基酚醛树脂中的至少一种。
3.如权利要求2所述的陶瓷基复合隐身涂层，其特征在于，所述聚硼硅氮烷是含有B元素的以-Si-N-为重复单元的聚合物，所述聚合物包括含硼氮六元环的聚硅硼氮烷及以-Si-N--B-N-Si-N-重复结构单元的聚硼硅氮烷，其中，R1、R2、R3、R4、R5为H、烃基、硅烃基、含杂原子烃基或卤素；x、y、z为非0自然数
4.如权利要求2所述的陶瓷基复合隐身涂层，其特征在于，所述填料为难熔金属Hf或Zr的氧化物、碳化物，包括HfO2、ZrO2、HfC、ZrC。
5.根据权利要求1所述的陶瓷基复合隐身涂层，其特征在于：所述的阻燃涂层选自氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑、水滑石、蒙脱土、硅藻土中的一种或几种的组合。
6.如权利要求1所述的陶瓷基复合隐身涂层，其特征在于，所述表层包括红外透明的粘合剂及着色颜料，所述红外透明的粘合剂包括三元乙丙橡胶或苯乙烯嵌段共聚物，所述着色颜料包括硫化物或苝黑。
7.如权利要求1所述的陶瓷基复合隐身涂层，其特征在于，所述红外反射层包括高近红外反射颜料或高热红外反射金属颜料中的至少一种，所述高近红外反射颜料为铬系颜料，所述高热红外反射金属颜料为片状金属颜料。
8.如权利要求1所述的陶瓷基复合隐身涂层，其特征在于，所述透波外蒙皮层由玻璃钢组成，所述的玻璃钢由基体和增强材料组成，所述增强材料包括E-玻璃纤维、D-玻璃纤维、聚乙烯纤维、Kevlar纤维、石英玻璃纤维中的至少一种。
9.如权利要求1所述的陶瓷基复合隐身涂层，其特征在于，所述陶瓷基体、阻燃涂层、红外隐身涂层及透波外蒙皮的厚度分别为10mm-30mm、10μm-1mm、10μm-1mm、0.1mm-1mm及14mm-25mm。
10.一种如权利要求1所述的陶瓷基复合隐身涂层的制备方法，其特征在于，包括：
将陶瓷基体、阻燃涂层、红外隐身涂层及透波外蒙皮依次层叠设置，得到板材；
经上述步骤得到的板材进行加压定型，得到所述陶瓷基复合隐身涂层。
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