CN115895425A - 一种白色伪装涂料及其制备方法和在雪地伪装中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白色伪装涂料及其制备方法和在雪地伪装中的应用。本发明公开的白色伪装涂料具有很高的反射率，最高可达80％以上，完全满足雪地伪装所需的要求；白色伪装涂料由合成云母粉和白色颜料制备而成，具有较好的可剥离性，不仅适用于车辆、枪支等军用器械的伪装，还适用于单兵作战；本发明白色伪装涂料制备工序简单、成本小。
Description
技术领域
本发明属于涂料和功能性材料技术领域，具体涉及一种白色伪装涂料及其制备方法和在雪地伪装中的应用。
背景技术
雪地伪装材料作为雪地作战环境中的必备材料之一，在军事作战中占有举足轻重的位置。一直以来，我国军队使用白布模拟雪地伪装的效果，但随着侦测技术尤其是紫外探测技术的日益发展，已经不能实现有效的雪地伪装。雪地因其独特的环境，在紫外及可见光区具有很高的反射率，不仅在可见光区要求伪装材料为白色，更要求其对紫外光的反射率要达到70％以上，才能在紫外滤光镜中呈现与雪地背景相似的颜色效果，达到雪地伪装的目的。国内外很早开始针对紫外探测设备研究雪地伪装材料，如采用硫酸盐、碳酸盐以及钡、钙、镁的氧化物等白色颜料制备了伪装涂料；将ZrO2和TiO2添加到纺丝溶液中制成伪装纤维；用TiO2、钛酸镁、硅酸盐或SiO2的一种或多种混合物为填充料制成复合材料伪装网，且关于白色紫外荧光染料的研究也不断出现。但这些伪装材料多针对车辆、枪支等军用器械的伪装，不适用单兵作战。有专利针对各种白色无机粒子的光反射性能进行了研究，指出二氧化钛、三氧化锑、氧化锌、硫化锌等粒子在可见光波段内有较高反射率，而在近紫外区域反射率较低，并不具有良好的雪地伪装性能。随着纳米技术的发展，纳米无机粒子已被广泛应用于涂料、膜材料以及复合材料等领域。纳米颗粒具有粒径小、比表面积大、对近紫外光反射和吸收能力强，且强度高、韧性高、稳定性好等特点。但是，白色紫外荧光染料相当昂贵，纳米材料虽好但分散较为困难、有效含量较低且容易团聚。
为了解决传统雪地伪装设备紫外反射率低的问题，中国发明专利CN201410217720.3：一种白色印花浆料及其制备方法和用途，通过使用二氧化硅、氧化镁作为颜料，水性树脂作为粘合剂，采用涂料印花工艺制备了雪地迷彩伪装织物，虽然其制备的雪地迷彩伪装织物的白度(可见光)、紫外反射率数值可以达到模拟雪地背景的要求，但其在阻燃及可剥离性能方面均未涉及，且其研究仅针对单兵作战雪地伪装和防护纺织材料，未涉及可剥离性能和装备伪装。中国发明专利CN 111253839 B：一种雪地伪装网白色涂层及其制备方法和CN111303742B：一种雪地伪装网白色微孔涂层及其制备方法，均涉及一种雪地伪装网白色微孔涂层，包括由下至上依次层叠设置的阻燃层表面白色涂层、阻燃涂层、低发射率基材和低发射率面白色微孔伪装涂层，由三种涂层组成，虽然可以有效降低装备在雪地背景中被紫外、可见光、红外侦查设备发现的概率，提高装备在雪地背景中的生存机会，但并未涉及可剥离性能，且三层涂层构造较为繁琐。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种具有很高的反射率、较好的可剥离性的白色伪装涂料，所述涂料不仅适用于车辆、枪支等军用器械的伪装，还适用于单兵作战中的伪装网、战服、坦克装甲、信息方舱和掩体。
本发明还要解决的技术问题是提供了一种成本小、工序简单的白色伪装涂料的制备方法。
本发明最后要解决的技术问题是提供了所述白色伪装涂料在雪地伪装中的应用。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种白色伪装涂料，按重量份包括以下组份：水性可降解弹性乳液80～100份，白色颜料50～220份，合成云母粉0～30份，中空聚丙烯酸酯微球乳液50～95份，中空硼硅玻璃微珠20～30份，去离子水45～85份，分散剂2～5份，增稠剂0.2～0.3份，杀菌剂0.1～0.3份，有机硅可剥离助剂2.8～8份。
其中，所述白色颜料包括碳酸镁、碱式碳酸镁、氢氧化镁或硫酸钡中的一种或几种；所述合成云母粉的目数为400～1000目。
其中，所述中空聚丙烯酸酯微球乳液包括丙烯酸乳液H400或TM-E优创E乳液中的一种或两种；所述中空硼硅玻璃微珠包括中空硼硅玻璃微珠HN15或中空硼硅玻璃微珠HN20中的一种或两种。
其中，所述水性可降解弹性乳液包括聚己内酯型水性聚氨酯或脂肪族聚碳酸酯型水性聚氨酯中的一种或两种；所述有机硅可剥离助剂包括DY-ET102改性硅油、BYK-333改性硅油或byk333改性硅油中的一种或几种。
本发明还提供了一种制备所述白色伪装涂料的方法，包括以下步骤：
(1)在去离子水中加入分散剂、白色颜料和合成云母粉，搅拌均匀，研磨，得到白色浆料，所述搅拌速率为50～80r/min；
(2)在搅拌搅拌速率为50～80r/min，搅拌时间为30～60min的条件下，将中空聚丙烯酸酯微球乳液和中空硼硅玻璃微珠加入到白色浆料中，得到混合浆料；
(3)在混合浆料中加入水性可降解弹性乳液，50～80r/min搅拌30～40min，得到混合物；
(4)在混合物中加入增稠剂、杀菌剂和有机硅可剥离助剂，50～80r/min搅拌时间20～45min，即得白色伪装涂料。
其中，步骤(1)中所述去离子水、分散剂、白色颜料和合成云母粉的质量比为45～85:2～5:50～220:0～30；所述白色浆料为45μm以下。
其中，步骤(2)中所述中空聚丙烯酸酯微球乳液和中空硼硅玻璃微珠的质量比为2～4.75:1；步骤(2)中所述中空聚丙烯酸酯微球乳液和步骤(1)中所述的分散剂的质量比为50～95:2.5～4.8。
其中，步骤(3)中所述水性可降解弹性乳液和步骤(2)中所述中空聚丙烯酸酯微球乳液的质量比为0.625～0.95:1。
其中，步骤(4)中所述增稠剂、杀菌剂和有机硅可剥离助剂的质量比为2～3:1:28～80。
本发明提供了所述白色伪装涂料在雪地伪装中的应用，所述白色伪装涂料的厚度为150μm以上。
有益效果：相比于现有技术，本发明具备以下优点：
1、本发明的白色伪装涂料具有很高的反射率，最高可达80％以上，完全满足雪地伪装所需的要求；
2、本发明的白色伪装涂料由合成云母粉和白色颜料制备而成，具有较好的可剥离性，不仅适用于车辆、枪支等军用器械的伪装，还适用于单兵作战伪装网、战服、坦克装甲、信息方舱和掩体等；
3、本发明制备白色伪装涂料的方法成本小，且工序简单。
附图说明
图1为实施例1制备的白色伪装涂料在紫外光可见光350～760nm范围内的反射率；
图2为实施例2制备的白色伪装涂料在紫外光可见光350～760nm范围内的反射率；
图3为实施例3制备的白色伪装涂料在紫外光可见光350～760nm范围内的反射率；
图4为实施例4制备的白色伪装涂料在紫外光可见光350～760nm范围内的反射率；
图5为实施例5制备的白色伪装涂料在紫外光可见光350～760nm范围内的反射率；
图6为本发明实施例2的白色伪装涂料与普通白色涂料在紫外光可见光350～760nm范围内的反射率对比图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。如没有特殊说明的，实施例中的数量均为重量份，所用原料规格，除另有说明外均为市售工业品。
实施例1
一种可剥离雪地白色伪装涂料制备工艺过程如下：
(1)将45.0g去离子水加入容器，在60r/min搅拌速度下依次加入2.5g分散剂(扬州立达树脂有限公司，LD-320)、50g氢氧化镁、150g硫酸钡和30g800目规格的合成云母粉，搅拌均匀后经过研磨制备出白色浆料，细度控制在45μm以下。
(2)在搅拌速度60r/min条件下，将50g中空聚丙烯酸酯微球乳液(万华化学集团股份有限公司，丙烯酸乳液H400)和25g中空硼硅玻璃微珠(山西海诺科技股份有限公司，HN15)加入到研磨好的白色浆料中，并保持搅拌速度60r/min，搅拌30min。
(3)加入80g聚己内酯型水性聚氨酯PUD-916(上海思盛聚合物材料有限公司)，搅拌30～45min分散均匀。
(4)加入0.2g增稠剂(扬州立达树脂有限公司，LD-7002)、0.1g杀菌剂(南京天诗蓝盾生物科技有限公司，MBS)和2.8g有机硅可剥离助剂(改性硅油byk333)，在搅拌速度60r/min下搅拌30min后过滤包装，即得白色伪装涂料。
(5)将制备好的白色伪装涂料采用刷涂、辊涂或空气喷涂的方式施工在装备上，将厚度控制在150微米以上的厚度，待干燥后测试涂层的紫外线反射率。
结果如图1所示，白色伪装涂料在350～760nm范围内用于武器、伪装网、坦克装甲、信息方舱及掩体等均有较高的反射率，可达到雪地伪装的效果。(白色伪装涂料要求在350～760nm反射率达到75％以上，白度大于90)。
同时，检测白色伪装涂料的机械性能，如表1所示，白色伪装涂料具有较好的可剥离性(拉伸强度和断裂伸长率数值较高，而附着力较低)，也具有较好的耐水性，因此具有较好的雪地伪装性能和环境适应性。
表1
| 序号 | 项目 | 测试结果 |
| 1 | 白度 | 92 |
| 2 | 遮盖力 | 125 |
| 3 | 附着力，划格法，级 | 5 |
| 4 | 拉伸强度，MPa | 12.2 |
| 5 | 断裂伸长率，％ | 297 |
| 6 | 耐水性(浸168h) | 未脱落，未起皱 |
实施例2
一种可剥离雪地白色伪装涂料制备工艺过程如下：
(1)将85.0g去离子水加入容器，在80r/min搅拌速度下依次加入4.8g分散剂(扬州立达树脂有限公司，Ld-1918)、10g氢氧化镁、210g硫酸钡和20g1000目规格合成云母粉，搅拌均匀后经过研磨制备出白色浆料，细度控制在45μm以下。
(2)在搅拌条件下，将95g中空聚丙烯酸酯微球乳液(美国罗门哈斯公司，TM-E优创E乳液中的一种)和30g中空硼硅玻璃微珠HN20(山西海诺科技股份有限公司)加入研磨好的白色浆料中，并保持搅拌速度80r/min，搅拌45min。
(3)加入60g聚己内酯型水性聚氨酯PUD-916和40g聚碳酸酯型水性聚氨酯PUE-990F(上海思盛聚合物材料有限公司)，搅拌30～45min分散均匀。
(4)加入0.3g增稠剂LD-7002、0.2g杀菌剂MBS和8.0g有机硅油可剥离助剂(DY-ET102改性硅油)，在搅拌速度80r/min下搅拌30min后，过滤包装，即得白色伪装涂料。
(5)将制备好的白色伪装涂料采用刷涂、辊涂或空气喷涂的方式施工在装备上，将厚度控制在150微米以上的厚度，待干燥后测试涂层的紫外线反射率。
结果如图2所示，白色伪装涂料在350～760nm范围内均有较高的反射率，可达80％以上。
同时，检测白色伪装涂料的机械性能，如表2所示，白色伪装涂料具有较好的可剥离性(拉伸强度和断裂伸长率数值较高，而附着力较低)，也具有较好的耐水性，因此具有较好的雪地伪装性能和环境适应性。综合白度、反射率和可剥离性的性能比较，实施例2为最优方案。
表2
| 序号 | 项目 | 测试结果 |
| 1 | 白度 | 98 |
| 2 | 遮盖力 | 106 |
| 3 | 附着力，划格法，级 | 4 |
| 4 | 拉伸强度，MPa | 17.8 |
| 5 | 断裂伸长率，％ | 385 |
| 6 | 耐水性(浸168h) | 未脱落，未起皱 |
实施例3
一种可剥离雪地白色伪装涂料制备工艺过程如下：
(1)将85.0g去离子水加入容器，在60r/min搅拌速度下依次加入4.8g分散剂(扬州立达树脂有限公司，LD302)、10g氢氧化镁、210g硫酸钡和20g1000目规格合成云母粉，搅拌均匀后经过研磨制备出白色浆料，细度控制在45μm以下。
(2)在搅拌条件下，将95g中空聚丙烯酸酯微球乳液(万华丙烯酸乳液H400)和30g中空硼硅玻璃微珠(山西海诺科技股份有限公司，HN15)加入到研磨好的白色浆料中，并保持搅拌速度60r/min，搅拌45min。
(3)加入100g聚碳酸酯型水性聚氨酯PUE-990F，搅拌30min分散均匀。
(4)加入0.3g增稠剂LD-7002、0.1g杀菌剂MBS和8.0g有机硅可剥离助剂(改性硅油BYK-333)，在搅拌速度60r/min下搅拌30min后，过滤包装，即得白色伪装涂料。
(5)将制备好的白色伪装涂料采用刷涂、辊涂或空气喷涂的方式施工在装备上，将厚度控制在150微米以上的厚度，待干燥后测试涂层的紫外线反射率。
结果如图3所示，白色伪装涂料在350～760nm范围内均有较高的反射率，可达到雪地伪装的效果。(白色伪装涂料要求在350～760nm反射率达到75％以上，白度大于90)。
同时，检测白色伪装涂料的机械性能，如表3所示，白色伪装涂料具有较好的可剥离性(拉伸强度和断裂伸长率数值较高，而附着力较低)，也具有较好的耐水性，因此具有较好的雪地伪装性能和环境适应性。
表3
| 序号 | 项目 | 测试结果 |
| 1 | 白度 | 99 |
| 2 | 遮盖力 | 106 |
| 3 | 附着力，划格法，级 | 5 |
| 4 | 拉伸强度，MPa | 11.8 |
| 5 | 断裂伸长率，％ | 350 |
| 6 | 耐水性(浸168h) | 未脱落，未起皱 |
实施例4
一种可剥离雪地白色伪装涂料制备工艺过程如下：
(1)将85.0g去离子水加入容器，在50r/min搅拌速度下依次加入4.8g分散剂(扬州立达树脂有限公司，LD-1918)、30g氢氧化镁、100g硫酸钡和30g1000目规格合成云母粉，搅拌均匀后经过研磨制备出白色浆料，细度控制在45μm以下。
(2)在搅拌条件下，将95g中空聚丙烯酸酯微球乳液(罗门哈斯TM-E优创E乳液)和20g中空硼硅玻璃微珠(山西海诺科技股份有限公司，HN15)加入研磨好的白色浆料中，并保持搅拌速度50r/min，搅拌30min。
(3)加入100g聚己内酯型水性聚氨酯PUD-916，搅拌30～45min分散均匀。
(4)加入0.3g增稠剂LD-7002、0.3g杀菌剂MBS和7.5g有机硅油可剥离助剂(改性硅油DY-ET102)，在搅拌速度50r/min下搅拌30min后，过滤包装，即得白色伪装涂料。
(5)将制备好的白色伪装涂料采用刷涂、辊涂或空气喷涂的方式施工在装备上，将厚度控制在150微米以上的厚度，待干燥后测试涂层的紫外线反射率。
结果如图4所示，白色伪装涂料在350～760nm范围内均有较高的反射率，可达75％以上。
同时，检测白色伪装涂料的机械性能，如表4所示，白色伪装涂料具有较好的可剥离性(拉伸强度和断裂伸长率数值较高，而附着力较低)，也具有较好的耐水性，因此具有较好的雪地伪装性能和环境适应性。
表4
| 序号 | 项目 | 测试结果 |
| 1 | 白度 | 91 |
| 2 | 遮盖力 | 106 |
| 3 | 附着力，划格法，级 | 4 |
| 4 | 拉伸强度，MPa | 13.8 |
| 5 | 断裂伸长率，％ | 291 |
| 6 | 耐水性(浸168h) | 未脱落，未起皱 |
实施例5
一种可剥离雪地白色伪装涂料制备工艺过程如下：
(1)将85.0g去离子水加入容器，在50r/min搅拌速度下依次加入4.8g分散剂(扬州立达树脂有限公司，LD302)、30g氢氧化镁和100g硫酸钡，搅拌均匀后经过研磨制备出白色浆料，细度控制在45μm以下。
(2)在搅拌条件下，将95g中空聚丙烯酸酯微球乳液(美国罗门哈斯公司，TM-E优创E乳液)和20g中空硼硅玻璃微珠(山西海诺科技股份有限公司，HN15)加入研磨好的白色浆料中，并保持搅拌速度50r/min，搅拌30min，得到混合浆料。
(3)在混合浆料中加入100g聚己内酯型水性聚氨酯PUD-916，搅拌30～45min分散均匀。
(4)加入0.3g增稠剂LD-7002、0.2g杀菌剂MBS和7.5g DY-ET102改性硅油可剥离助剂，在搅拌速度50r/min下搅拌30min后，过滤包装，即得白色伪装涂料。
(5)将制备好的白色伪装涂料采用刷涂、辊涂或空气喷涂的方式施工在装备上，将厚度控制在150微米以上的厚度，待干燥后测试涂层的紫外线反射率。
结果如图5所示，白色伪装涂料在350～760nm范围内均有较高的反射率，可达75％以上，也具备雪地伪装涂料反射率大于75％的要求。
同时，检测白色伪装涂料的机械性能，如表5所示，白色伪装涂料具有较好的可剥离性(拉伸强度和断裂伸长率数值较高，而附着力较低)，也具有较好的耐水性，因此具有较好的雪地伪装性能和环境适应性。由于合成云母粉具有较高的折射率，但不具有遮盖力，所以实施例5白度较实施例4高，而反射率与之相比较稍低。
表5
| 序号 | 项目 | 测试结果 |
| 1 | 白度 | 95 |
| 2 | 遮盖力 | 105 |
| 3 | 附着力，划格法，级 | 4 |
| 4 | 拉伸强度，MPa | 13.1 |
| 5 | 断裂伸长率，％ | 282 |
| 6 | 耐水性(浸168h) | 未脱落，未起皱 |
对比例
一般普通的白色涂料与本发明白色伪装涂料除了可剥离性能之外，最为明显的对比就是在紫外光区域反射率较低。如下图6所示(1为本发明实施例2白色伪装涂料的反射率曲线，2为普通的白色涂料的反射率曲线)，本发明的白色伪装涂料在350～760nm范围内的反射率均比一般普通的白色涂料好；而且，一般普通的白色涂料在350～450nm范围内的反射率极低，而本发明的白色伪装涂料仍有较高的反射率，满足了雪地伪装的要求(350～760nm反射率大于75％)。故本发明制备的白色伪装涂料具有更广的使用范围，受环境影响更小。
一般普通的白色涂料配方中使用的是钛白粉为着色颜料的组成，形成涂层反射率在紫外光范围与本发明选用的材料组成截然不同，由钛白制备普通白色涂料形成的涂层对紫外光反射率较低且有着强烈的吸收，不具备雪地伪装性能。一般普通白色涂料配方如表6所示。
表6一般普通白色涂料通用配方
注：操作工艺大致同实施案例。
Claims (10)
1.一种白色伪装涂料，其特征在于，按重量份包括以下组份：水性可降解弹性乳液80～100份，白色颜料50～220份，合成云母粉0～30份，中空聚丙烯酸酯微球乳液50～95份，中空硼硅玻璃微珠20～30份，去离子水45～85份，分散剂2～5份，增稠剂0.2～0.3份，杀菌剂0.1～0.3份，有机硅可剥离助剂2.8～8份。
2.根据权利要求1所述的白色伪装涂料，其特征在于，所述白色颜料包括碳酸镁、碱式碳酸镁、氢氧化镁或硫酸钡中的一种或几种；所述合成云母粉的目数为400～1000目。
3.根据权利要求1所述的白色伪装涂料，其特征在于，所述中空聚丙烯酸酯微球乳液包括丙烯酸乳液H400或TM-E优创E乳液中的一种或两种；所述中空硼硅玻璃微珠包括中空硼硅玻璃微珠HN15或中空硼硅玻璃微珠HN20中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的白色伪装涂料，其特征在于，所述水性可降解弹性乳液包括聚己内酯型水性聚氨酯或脂肪族聚碳酸酯型水性聚氨酯中的一种或两种；所述有机硅可剥离助剂包括DY-ET102改性硅油、BYK-333改性硅油或byk333改性硅油中的一种或几种。
5.一种制备权利要求1～4任一项所述白色伪装涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在去离子水中加入分散剂、白色颜料和合成云母粉，搅拌均匀，研磨，得到白色浆料，所述搅拌速率为50～80r/min；
(2)在搅拌搅拌速率为50～80r/min，搅拌时间为30～60min的条件下，将中空聚丙烯酸酯微球乳液和中空硼硅玻璃微珠加入到白色浆料中，得到混合浆料；
(3)在混合浆料中加入水性可降解弹性乳液，50～80r/min搅拌30～40min，得到混合物；
(4)在混合物中加入增稠剂、杀菌剂和有机硅可剥离助剂，50～80r/min搅拌时间20～45min，即得白色伪装涂料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述去离子水、分散剂、白色颜料和合成云母粉的质量比为45～85:2～5:50～220:0～30；所述白色浆料细度为45μm以下。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述中空聚丙烯酸酯微球乳液和中空硼硅玻璃微珠的质量比为2～4.75:1；步骤(2)中所述中空聚丙烯酸酯微球乳液和步骤(1)中所述的分散剂的质量比为50～95:2.5～4.8。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述水性可降解弹性乳液和步骤(2)中所述中空聚丙烯酸酯微球乳液的质量比为0.625～0.95:1。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述增稠剂、杀菌剂和有机硅可剥离助剂的质量比为2～3:1～3:28～80。
10.权利要求1～4任一项所述白色伪装涂料在雪地伪装中的应用，其特征在于，所述白色伪装涂料的厚度为150μm以上。
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