CN116042071A - 一种红外隐身涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外隐身涂料及其制备方法，该红外隐身涂料，按重量份计，其原料包括：粘合剂40‑80份，固化剂1‑10份，消泡剂0.1‑2份，润湿流平剂0.1‑1份，防沉剂0.1‑1份，偶联剂0‑2份，功能性填料10‑30份，颜料10‑30份，高分子量分散剂0.1‑3份，溶剂10‑20份。本发明中氧化铝和氧化铁的形状为片状，粒径为1‑10μm，不仅降低了涂层的红外发射率，还起到了隔热的作用，提高了涂层的耐酸碱性能，在水性聚氨酯树脂和功能性填料的作用下，进一步降低了涂层的红外发射率，硅氧烷偶联剂增强了聚氨酯树脂和氧化锌之间的界面强度，进一步提高了其耐腐蚀、耐高温性能。
Description
技术领域
本发明属于伪装涂料及其制备和应用领域，分类号为C09D175，具体的，涉及一种红外隐身涂料及其制备方法。
背景技术
目前，红外隐身材料主要分为三大类，分别是红外隐身涂料、半导体薄膜和类金刚石碳膜，其中，红外隐身涂料由于具有制造和施工方便、价格低廉、应用不受几何形状限制、无需改变目标的结构与外形等优势，广泛应用于纺织品、军事装备器械等领域，但目前还存在几个问题，红外隐身涂料的耐高温性能、隔热性能、耐酸碱性能不佳的问题。
专利CN201610785977.8的专利公开了一种宽光谱红外吸收涂层的制备方法，将无机填料、固化剂、稀释剂、环氧树脂等均匀分散、调制成环氧树脂浆料，具有热稳定性好、耐候性好的优点，但其并未解决涂料的耐酸碱性能问题。
专利CN201910323374.X的专利公开了一种微光-红外隐身纺织材料，包括：红外隐身合成纤维布基层、金属层和无氟防水保护膜层，优异的低红外发射率和微光隐身效果，具有轻薄、耐磨、抗冲击、抗切割韧性高、防污性能良好，但其并未解决涂料的耐高温、隔热性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供了一种红外隐身涂料，按重量份计，其原料包括：粘合剂40-80份，固化剂1-10份，消泡剂0.1-2份，润湿流平剂0.1-1份，防沉剂0.1-1份，偶联剂0-2份，功能性填料10-30份，颜料10-30份，高分子量分散剂0.1-3份，溶剂10-20份。
进一步优选的，所述红外隐身涂料，按重量份计，其原料包括：粘合剂45-60份，固化剂3-8份，消泡剂0.4-0.6份，润湿流平剂0.6-1份，防沉剂0.3-0.8份，偶联剂0.05-0.2份，功能性填料10-30份，颜料20-30份，高分子量分散剂1-3份，溶剂10-20份。
进一步优选的，所述红外隐身涂料，按重量份计，其原料包括：粘合剂50份，固化剂5份，消泡剂0.5份，润湿流平剂0.8份，防沉剂0.6份，偶联剂0.1份，功能性填料20份，颜料23份，高分子量分散剂2份，溶剂15份。
进一步优选的，所述固化剂包括异佛尔酮二胺、六亚甲基二异氰酸酯、聚醚多元醇中的至少一种，所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂和/或聚醚消泡剂，所述润湿流平剂包括有机改性聚硅氧烷流平剂、改性丙烯酸流平剂、氟碳类化合物流平剂中的至少一种，所述颜料包括钛白粉、铁绿粉、铁蓝粉，所述高分子量分散剂包括丙烯酸酯高分子分散剂、聚醚高分子类分散剂、聚羟酸盐类分散剂中的至少一种，所述溶剂为水和乙醇。
进一步优选的，所述固化剂为六亚甲基二异氰酸酯，所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂，所述润湿流平剂为有机改性聚硅氧烷复合物溶液，所述颜料为铁绿粉和铁蓝粉，两者质量比为20：3，所述高分子量分散剂为聚羟酸盐类分散剂，所述溶剂为水和乙醇，两者质量比为1：1。
优选的，所述粘合剂包括聚氨酯树脂、酚醛树脂、有机改性树脂中的至少一种。
进一步优选的，所述粘合剂为聚氨酯树脂。
进一步优选的，所述聚氨酯树脂为水性聚氨酯树脂。
优选的，所述防沉剂包括羟乙基纤维素、气相二氧化硅、有机膨润土、聚乙烯蜡中的至少一种。
进一步优选的，所述防沉剂为聚乙烯蜡。
优选的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和/或硅氧烷偶联剂。
进一步优选的，所述偶联剂为硅氧烷偶联剂。
进一步优选的，所述硅氧烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述功能性填料为片状氧化物。
进一步优选的，所述片状氧化物为氧化铝和氧化铁。
优选的，所述片状氧化物的平均粒径为1-10μm。填料的形状和粒径会影响涂层的红外发射率。本申请人发现，当功能性填料氧化铝和氧化铁为片状时，有极佳的镜面效果，进而具有高的反射性，降低了涂层的红外发射率，同时氧化铝还具有较低的导热系数，一定程度上起到了隔热的作用。当氧化铝和氧化铁的粒径为1-10μm时，在水性聚氨酯树脂粘合作用下，改善了填料粉体表面粗糙不平的堆积状态，形成表面光滑的高反射涂层，进而进一步降低了能量的吸收，使得涂层的红外发射率进一步降低，也提高了涂层的耐酸碱性能。
进一步优选的，所述片状氧化物的平均粒径为1-5μm。
进一步优选的，所述氧化铝的平均粒径为3μm，所述氧化铁的平均粒径为2.4μm。
优选的，所述功能性填料还包括氧化锌。
进一步优选的，所述氧化锌的平均粒径为0.5 -1μm，所述氧化锌、氧化铁和氧化锌三者的质量之比为2：1：1。
进一步优选的，所述氧化锌的平均粒径为0.8μm。
优选的，所述粘合剂和功能性填料之间的质量比为(4-6)：(1-3)。当填料的含量较低时，颗粒分散不均匀，颗粒间的距离相对较大，并且形成的涂层表面存在大量树脂基体，导致了涂层的发射率偏高，填料含量增加，可以使得填料颗粒与颗粒之间的接触增大，涂层中的颗粒紧密地连接成片层状，树脂基体完全被填料覆盖，涂层对辐射的吸收系数降低，涂层的散射系数变大，因此引起发射率大幅度降低，但是填料过高，不易于加工。本申请人发现，当粘合剂和功能性填料之间的质量比为(4-6)：(1-3)时，涂层中的颗粒紧密连接，增大了颗粒之间的接触面积，降低了涂层的红外发射率，同时易于加工，使得涂层涂布的面料手感柔软。
进一步优选的，所述粘合剂和功能性填料之间的质量比为5：2。
优选的，所述氧化锌和偶联剂之间的质量比为10：(0.05-0.2)。氧化锌的添加量过多，过量的氧化物会催化分解热氧化过程中形成的自由基，进而导致发射率的升高，氧化锌的添加量过少，会影响产品的耐热性能。本申请人发现，当氧化锌和硅氧烷偶联剂之间的质量比为10：(0.05-0.2)时，不仅降低了涂层的红外发射率，还提高了产品的耐热性能，同时，硅氧烷偶联剂增强了聚氨酯树脂和氧化锌之间的界面强度，进一步提高了其耐腐蚀、耐高温性能。
进一步优选的，所述氧化锌和偶联剂之间的质量比为10：0.1。
本发明第二方面提供了一种红外隐身涂料的制备方法，步骤如下：
(1)氧化锌分散液的制备；
在400-500rpm/min的转速下，按重量份依次加入水、乙醇、偶联剂和氧化锌进行搅拌，调至转速至1000-1200rpm/min，分散1-2h，得到氧化锌分散液。
(2)红外隐身涂料的制备。
按重量份依次将高分子量分散剂、粘合剂、消泡剂加入上述氧化锌分散液中搅拌，在200-300r/min的搅拌速度下，搅拌1-2小时后，按重量份加入防沉剂、润湿流平剂、固化剂、颜料、片状氧化铝、片状氧化铁，调至高速1000-1100rpm/min，分散2-3h，得到红外隐身涂料。
本发明还提供了一种红外隐身涂料在尼龙面料上的应用。
采用涂层机的刮刀将红外隐身涂料刮涂到尼龙面料上，厚度为0.6-0.8mm，之后，放入烘箱烘干，温度为90-100℃，时间为10-15min。
有益效果：
(1)本发明中氧化铝和氧化铁的形状为片状，粒径为1-10μm时，降低了涂层的红外发射率，还起到了隔热的作用，在水性聚氨酯树脂粘合作用下，形成表面光滑的高反射涂层，不仅使得涂层的红外发射率进一步降低，还提高了涂层的耐酸碱性能。
(2)本发明中的水性聚氨酯树脂和功能性填料之间的质量比为(4-6)：(1-3)，降低了涂层的红外发射率，同时易于加工，使得涂层涂布的面料手感柔软。
(3)本申请中的氧化锌和偶联剂之间的质量比为10：(0.05-0.2)时，不仅降低了涂层的红外发射率，还提高了产品的耐热性能，硅氧烷偶联剂增强了聚氨酯树脂和氧化锌之间的界面强度，进一步提高了其耐腐蚀、耐高温性能。
实施例
实施例1
一种红外隐身涂料，按重量份计，其原料包括：粘合剂50份，固化剂5份，消泡剂0.5份，润湿流平剂0.8份，防沉剂0.6份，偶联剂0.1份，功能性填料20份，颜料23份，高分子量分散剂2份，溶剂15份。
所述粘合剂为水性聚氨酯树脂，购自合肥华越新材料，型号为PU-0420H。
所述固化剂为六亚甲基二异氰酸酯。
所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂。
所述润湿流平剂为有机改性聚硅氧烷复合物溶液，型号为德谦Levaslip 466。
所述防沉剂为聚乙烯蜡，型号为德谦DeuRheo 211F。
所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，购自华晨新材料，型号为KH570。
所述功能性填料为氧化锌、片状氧化铁和片状氧化铝，三者之间的质量比为2：1：1，所述氧化锌的平均粒径为0.8μm，购自晶和，型号为VK-J500，所述片状氧化铁的平均粒径为2.4μm，购自上海卓捷，型号为MICRONOX/R02，所述片状氧化铝的平均粒径为3μm，购自广州昌彧化工有限公司。
所述粘合剂和功能性填料之间的质量比为5：2。
所述氧化锌和偶联剂的质量比为10：0.1。
所述颜料为铁绿粉和铁蓝粉，两者质量比为20：3。
所述高分子量分散剂为聚羟酸盐类分散剂，购自德谦NUOSPERSE FX 600。
所述溶剂为水和乙醇，两者质量比为1：1。
一种红外隐身涂料的制备方法如下：
(1)氧化锌分散液的制备；
在500rpm/min的转速下，按重量份依次加入水、乙醇、偶联剂和氧化锌进行搅拌，调至转速至1200rpm/min，分散1.5h，得到氧化锌分散液。
(2)红外隐身涂料的制备。
按重量份依次将高分子量分散剂、粘合剂、消泡剂加入上述氧化锌分散液中搅拌，在300r/min的搅拌速度下，搅拌1小时后，按重量份加入防沉剂、润湿流平剂、固化剂、颜料、片状氧化铝、片状氧化铁，调至高速1000rpm/min，分散3h，得到红外隐身涂料。
本发明还提供了一种红外隐身涂料在尼龙面料上的应用。
采用涂层机的刮刀将红外隐身涂料刮涂到尼龙面料上，厚度为0.7mm，之后，放入烘箱烘干，温度为95℃，时间为12min。
实施例2
一种红外隐身涂料，按重量份计，其原料包括：粘合剂50份，固化剂5份，消泡剂0.5份，润湿流平剂0.8份，防沉剂0.6份，偶联剂0.05份，功能性填料20份，颜料23份，高分子量分散剂2份，溶剂15份。
所述粘合剂为水性聚氨酯树脂，购自合肥华越新材料，型号为PU-0420H。
所述固化剂为六亚甲基二异氰酸酯。
所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂。
所述润湿流平剂为有机改性聚硅氧烷复合物溶液，型号为德谦Levaslip 466。
所述防沉剂为聚乙烯蜡，型号为德谦DeuRheo 211F。
所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，购自华晨新材料，型号为KH570。
所述功能性填料为氧化锌、片状氧化铁和片状氧化铝，三者之间的质量比为2：1：1，所述氧化锌的平均粒径为0.8μm，购自晶和，型号为VK-J500，所述片状氧化铁的平均粒径为2.4μm，购自上海卓捷，型号为MICRONOX/R02，所述片状氧化铝的平均粒径为3μm，购自广州昌彧化工有限公司。
所述粘合剂和功能性填料之间的质量比为5：2。
所述氧化锌和偶联剂之间的质量比为10：0.05。
所述颜料为铁绿粉和铁蓝粉，两者质量比为20：3。
所述高分子量分散剂为聚羟酸盐类分散剂，购自德谦NUOSPERSE FX 600。
所述溶剂为水和乙醇，两者质量比为1：1。
一种红外隐身涂料的制备方法如下：
(1)氧化锌分散液的制备；
在500rpm/min的转速下，按重量份依次加入水、乙醇、偶联剂和氧化锌进行搅拌，调至转速至1200rpm/min，分散1.5h，得到氧化锌分散液。
(2)红外隐身涂料的制备。
按重量份依次将高分子量分散剂、粘合剂、消泡剂加入上述氧化锌分散液中搅拌，在300r/min的搅拌速度下，搅拌1小时后，按重量份加入防沉剂、润湿流平剂、固化剂、颜料、片状氧化铝、片状氧化铁，调至高速1000rpm/min，分散3h，得到红外隐身涂料。
本发明还提供了一种红外隐身涂料在尼龙面料上的应用。
采用涂层机的刮刀将红外隐身涂料刮涂到尼龙面料上，厚度为0.7mm，之后，放入烘箱烘干，温度为95℃，时间为12min。
实施例3
一种红外隐身涂料，按重量份计，其原料包括：粘合剂60份，固化剂5份，消泡剂0.5份，润湿流平剂0.8份，防沉剂0.6份，偶联剂0.1份，功能性填料30份，颜料23份，高分子量分散剂2份，溶剂15份。
所述粘合剂为水性聚氨酯树脂，购自合肥华越新材料，型号为PU-0420H。
所述固化剂为六亚甲基二异氰酸酯。
所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂。
所述润湿流平剂为有机改性聚硅氧烷复合物溶液，型号为德谦Levaslip 466。
所述防沉剂为聚乙烯蜡，型号为德谦DeuRheo 211F。
所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，购自华晨新材料，型号为KH570。
所述功能性填料为氧化锌、片状氧化铁和片状氧化铝，三者之间的质量比为2：1：1，所述氧化锌的平均粒径为0.8μm，购自晶和，型号为VK-J500，所述片状氧化铁的平均粒径为2.4μm，购自上海卓捷，型号为MICRONOX/R02，所述片状氧化铝的平均粒径为3μm，购自广州昌彧化工有限公司。
所述粘合剂和功能性填料之间的质量比为6：3。
所述氧化锌和偶联剂的质量比为10：0.1。
所述颜料为铁绿粉和铁蓝粉，两者质量比为20：3。
所述高分子量分散剂为聚羟酸盐类分散剂，购自德谦NUOSPERSE FX 600。
所述溶剂为水和乙醇，两者质量比为1：1。
一种红外隐身涂料的制备方法如下：
(1)氧化锌分散液的制备；
在500rpm/min的转速下，按重量份依次加入水、乙醇、偶联剂和氧化锌进行搅拌，调至转速至1200rpm/min，分散1.5h，得到氧化锌分散液。
(2)红外隐身涂料的制备。
按重量份依次将高分子量分散剂、粘合剂、消泡剂加入上述氧化锌分散液中搅拌，在300r/min的搅拌速度下，搅拌1小时后，按重量份加入防沉剂、润湿流平剂、固化剂、颜料、片状氧化铝、片状氧化铁，调至高速1000rpm/min，分散3h，得到红外隐身涂料。
本发明还提供了一种红外隐身涂料在尼龙面料上的应用。
采用涂层机的刮刀将红外隐身涂料刮涂到尼龙面料上，厚度为0.7mm，之后，放入烘箱烘干，温度为95℃，时间为12min。
对比例1
将粘合剂和功能性填料之间的质量比改为3：4，将防沉剂改为羟乙基纤维素，其余同实施例1。
对比例2
将氧化锌和偶联剂之间的质量比改为10：0.5，不加片状氧化铝，其余同实施例1。
对比例3
将片状氧化铝改为球形氧化铝，粒径为30nm，购自九朋，型号为CY-L04R-01，其余同实施例1。
性能评价
(1)红外发射率测定：采用中国科学院上海技术物理研究所研制的IR-I型红外发射率测量仪测定实施例1-3和对比例1-3，测试结果如下表1。
(2)耐高温性能测试：将实施例1-3和对比例1-3所制得的红外隐身涂料涂层在800℃下连续工作500h后涂层未出现脱落、开裂现象即为合格，否则为不合格。
表1
| 测试项目 | 发射率 | 耐高温性 |
| 实施例1 | 0.54 | 合格 |
| 实施例2 | 0.59 | 合格 |
| 实施例3 | 0.55 | 合格 |
| 对比例1 | 0.68 | 不合格 |
| 对比例2 | 0.91 | 不合格 |
| 对比例3 | 0.77 | 不合格 |
Claims (10)
1.一种红外隐身涂料，其特征在于，按重量份计，其原料包括：粘合剂40-80份，固化剂1-10份，消泡剂0.1-2份，润湿流平剂0.1-1份，防沉剂0.1-1份，偶联剂0-2份，功能性填料10-30份，颜料10-30份，高分子量分散剂0.1-3份，溶剂10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种红外隐身涂料，其特征在于，所述粘合剂包括聚氨酯树脂、酚醛树脂、有机硅改性树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种红外隐身涂料，其特征在于，所述防沉剂包括羟乙基纤维素、气相二氧化硅、有机膨润土、聚烯烃蜡中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种红外隐身涂料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和/或硅氧烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的一种红外隐身涂料，其特征在于，所述功能性填料为片状氧化物。
6.根据权利要求5所述的一种红外隐身涂料，其特征在于，所述片状氧化物的粒径为1-10μm。
7.根据权利要求4所述的一种红外隐身涂料，其特征在于，所述功能性填料还包括氧化锌。
8.根据权利要求1所述的一种红外隐身涂料，其特征在于，所述粘合剂和功能性填料之间的质量比为(4-6)：(1-3)。
9.根据权利要求4所述的一种红外隐身涂料，其特征在于，所述氧化锌和偶联剂之间的质量比为10：(0.05-0.2)。
10.一种根据权利要求1所述的红外隐身涂料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)氧化锌分散液的制备；
(2)红外隐身涂料的制备。
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