CN116515387A - 一种低内应力高耐候性吸波涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种低内应力高耐候性吸波涂料及其制备方法，属于雷达隐身材料技术领域。该吸波涂料由缩合型双组份空间级硅橡胶、微波吸收剂填料、有机分散剂、消泡剂和稀释剂复合而成；缩合型双组份空间级硅橡胶占涂料质量的10％～45％，微波吸收剂填料为铁氧体及磁性金属微粉的混合物，占涂料质量的50％～80％，有机分散剂在涂料中的质量分数为0.1％～10％，消泡剂在涂料中的质量分数为0.1％～10％，余量为稀释剂。本发明的制备步骤是：将缩合型双组份空间级硅橡胶用稀释剂溶解稀释，后添加微波吸收剂填料、有机分散剂、消泡剂复合而成。本发明可满足吸波涂层对太空极端环境耐受性、低内应力、良好力学强度及优良施工性能等方面综合要求。
Description
技术领域
本发明一种低内应力高耐候性吸波涂料及其制备方法属于电磁波吸收材料及雷达隐身材料技术领域。
背景技术
为了提高各种现代化武器在战场中复杂电磁环境中的生存能力以及进一步突破敌方电磁防御的能力，隐身技术作为军事关键技术之一已在世界多个国家内竞相开展了研究。吸波材料是现代化武器在不同频率电磁波探测下实现降低被探测率、提高武器生存率的关键所在，是隐身技术的物质基础。吸波材料一般是由有机高分子树脂和吸波剂填料为主要成分复合而成的材料。其中高分子基体一般采用环氧类、聚醚胺类、聚氨酯类等具有优异力学性能的树脂以满足飞机、舰船、导弹等武器对吸波材料的高强度、高韧性、高弹性等使用要求。当前，战争武器及设备的使用范畴已经突破大气层的限制而向外太空环境拓展，如洲际弹道导弹、卫星、空间站等。传统吸波材料所用树脂的分子结构以链状烃为主，对太空中的宇宙射线、高能粒子、高活性原子氧耐受性差，易发生分子结构断裂导致交联效果下降。磁性金属吸波剂也易在原子氧的作用下被氧化而失去吸波性能。此外，在太空极端温度环境中，具有高强度特性的环氧树脂、聚氨酯等易产生较大的内应力，导致吸波材料从基体材料上脱落的隐患。由于对太空极端环境的耐受性差，故传统吸波材料不再适用于大气层外的武器及装备。因此研制新型低内应力高耐候性的吸波材料具有重大意义。
发明内容
本发明的目的：是提出一种具有低内应力、可耐受太空射线辐照及原子氧侵蚀、可耐受太空极端温差变化的高耐候性吸波涂料及其制备方法。
本发明技术方案：一种低内应力高耐候性吸波涂料，该吸波涂料以缩合型双组份空间级硅橡胶聚合物作为基体，添加微波吸收剂填料、有机分散剂、消泡剂以及稀释剂复合而成；其中缩合型双组份空间级硅橡胶包含A、B两组分，其中A组分由缩合型硅橡胶聚合物及填料组成，B组分为硅橡胶固化剂；且A组分与B组分的质量混合比例为100:1～100:50；空间级硅橡胶聚合物在吸波涂料中的质量分数为10％～45％；所述微波吸收剂填料为铁氧体及磁性金属微粉的混合物，主要成分为含有铁、钴、镍的复合铁磁性材料；在涂料中的质量分数为50％～80％；有机分散剂为BYK161，其在涂料中的质量分数为0.1％～10％；消泡剂为BYK055，其在涂料中的质量分数为0.1％-10％；稀释剂为二甲苯与乙酸丁酯的混合物，二者混合比例为100:50～100:200；稀释剂在涂料中的质量分数为15％～45％。
所述微波吸收剂填料形貌为尺寸大小为几百纳米至几十微米不等的规则或不规则颗粒，
在所述微波吸收剂填料中铁氧体与磁性金属微粉的混合质量比是100:20～100:500。
缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分与B组分的质量混合比例为100:10。
空间级硅橡胶聚合物在吸波涂料中的质量分数为18％。
所述微波吸收剂填料在涂料中的质量分数为70％。
有机分散剂在涂料中的质量分数为0.5％。
消泡剂在涂料中的质量分数为0.5％。
一种低内应力高耐候性吸波涂料的其制备方法，所述方法采取以下步骤：
(1)向缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分中加入稀释剂，在20℃～35℃温度范围内搅拌0.5小时，制得分散液一；
(2)向分散液一中添加有机分散剂与消泡剂，在50℃～70℃温度范围内搅拌0.5小时，使其分散均匀，制得分散液二；
(3)向分散液二中添加微波吸收剂填料，在50℃～70℃温度范围内搅拌1～2小时，制得分散液三；
(4)向分散液三中添加缩合型双组份空间级硅橡胶的B组分，在20℃～35℃温度范围内搅拌0.5小时，制得吸波涂料。
本发明的有益效果：本发明突破传统的链状烃分子结构树脂设计路线，采用缩合型双组份空间级硅橡胶为基体制得了具有低内应力、可耐受太空极端温差变化、可耐受太空射线辐照及原子氧侵蚀的高太空环境耐候性吸波材料，可以满足太空环境武器及装备用吸波涂层对太空极端环境耐受性、低内应力、良好力学强度及优良施工性能等方面综合要求。所研制的吸波涂层在满足电磁波吸收性能要求的前提下，不仅力学性能良好、可有效抵御太空紫外射线辐照及原子氧侵蚀，而且在-100℃～100℃温度变化范围内可以保持结构、电磁波吸收性能、柔韧性能的完好，无破裂、起皱、脱落等现象发生。基于缩合型双组份空间级硅橡胶制备而成的吸波涂层具有很低的内应力，可以大面积施工，在太空环境下长期可靠。
具体实施方式
发明原理：传统吸波涂料采用的高分子基体一般采用环氧类、聚醚胺类、聚氨酯类等具有链状烃分子结构的树脂，其对太空中的宇宙射线、高能粒子、高活性原子氧耐受性差，易发生分子结构断裂导致交联效果下降，并在太空极端温度环境条件下最终导致吸波涂层的开裂、脱落、失效。缩合型双组份空间级硅橡胶克服了传统链状烃分子结构树脂的缺点，不仅具有低内应力可耐受太空极端温差变化，在初次与太空射线辐照或原子氧接触时在表面会分解产生几纳米厚的二氧化硅保护层。该二氧化硅层会有效吸收太空射线并抵御原子氧对下层物质的进一步破坏，从而满足在太空环境下的长期使用需求。用该缩合型双组份空间级硅橡胶为基体制得的吸波涂层在长期的太空极端工作环境下不仅可以耐受宇宙射线、高能粒子、高活性原子氧的长期辐照及侵蚀，同时具有低内应力，可长期耐受太空极端温差变化并保持结构完整，展现长期稳定的电磁波吸收性能和力学性能。
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述实施方案说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
一种低内应力高耐候性吸波涂料，该吸波涂料以缩合型双组份空间级硅橡胶聚合物作为基体，添加微波吸收剂填料、有机分散剂、消泡剂以及稀释剂复合而成；其中缩合型双组份空间级硅橡胶包含A、B两组分，其中A组分由缩合型硅橡胶聚合物及填料组成，B组分为硅橡胶固化剂；且A组分与B组分的质量混合比例为100:1～100:50；空间级硅橡胶聚合物在吸波涂料中的质量分数为10％～45％；所述微波吸收剂填料为铁氧体及磁性金属微粉的混合物，主要成分为含有铁、钴、镍的复合铁磁性材料；在涂料中的质量分数为50％～80％；有机分散剂为BYK161，其在涂料中的质量分数为0.1％～10％；消泡剂为BYK055，其在涂料中的质量分数为0.1％-10％；稀释剂为二甲苯与乙酸丁酯的混合物，二者混合比例为100:50～100:200；稀释剂在涂料中的质量分数为15％～45％。
所述微波吸收剂填料形貌为尺寸大小为几百纳米至几十微米不等的规则或不规则颗粒，
在所述微波吸收剂填料中铁氧体与磁性金属微粉的混合质量比是100:20～100:500。
缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分与B组分的质量混合比例为100:10。
空间级硅橡胶聚合物在吸波涂料中的质量分数为18％。
所述微波吸收剂填料在涂料中的质量分数为70％。
有机分散剂在涂料中的质量分数为0.5％。
消泡剂在涂料中的质量分数为0.5％。
一种低内应力高耐候性吸波涂料的其制备方法，所述方法采取以下步骤：
(1)向缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分中加入稀释剂，在20℃～35℃温度范围内搅拌0.5小时，制得分散液一；
(2)向分散液一中添加有机分散剂与消泡剂，在50℃～70℃温度范围内搅拌0.5小时，使其分散均匀，制得分散液二；
(3)向分散液二中添加微波吸收剂填料，在50℃～70℃温度范围内搅拌1～2小时，制得分散液三；
(4)向分散液三中添加缩合型双组份空间级硅橡胶的B组分，在20℃～35℃温度范围内搅拌0.5小时，制得吸波涂料。
实施例1
一种低内应力高耐候性吸波涂料，该吸波涂料以缩合型双组份空间级硅橡胶聚合物作为基体，添加微波吸收剂填料、有机分散剂、消泡剂以及稀释剂复合而成。其中缩合型双组份空间级硅橡胶(KH-CL-SP)包含A、B两组分，其中A组分由缩合型硅橡胶聚合物及填料组成，B组分为硅橡胶固化剂；且A组分与B组分的质量混合比例为100:5；，KH-CL-SP空间级硅橡胶在涂料中的质量分数为15％。微波吸收剂填料为铁氧体(A103)及磁性金属微粉(C20s)的混合物，主要成分为含有铁、钴、镍的复合铁磁性材料；其中A103铁氧体与C20s磁性金属微粉的质量比例为100:200；微波吸收剂填料在涂料中的质量分数为70％。有机分散剂为BYK161，其在涂料中的质量分数为3.7％。消泡剂为BYK055，其在涂料配方中的质量分数为3.7％。其余为稀释剂。稀释剂为二甲苯与乙酸丁酯的混合物，二者混合比例为100:50。
一种低内应力高耐候性吸波涂料的其制备方法，所述方法采取以下步骤：
(1)向缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分中加入稀释剂，在25℃温度条件下搅拌0.5小时，制得分散液一；
(2)向分散液一中添加有机分散剂与消泡剂，在50℃温度条件下搅拌0.5小时，使其分散均匀，制得分散液二；
(3)向分散液二中添加微波吸收剂填料，在70℃温度条件下搅拌1小时，制得分散液三；
(4)向分散液三中添加缩合型双组份空间级硅橡胶的B组分，在25℃温度条件下搅拌0.5小时，最终制得该低内应力高耐候性吸波材料。
实施例2
一种低内应力高耐候性吸波涂料，该吸波涂料以缩合型双组份空间级硅橡胶聚合物作为基体，添加微波吸收剂填料、有机分散剂、消泡剂以及稀释剂复合而成。其中缩合型双组份空间级硅橡胶(KH-CL-SP)包含A、B两组分，其中A组分由缩合型硅橡胶聚合物及填料组成，B组分为硅橡胶固化剂；且A组分与B组分的质量混合比例为100:50；，KH-CL-SP空间级硅橡胶在涂料中的质量分数为10％。微波吸收剂填料为铁氧体(BMA-PX)及磁性金属微粉(MF-18)的混合物，主要成分为含有铁、钴、镍的复合铁磁性材料；其中BMA-PX铁氧体与MF-18磁性金属微粉的质量比例为100:20；微波吸收剂填料在涂料中的质量分数为72％。有机分散剂为BYK161，其在涂料中的质量分数为4％。消泡剂为BYK055，其在涂料配方中的质量分数为4％。其余为稀释剂。稀释剂为二甲苯与乙酸丁酯的混合物，二者混合比例为100:80。
一种低内应力高耐候性吸波涂料的其制备方法，所述方法采取以下步骤：
(1)向缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分中加入稀释剂，在25℃温度条件下搅拌0.5小时，制得分散液一；
(2)向分散液一中添加有机分散剂与消泡剂，在50℃温度条件下搅拌0.5小时，使其分散均匀，制得分散液二；
(3)向分散液二中添加微波吸收剂填料，在60℃温度条件下搅拌2小时，制得分散液三；
(4)向分散液三中添加缩合型双组份空间级硅橡胶的B组分，在25℃温度条件下搅拌0.5小时，最终制得该低内应力高耐候性吸波材料。
实施例3
一种低内应力高耐候性吸波涂料，该吸波涂料以缩合型双组份空间级硅橡胶聚合物作为基体，添加微波吸收剂填料、有机分散剂、消泡剂以及稀释剂复合而成。其中缩合型双组份空间级硅橡胶(KH-CL-SP)包含A、B两组分，其中A组分由缩合型硅橡胶聚合物及填料组成，B组分为硅橡胶固化剂；且A组分与B组分的质量混合比例为100:10；，KH-CL-SP空间级硅橡胶在涂料中的质量分数为18％。微波吸收剂填料为铁氧体(91002)及磁性金属微粉(NDB)的混合物，主要成分为含有铁、钴、镍的复合铁磁性材料；其中91002铁氧体与NDB磁性金属微粉的质量比例为100:100；微波吸收剂填料在涂料中的质量分数为70％。有机分散剂为BYK161，其在涂料中的质量分数为0.5％。消泡剂为BYK055，其在涂料配方中的质量分数为0.5％。其余为稀释剂。稀释剂为二甲苯与乙酸丁酯的混合物，二者混合比例为100:150。
一种低内应力高耐候性吸波涂料的其制备方法，所述方法采取以下步骤：
(1)向缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分中加入稀释剂，在20℃温度条件下搅拌0.5小时，制得分散液一；
(2)向分散液一中添加有机分散剂与消泡剂，在60℃温度条件下搅拌0.5小时，使其分散均匀，制得分散液二；
(3)向分散液二中添加微波吸收剂填料，在70℃温度条件下搅拌1.5小时，制得分散液三；
(4)向分散液三中添加缩合型双组份空间级硅橡胶的B组分，在20℃温度条件下搅拌0.5小时，最终制得该低内应力高耐候性吸波材料。
实施例4
一种低内应力高耐候性吸波涂料，该吸波涂料以缩合型双组份空间级硅橡胶聚合物作为基体，添加微波吸收剂填料、有机分散剂、消泡剂以及稀释剂复合而成。其中缩合型双组份空间级硅橡胶(KH-CL-SP)包含A、B两组分，其中A组分由缩合型硅橡胶聚合物及填料组成，B组分为硅橡胶固化剂；且A组分与B组分的质量混合比例为100:30；，KH-CL-SP空间级硅橡胶在涂料中的质量分数为25％。微波吸收剂填料为铁氧体(PL2)及磁性金属微粉(C20s)的混合物，主要成分为含有铁、钴、镍的复合铁磁性材料；其中A103铁氧体与C20s磁性金属微粉的质量比例为100:150；微波吸收剂填料在涂料中的质量分数为65％。有机分散剂为BYK161，其在涂料中的质量分数为1％。消泡剂为BYK055，其在涂料配方中的质量分数为1％。其余为稀释剂。稀释剂为二甲苯与乙酸丁酯的混合物，二者混合比例为100:200。
一种低内应力高耐候性吸波涂料的其制备方法，所述方法采取以下步骤：
(1)向缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分中加入稀释剂，在35℃温度条件下搅拌0.5小时，制得分散液一；
(2)向分散液一中添加有机分散剂与消泡剂，在55℃温度条件下搅拌0.5小时，使其分散均匀，制得分散液二；
(3)向分散液二中添加微波吸收剂填料，在65℃温度条件下搅拌1.5小时，制得分散液三；
(4)向分散液三中添加缩合型双组份空间级硅橡胶的B组分，在35℃温度条件下搅拌0.5小时，最终制得该低内应力高耐候性吸波材料。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种低内应力高耐候性吸波涂料，其特征在于，该吸波涂料以缩合型双组份空间级硅橡胶聚合物作为基体，添加微波吸收剂填料、有机分散剂、消泡剂以及稀释剂复合而成；其中缩合型双组份空间级硅橡胶包含A、B两组分，其中A组分由缩合型硅橡胶聚合物及填料组成，B组分为硅橡胶固化剂；且A组分与B组分的质量混合比例为100:1～100:50；空间级硅橡胶聚合物在吸波涂料中的质量分数为10％～45％；所述微波吸收剂填料为铁氧体及磁性金属微粉的混合物，主要成分为含有铁、钴、镍的复合铁磁性材料；在涂料中的质量分数为50％～80％；有机分散剂为BYK161，其在涂料中的质量分数为0.1％～10％；消泡剂为BYK055，其在涂料中的质量分数为0.1％-10％；稀释剂为二甲苯与乙酸丁酯的混合物，二者混合比例为100:50～100:200；稀释剂在涂料中的质量分数为15％～45％。
2.如权利要求1所述的一种低内应力高耐候性吸波涂料，其特征在于，所述微波吸收剂填料形貌为尺寸大小为几百纳米至几十微米不等的规则或不规则颗粒。
3.如权利要求2所述的一种低内应力高耐候性吸波涂料，其特征在于，在所述微波吸收剂填料中铁氧体与磁性金属微粉的混合质量比是100:20～100:500。
4.如权利要求1所述的一种低内应力高耐候性吸波涂料，其特征在于，缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分与B组分的质量混合比例为100:10。
5.如权利要求1所述的一种低内应力高耐候性吸波涂料，其特征在于，空间级硅橡胶聚合物在吸波涂料中的质量分数为18％。
6.如权利要求1所述的一种低内应力高耐候性吸波涂料，其特征在于，所述微波吸收剂填料在涂料中的质量分数为70％。
7.如权利要求1所述的一种低内应力高耐候性吸波涂料，其特征在于，有机分散剂在涂料中的质量分数为0.5％。
8.如权利要求1所述的一种低内应力高耐候性吸波涂料，其特征在于，消泡剂在涂料中的质量分数为0.5％。
9.一种低内应力高耐候性吸波涂料的其制备方法，其特征在于，所述方法采取以下步骤：
(1)向缩合型双组份空间级硅橡胶的A组分中加入稀释剂，在20℃～35℃温度范围内搅拌0.5小时，制得分散液一；
(2)向分散液一中添加有机分散剂与消泡剂，在50℃～70℃温度范围内搅拌0.5小时，使其分散均匀，制得分散液二；
(3)向分散液二中添加微波吸收剂填料，在50℃～70℃温度范围内搅拌1～2小时，制得分散液三；
(4)向分散液三中添加缩合型双组份空间级硅橡胶的B组分，在20℃～35℃温度范围内搅拌0.5小时，制得吸波涂料。
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