CN118271920A - 一种降低红外发射率的涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学涂料技术领域，公开了一种降低红外发射率的涂料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：按重量份数计，将水性羟基丙烯酸树脂40‑70粉、羟基聚二甲基硅氧烷10‑30份、改性填料30‑60份、助剂2‑8份、溶剂80‑150份混合，得到涂料；改性填料的制备过程包括：取云母粉、纳米有机酸钠盐、纳米硅酸钠混合，煅烧，得到煅烧物，然后将煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，制得改性填料。本发明所述制备方法通过各组分和用量的选择，使得本发明涂料形成的涂层不仅能显著降低红外发射率，从而达到隐身目的，而且还具有良好的耐酸腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于光学涂料技术领域，特别涉及一种降低红外发射率的涂料的制备方法。
背景技术
红外技术应用十分广泛，特别是在军事领域、保暖领域。发热的物体都在发射红外，而红外探测技术是通过捕获红外辐射能量来实现对目标的侦察。
目标的隐身途径通常是通过降低目标的红外辐射能量信号来达到隐身目的。例如在目标表面涂覆红外隐身涂料，利用涂层的低红外发射率手段，使目标的热辐射明显降低，大幅减少目标被红外侦测仪器发现的几率，从而达到红外隐身的目的。
现有的红外热成像探测仪的工作原理是利用目标与背景在3-5μm和8-14μm这两个波段的辐射强度差异，从而对目标进行区分和观测。
另外，将红外隐身涂料涂覆在物质表面，通常不可避免的接触到雨水，而酸雨在一些地方也时有发生，酸雨容易对涂层进行腐蚀，破坏的涂层使得物体的隐身能力显著降低。而现有的涂料较少关注耐酸腐蚀性能。
因此，亟需提供一种新的红外涂料，不仅大大降低红外发射率，而且还具有良好的耐酸腐蚀性能。
发明内容
本发明旨在提供一种降低红外发射率的涂料的制备方法。本发明所述制备方法制备得到的涂料能显著降低红外发射率，从而达到隐身目的，而且还具有良好的耐酸腐蚀性能。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种降低红外发射率的涂料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份数计，将水性羟基丙烯酸树脂40-70粉、羟基聚二甲基硅氧烷10-30份、改性填料30-60份、助剂2-8份、溶剂80-150份混合，得到所述涂料；
所述改性填料的制备过程包括：取云母粉、纳米有机酸钠盐、纳米硅酸钠混合，煅烧，得到煅烧物，然后将所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，制得所述改性填料。
本发明所述涂料是以水性羟基丙烯酸树脂、羟基聚二甲基硅氧烷作为主要的成膜物质，通过对填料改性后，使得改性填料均匀的分散与水性羟基丙烯酸树脂、羟基聚二甲基硅氧烷固化后形成的空间网络结构中，保障了涂料涂层的均匀性和结构稳定性，使得涂料涂层具有良好的耐酸腐蚀性能。改性填料通过采用云母粉、纳米有机酸钠盐、纳米硅酸钠混合，煅烧，得到煅烧物，在有机酸钠盐的环境下，煅烧物融合了云母粉与纳米硅酸钠的组分，然后将所述煅烧物与纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯进行混合，硅烷偶联剂遇水发生水解的同时，聚氧化乙烯对煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管起到表面改性作用，从而使得所有无机物与有机物的相容性显著提升，而且构建的改性填料可显著降低红外发射率。
优选的，按重量份数计，将水性羟基丙烯酸树脂50-60粉、羟基聚二甲基硅氧烷15-25份、改性填料35-50份、助剂2-8份、溶剂80-150份混合，得到所述涂料。
优选的，所述改性填料的制备过程包括：按重量份数计，取云母粉50份、纳米有机酸钠盐10-20份、纳米硅酸钠5-20份混合，煅烧，得到煅烧物，然后将所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水的重量比为10：(0.5-2.5)：(0.2-1.0)：(8-20)：(5-20)：(25-40)，制得所述改性填料。
优选的，所述纳米有机酸钠盐包括纳米柠檬酸钠和/或纳米草酸钠。
优选的，所述煅烧的温度为350-500℃，进一步优选为400-480℃。
优选的，所述煅烧的时间为1-3小时，进一步优选为1.5-2.5小时。
优选的，所述改性填料的制备过程包括：按重量份数计，取云母粉50份、纳米有机酸钠盐15-20份、纳米硅酸钠8-15份混合，350-500℃煅烧1-3小时，得到煅烧物，然后将所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水的重量比为10：(0.5-1.5)：(0.4-0.8)：(10-15)：(6-20)：(28-40)，制得所述改性填料。
优选的，所述助剂包括异氰酸酯、聚二甲基硅氧烷、十二烷基硫酸钠。
优选的，所述异氰酸酯包括六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
优选的，所述改性填料的制备过程中，在加入云母粉时，还加入氧化铈。由于氧化铈中，铈独特的电子结构，使得氧化铈的加入有助于进一步降低涂料形成的涂层的红外发射率。
优选的，所述改性填料的制备过程中，在加入云母粉时，还加入1-3份的氧化铈。
一种降低红外发射率的涂料，由上述制备方法制得。
一种降低红外发射率的涂料的使用方法，包括以下步骤：
将上述涂料涂覆在基底表面，固化，得到涂层。
优选的，所述基底的材质包括铁、塑料、陶瓷中的任意一种。
优选的，所述涂覆对应的涂覆量为20-100g/m2，进一步优选为40-80g/m2。
优选的，所述固化的温度为80-130℃，固化的时间为5-30分钟。
本发明取得的有益效果：
本发明所述制备方法通过各组分和用量的选择，使得得到的涂料形成的涂层具有均匀且稳定的空间网络结构，而且构建的改性填料可显著降低红外发射率，使得本发明所述涂料形成的涂层不仅能显著降低红外发射率，从而达到隐身目的，而且还具有良好的耐酸腐蚀性能。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
实施例1
一种降低红外发射率的涂料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份数计，将水性羟基丙烯酸树脂50粉、羟基聚二甲基硅氧烷20份、改性填料40份、助剂5份(甲苯二异氰酸酯3.5份、聚二甲基硅氧烷1份、十二烷基硫酸钠0.5份)、水90份混合，混合时的搅拌速度为500转/分钟，混合的时间为20分钟，得到涂料；
改性填料的制备过程包括：按重量份数计，取云母粉50份、纳米柠檬酸钠16份、纳米硅酸钠9份混合，450℃煅烧2小时，得到煅烧物，然后将煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，混合时的搅拌速度为600转/分钟，混合的时间为15分钟，其中，煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂KH550、聚氧化乙烯、水的重量比为10：0.8：0.5：12：10：35，制得改性填料。
实施例2
一种降低红外发射率的涂料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份数计，将水性羟基丙烯酸树脂65粉、羟基聚二甲基硅氧烷15份、改性填料55份、助剂6份(六亚甲基二异氰酸酯4.5份、聚二甲基硅氧烷0.8份、十二烷基硫酸钠0.7份)、水100份混合，混合时的搅拌速度为400转/分钟，混合的时间为30分钟，得到涂料；
改性填料的制备过程包括：按重量份数计，取云母粉50份、纳米草酸钠18份、纳米硅酸钠15份混合，480℃煅烧1.5小时，得到煅烧物，然后将煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，混合时的搅拌速度为550转/分钟，混合的时间为20分钟，其中，煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂KH560、聚氧化乙烯、水的重量比为10：1.5：0.8：15：15：40，制得改性填料。
实施例3
一种降低红外发射率的涂料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份数计，将水性羟基丙烯酸树脂50粉、羟基聚二甲基硅氧烷20份、改性填料40份、助剂5份(甲苯二异氰酸酯3.5份、聚二甲基硅氧烷1份、十二烷基硫酸钠0.5份)、水90份混合，混合时的搅拌速度为500转/分钟，混合的时间为20分钟，得到涂料；
改性填料的制备过程包括：按重量份数计，取云母粉50份、氧化铈1.1份、纳米柠檬酸钠16份、纳米硅酸钠9份混合，450℃煅烧2小时，得到煅烧物，然后将煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，混合时的搅拌速度为600转/分钟，混合的时间为15分钟，其中，煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂KH550、聚氧化乙烯、水的重量比为10：0.8：0.5：12：10：35，制得改性填料。
对比例1
与实施例1相比，对比例1的区别仅在于，用等量的水性羟基丙烯酸树脂代替实施例1中的羟基聚二甲基硅氧烷，其余组分及过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例2的区别仅在于，改性填料的制备过程中不进行煅烧过程，其余组分及过程与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，对比例3的区别仅在于，改性填料的制备过程中用等量的石墨烯代替实施例1中的纳米氧化钇和碳纳米管，其余组分及过程与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，对比例4的区别仅在于，改性填料的制备过程中用等量的聚乙二醇代替实施例1中的聚氧化乙烯，其余组分及过程与实施例1相同。
产品效果测试
1.红外发射率效果测试
取实施例1-3、对比例1-4制备的涂料，分别涂覆在经过清洁干燥处理的马口铁板表面，涂覆量为80g/m2，然后在100℃的烘箱中固化30分钟，形成涂层。然后参照GB/T7287-2008测试涂层的红外发射率，以及按照GB/T9286-1998的划格法测试涂层附着力，结果如表1所示。
表1
从表1可以看出，实施例的涂层对应的红外发射率明显低于对比例。从实施例1和实施例3的结果可以看出，氧化铈的加入明显有助于降低涂层的红外发射率，使得涂层具有更好的隐身效果。
从实施例1和对比例1-4可以看出，涂料的制备过程中，同时使用水性羟基丙烯酸树脂和羟基聚二甲基硅氧烷可使得涂层结构更稳定，对基底附着力更好，而且有助于改性填料的均匀分散，从而得到性能均一良好的涂层。在改性填料的制备过程中，煅烧过程、纳米氧化钇和碳纳米管、聚氧化乙烯不能随意省略或代替，否则得到的改性填料用于涂料中，对涂料的红外发射率有明显不利影响，究其原因，可能是改性填料制备过程中各组分的电子相互作用或相容性需要通过合适的组分搭配进行维持，并与主要的成膜物质之间保持良好的相容性，从而使得使得涂料涂层具有良好的降红外发射率的效果。
2.耐酸腐蚀效果测试
取实施例1、对比例4制备的涂料按照上述方法涂覆在陶瓷表面，形成涂层，置于30℃的0.5mol/L的盐酸中，观察涂层表面出现裂纹所需要的时间，结果如表2所示。
表2
| 涂层表面出现裂纹所需要的时间(小时) | |
| 实施例1 | 72 |
| 对比例4 | 24 |
从表2可以看出，实施例1相对对比例4而言，涂料涂层具有更好的耐酸腐蚀性能，也由此可以看出，在改性填料的制备过程中，聚氧化乙烯对涂料涂层的耐酸腐蚀性能的提升具有明显的促进作用。
一种隐身装备，表面涂覆了实施例1的涂料。
以上内容描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明的保护范围不受上述实施例的限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种降低红外发射率的涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按重量份数计，将水性羟基丙烯酸树脂40-70粉、羟基聚二甲基硅氧烷10-30份、改性填料30-60份、助剂2-8份、溶剂80-150份混合，得到所述涂料；
所述改性填料的制备过程包括：取云母粉、纳米有机酸钠盐、纳米硅酸钠混合，煅烧，得到煅烧物，然后将所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，制得所述改性填料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按重量份数计，将水性羟基丙烯酸树脂50-60粉、羟基聚二甲基硅氧烷15-25份、改性填料35-50份、助剂2-8份、溶剂80-150份混合，得到所述涂料。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性填料的制备过程包括：按重量份数计，取云母粉50份、纳米有机酸钠盐10-20份、纳米硅酸钠5-20份混合，煅烧，得到煅烧物，然后将所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水的重量比为10：(0.5-2.5)：(0.2-1.0)：(8-20)：(5-20)：(25-40)，制得所述改性填料。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米有机酸钠盐包括纳米柠檬酸钠和/或纳米草酸钠。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为350-500℃，所述煅烧的时间为1-3小时。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述改性填料的制备过程包括：按重量份数计，取云母粉50份、纳米有机酸钠盐15-20份、纳米硅酸钠8-15份混合，350-500℃煅烧1-3小时，得到煅烧物，然后将所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水搅拌混合，所述煅烧物、纳米氧化钇、碳纳米管、硅烷偶联剂、聚氧化乙烯、水的重量比为10：(0.5-1.5)：(0.4-0.8)：(10-15)：(6-20)：(28-40)，制得所述改性填料。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助剂包括异氰酸酯、聚二甲基硅氧烷、十二烷基硫酸钠。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性填料的制备过程中，在加入云母粉时，还加入氧化铈。
9.一种降低红外发射率的涂料，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得。
10.一种降低红外发射率的涂料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求9所述的涂料涂覆在基底表面，固化，得到涂层。
Publications (1)
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| CN118271920A true CN118271920A (zh) | 2024-07-02 |
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| PB01 | Publication |