一種飛行器防雷達塗料及其製備方法與流程
2023-07-31 23:00:51 2
本發明涉及飛行器隱身塗料技術領域，尤其涉及一種飛行器防雷達塗料及其製備方法。
背景技術：
隱身塗料是固定塗覆在武器系統結構上的隱身材料，按其功能可分為雷達隱身塗料、紅外隱身塗料、可見光隱身塗料、雷射隱身塗料、聲納隱身塗料和多功能隱身塗料。隱身塗層要求具有：較寬溫度的化學穩定性；較好的頻帶特性；面密度小，重量輕；粘結強度高，耐一定的溫度和不同環境變化。
納米材料是指三維尺寸中至少有一維為納米尺寸的材料，如薄膜、纖維、超細粒子、多層膜、粒子膜及納米微晶材料等，由於它具有小尺寸效應、表面與界面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應，因而出現常規材料所沒有的一些特別性能。如高強度和高韌性、高熱膨脹係數、高比熱和低熔點、奇特的磁性和極強的吸波性能等，從而使納米材料獲得廣泛的應用。因為納米超細粉末具有很大的比表面積，能吸收電磁波，同時納米粒子尺寸遠小於紅外及雷達波波長，對波的透過率很大，因此由它製成的塗層在很寬的頻帶範圍內可以躲避雷達波的偵察，同時能很好地吸收可見光、紅外線，具有紅外隱身作用，可以顯著改善飛機的隱身性能。目前納米材料作為隱身技術的關鍵技術之一，易於實現高吸收、塗層薄、重量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等要求，是一種極具發展前景的高性能、多功能材料。
綜合防雷達、防紅外、可見光、雷射、聲納等隱身塗料的基本原理是降低目標自身發出的或反射外來的信號強度，或減小目標與環境的信號反差，使其低於探測器的門檻值；或者使目標與環境反差規律混亂，造成目標幾何形狀識別上的困難。一般認為，納米吸波材料對電磁波能量的吸收由晶格缺陷引起的電子散射以及電子與電子之間的相互作用三種效應決定。
納米材料複合塗料一般都是由納米材料與有機塗料複合而成的，已有無機納米材料與有機高分子樹脂複合的納米塗料，它是通過精細控制無機納米粒子使其均勻分散在高聚物基體中的性能更加優異的新型塗料。納米材料複合塗料必須滿足以下兩個條件：一是其中至少有一相的尺寸在1～100nm；二是納米相的存在使塗料性能得到顯著提高或有新功能。廣義地講納米材料複合塗料還包括金屬納米塗層材料和無機納米塗層材料。金屬納米塗層材料主要是指材料中含有納米晶相；無機納米塗層材料則是由納米粒子之間的熔融、燒結複合而成。通常所說的納米塗料均為有機納米複合塗料。
利用納米粒子的表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特殊性質可以製備紫外屏蔽塗料、吸波塗料、導電塗料、隔熱塗料等，從而為提高塗料的性能和賦予塗料新的功能開闢了一條新的途徑。當這種塗料用於隱身時，就成為納米隱身塗料。可使塗覆目標能夠對可見光、雷達、紅外等現代探測儀器有隱身作用。
雷達和紅外隱身技術是隱身領域中研究的重點。傳統的隱身塗料往往以特定的波段為對象，有些兼顧型隱身塗料則往往犧牲主要隱身方向的優越性能，或降低裝備的戰鬥能力。而納米材料與有機塗料結合後，有如下特點：機械性能如粘結性、耐磨性等大大提高，可以減少其他助劑及填料的使用；高效的寬頻帶吸波性能可以覆蓋電磁波、微波、紅外等波段；能夠增強基體的防腐蝕能力；耐候性好；塗裝性能優良，施工性大為改善。
納米材料具有極好的吸波特性，同時具有兼容好、質量小和厚度薄等特點，由它製成的塗料在很寬的頻帶範圍內可以降低探測器的探測距離，同時也有可見光、紅外和聲隱身作用。因此，一些西方國家都在加速發展納米隱身塗料，把納米隱身塗料作為新型隱身手段進行研究和探索。經過幾十年的發展，隱身塗料已不僅僅用於飛航飛彈等飛行器上，幾個主要工業化國家和軍事強國已開始將隱身塗料技術應用於各種技術裝備上。
美國在隱身技術基礎理論和實際應用研究方面始終居於前列。其F-117A機身表面包覆了紅外與微波隱身材料，這種隱身材料中含有多種超微粒子特別是納米粒子，其對不同波段的電磁波有強烈的吸收能力，可以逃避雷達的監視。美國花費巨資研製的納米雷達波吸波塗料技術，可以使每輛坦克花5000多美元，就可獲得塗層薄、吸收率高、吸收波帶寬的隱身塗層，它採用金屬、鐵氧體等納米微粒與聚合物形成的複合塗層和採用多層結構的複合塗層，能吸收和衰減電磁波和聲波，達到電磁隱身和聲隱身，有很高的軍事價值。法國研製成功的一種寬頻納米隱身塗料，由粘合劑和納米級微填充材料（含Co、Ni合金和SiC納米顆粒）構成。這種塗層具有超薄電磁吸收夾層結構，有很好的微波磁導率和紅外輻射率，吸波塗層在50M～50GHz頻率範圍內有良好的吸波性能。
我國納米科技研究始於20世紀80年代末，目前的研究主要集中在納米材料的合成和製備、掃描探針顯微學、分子電子學以及極少數納米技術的應用方面。國內一些研究機構，在隱身方面取得了一定的突破，在某些方面達到了較高水平。由於科研條件的限制，我國與一些工業發達國家仍然存在很大差距。縱觀國內外納米隱身塗料的應用研究，可以認為納米科技的發展程度及納米材料的製備技術制約和影響著納米隱身塗料在軍事上的應用，隨著納米科技的快速發展，納米材料將為納米隱身塗料提供更堅實的物質基礎，促使納米隱身塗料向更高層次發展。目前，一些發達國家已實現納米隱身塗料在裝備上的應用，國內一些企業和研究機構利用納米技術在民用塗料的生產和研製方面取得了可喜的進展，其研製和開發思路對我國納米隱身塗料的發展有很大的參考價值。
技術實現要素：
本發明提供一種飛行器防雷達塗料及其製備方法，解決現有飛行器塗料材料電磁輻射吸收率低、紅外反射率低、電磁參數差和不能抵禦超高頻雷達等技術問題。
本發明採用以下技術方案：一種飛行器防雷達塗料，其原料按質量份數配比如下：聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯10-30份，環氧樹脂20-40份，石墨粉5-9份，二羥甲基丙烷4-8份，二乙醇胺1-5份，三氧化二鉻為2-6份，二異氰酸酯10-30份，氧化錳8-12份，茚樹脂2-8份，玻璃粉10-30份，環己酮20-40份，醋酸丁酯15-35份，顏料0.1-2份。
作為本發明的一種優選技術方案：所述飛行器防雷達塗料的原料按質量份數配比如下：聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯10份，環氧樹脂20份，石墨粉5份，二羥甲基丙烷4份，二乙醇胺1份，三氧化二鉻為2份，二異氰酸酯10份，氧化錳8份，茚樹脂2份，玻璃粉10份，環己酮20份，醋酸丁酯15份，顏料0.1份。
作為本發明的一種優選技術方案：所述飛行器防雷達塗料的原料按質量份數配比如下：聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯30份，環氧樹脂40份，石墨粉9份，二羥甲基丙烷8份，二乙醇胺5份，三氧化二鉻為6份，二異氰酸酯30份，氧化錳12份，茚樹脂8份，玻璃粉30份，環己酮40份，醋酸丁酯35份，顏料2份。
作為本發明的一種優選技術方案：所述飛行器防雷達塗料的原料按質量份數配比如下：聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯15份，環氧樹脂25份，石墨粉6份，二羥甲基丙烷5份，二乙醇胺2份，三氧化二鉻為3份，二異氰酸酯15份，氧化錳9份，茚樹脂3份，玻璃粉15份，環己酮25份，醋酸丁酯20份，顏料0.5份。
作為本發明的一種優選技術方案：所述飛行器防雷達塗料的原料按質量份數配比如下：聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯25份，環氧樹脂35份，石墨粉8份，二羥甲基丙烷7份，二乙醇胺4份，三氧化二鉻為5份，二異氰酸酯25份，氧化錳11份，茚樹脂7份，玻璃粉25份，環己酮35份，醋酸丁酯30份，顏料1.5份。
作為本發明的一種優選技術方案：所述飛行器防雷達塗料的原料按質量份數配比如下：聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯20份，環氧樹脂30份，石墨粉7份，二羥甲基丙烷6份，二乙醇胺3份，三氧化二鉻為4份，二異氰酸酯20份，氧化錳10份，茚樹脂5份，玻璃粉20份，環己酮30份，醋酸丁酯25份，顏料1份。
作為本發明的一種優選技術方案：所述顏料採用酞菁藍、鋅黃或氧化鐵紅。
一種製備所述的飛行器防雷達塗料的方法，步驟為：
第一步：按照質量份數配比稱取聚醋酸乙烯乳液、氯磺化聚乙烯、環氧樹脂、石墨粉、二羥甲基丙烷、二乙醇胺、三氧化二鉻、二異氰酸酯、氧化錳、茚樹脂、玻璃粉、環己酮、醋酸丁酯和顏料；
第二步：將聚醋酸乙烯乳液、氯磺化聚乙烯、環氧樹脂、二乙醇胺和醋酸丁酯投入帶有溫度計和攪拌器的反應釜中，升溫至50-60℃，在350-550r/min轉速下攪拌45-55min；
第三步：繼續升溫至70-90℃，加入石墨粉、二羥甲基丙烷和三氧化二鉻，攪拌1-3h；
第四步：加入剩餘原料，升溫至120-160℃，高速攪拌50-60min，冷卻至25-35℃後投入球磨機中研磨8-12h後裝桶即可。
作為本發明的一種優選技術方案：所述第四步的高速攪拌轉速為2000-4000r/min。
有益效果
本發明所述一種飛行器防雷達塗料及其製備方法採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：1、產品抵禦超高頻。高強度雷達探測，電磁參數和頻率好，附著力1級；2、磁損耗與介電損耗高，耐腐蝕性好，溫度穩定性好，易儲存，導熱係數0.01-0.014W/m·k；3、耐-100~400℃不脫落，對金屬不腐蝕，塗層密度0.1-0.5g/cm3；4、硬度2-6H，電磁輻射吸收率高，紅外反射率高，合成簡單，成本低廉，可以廣泛生產並不斷代替現有材料。
具體實施方式
以下結合實例對本發明作進一步的描述，實施例僅用於對本發明進行說明，並不構成對權利要求範圍的限制，本領域技術人員可以想到的其他替代手段，均在本發明權利要求範圍內。
實施例1：
第一步：按照質量份數配比稱取聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯10份，環氧樹脂20份，石墨粉5份，二羥甲基丙烷4份，二乙醇胺1份，三氧化二鉻為2份，二異氰酸酯10份，氧化錳8份，茚樹脂2份，玻璃粉10份，環己酮20份，醋酸丁酯15份，酞菁藍0.1份。
第二步：將聚醋酸乙烯乳液、氯磺化聚乙烯、環氧樹脂、二乙醇胺和醋酸丁酯投入帶有溫度計和攪拌器的反應釜中，升溫至50℃，在350r/min轉速下攪拌45min。
第三步：繼續升溫至70℃，加入石墨粉、二羥甲基丙烷和三氧化二鉻，攪拌1h；
第四步：加入剩餘原料，升溫至120℃，高速攪拌50min，冷卻至25℃後投入球磨機中研磨8h後裝桶即可。
產品抵禦超高頻。高強度雷達探測，電磁參數和頻率好，附著力1級；磁損耗與介電損耗高，耐腐蝕性好，溫度穩定性好，易儲存，導熱係數0.014W/m·k；耐-100~400℃不脫落，對金屬不腐蝕，塗層密度0.5g/cm3；硬度2H，電磁輻射吸收率高，紅外反射率高，合成簡單，成本低廉，可以廣泛生產並不斷代替現有材料。
實施例2：
第一步：按照質量份數配比稱取聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯30份，環氧樹脂40份，石墨粉9份，二羥甲基丙烷8份，二乙醇胺5份，三氧化二鉻為6份，二異氰酸酯30份，氧化錳12份，茚樹脂8份，玻璃粉30份，環己酮40份，醋酸丁酯35份，鋅黃2份。
第二步：將聚醋酸乙烯乳液、氯磺化聚乙烯、環氧樹脂、二乙醇胺和醋酸丁酯投入帶有溫度計和攪拌器的反應釜中，升溫至60℃，在550r/min轉速下攪拌55min。
第三步：繼續升溫至90℃，加入石墨粉、二羥甲基丙烷和三氧化二鉻，攪拌3h；
第四步：加入剩餘原料，升溫至160℃，高速攪拌60min，冷卻至35℃後投入球磨機中研磨12h後裝桶即可。
產品抵禦超高頻。高強度雷達探測，電磁參數和頻率好，附著力1級；磁損耗與介電損耗高，耐腐蝕性好，溫度穩定性好，易儲存，導熱係數0.013W/m·k；耐-100~400℃不脫落，對金屬不腐蝕，塗層密度0.4g/cm3；硬度3H，電磁輻射吸收率高，紅外反射率高，合成簡單，成本低廉，可以廣泛生產並不斷代替現有材料。
實施例3：
第一步：按照質量份數配比稱取聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯15份，環氧樹脂25份，石墨粉6份，二羥甲基丙烷5份，二乙醇胺2份，三氧化二鉻為3份，二異氰酸酯15份，氧化錳9份，茚樹脂3份，玻璃粉15份，環己酮25份，醋酸丁酯20份，鋅黃0.5份。
第二步：將聚醋酸乙烯乳液、氯磺化聚乙烯、環氧樹脂、二乙醇胺和醋酸丁酯投入帶有溫度計和攪拌器的反應釜中，升溫至50℃，在350r/min轉速下攪拌45min。
第三步：繼續升溫至70℃，加入石墨粉、二羥甲基丙烷和三氧化二鉻，攪拌1h；
第四步：加入剩餘原料，升溫至120℃，高速攪拌50min，冷卻至25℃後投入球磨機中研磨8h後裝桶即可。
產品抵禦超高頻。高強度雷達探測，電磁參數和頻率好，附著力1級；磁損耗與介電損耗高，耐腐蝕性好，溫度穩定性好，易儲存，導熱係數0.012W/m·k；耐-100~400℃不脫落，對金屬不腐蝕，塗層密度0.3g/cm3；硬度4H，電磁輻射吸收率高，紅外反射率高，合成簡單，成本低廉，可以廣泛生產並不斷代替現有材料。
實施例4：
第一步：按照質量份數配比稱取聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯25份，環氧樹脂35份，石墨粉8份，二羥甲基丙烷7份，二乙醇胺4份，三氧化二鉻為5份，二異氰酸酯25份，氧化錳11份，茚樹脂7份，玻璃粉25份，環己酮35份，醋酸丁酯30份，氧化鐵紅1.5份。
第二步：將聚醋酸乙烯乳液、氯磺化聚乙烯、環氧樹脂、二乙醇胺和醋酸丁酯投入帶有溫度計和攪拌器的反應釜中，升溫至60℃，在550r/min轉速下攪拌55min。
第三步：繼續升溫至90℃，加入石墨粉、二羥甲基丙烷和三氧化二鉻，攪拌3h；
第四步：加入剩餘原料，升溫至160℃，高速攪拌60min，冷卻至35℃後投入球磨機中研磨12h後裝桶即可。
產品抵禦超高頻。高強度雷達探測，電磁參數和頻率好，附著力1級；磁損耗與介電損耗高，耐腐蝕性好，溫度穩定性好，易儲存，導熱係數0.011W/m·k；耐-100~400℃不脫落，對金屬不腐蝕，塗層密度0.2g/cm3；硬度5H，電磁輻射吸收率高，紅外反射率高，合成簡單，成本低廉，可以廣泛生產並不斷代替現有材料。
實施例5：
第一步：按照質量份數配比稱取聚醋酸乙烯乳液100份，氯磺化聚乙烯20份，環氧樹脂30份，石墨粉7份，二羥甲基丙烷6份，二乙醇胺3份，三氧化二鉻為4份，二異氰酸酯20份，氧化錳10份，茚樹脂5份，玻璃粉20份，環己酮30份，醋酸丁酯25份，氧化鐵紅1份。
第二步：將聚醋酸乙烯乳液、氯磺化聚乙烯、環氧樹脂、二乙醇胺和醋酸丁酯投入帶有溫度計和攪拌器的反應釜中，升溫至55℃，在450r/min轉速下攪拌50min。
第三步：繼續升溫至80℃，加入石墨粉、二羥甲基丙烷和三氧化二鉻，攪拌2h；
第四步：加入剩餘原料，升溫至140℃，高速攪拌55min，冷卻至30℃後投入球磨機中研磨10h後裝桶即可。
產品抵禦超高頻。高強度雷達探測，電磁參數和頻率好，附著力1級；磁損耗與介電損耗高，耐腐蝕性好，溫度穩定性好，易儲存，導熱係數0.01W/m·k；耐-100~400℃不脫落，對金屬不腐蝕，塗層密度0.1g/cm3；硬度6H，電磁輻射吸收率高，紅外反射率高，合成簡單，成本低廉，可以廣泛生產並不斷代替現有材料。
本發明未涉及部分均與現有技術相同或可採用現有技術加以實現。
以上對本申請的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本申請並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本申請的實質內容。