一種抗雷射燒蝕的防護塗層及其製備方法
2023-05-02 07:12:16
專利名稱：一種抗雷射燒蝕的防護塗層及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種防護塗層及其製備方法，特別是涉及一種抗雷射燒蝕的防護塗層及其制 備方法。
二背景技術：
在高技術戰爭中，空中飛行器不僅僅面臨傳統武器的威脅，還會遭到雷射武器的攻擊。 各種雷射設備在軍事部門的廣泛應用，對空中飛行器構成了極大的威脅。為了對抗這種日趨 嚴重的雷射威脅，世界各國加速發展雷射防護技術，目前已取得了相當大的進展。強雷射對 飛行器的輻射，使飛行器的受力構件溫度升高，導致抗拉、抗壓強度下降，從而降低飛行器 的結構強度，使其在自身應力作用下遭到破壞，這是目前最主要的一種強雷射熱破壞效應， 所需要的能量最大也不超過103~104\\^1112。根據飛機強度設計準則，採用鋁合金材料作殼體， 只要使殼體的溫度增加20(TC，就會使飛行中的飛彈或飛機由於它們自身的應力作用而遭到破 壞。因此，在飛行器表面刷鍍各種功能塗層成為雷射防護的首選方法。
中國專利200710015544 (
公開日為2007.12.26)公開了一種雷射吸收陶瓷塗層的製備方 法，該方法將多種氧化物陶瓷按一定比例混合均勻，在高溫下煅燒合成，冷卻後經過粉碎、 研磨和乾燥處理，製成粉體產品，然後在製得的粉體材料中加入粘結劑，如丙烯酸樹脂、有 機矽樹脂等，進行塗層製備，或採用熱噴塗的方法噴塗到基體表面形成所需的塗層，具有一 般陶瓷粉體不具有的對雷射高吸收率和低反射率的特點，用於雷射防護和雷射隱身。該方法 的優點是製備方法簡單易行，利於實施，製備的塗層具有一定的雷射防護作用，該方法的缺 點是所需原料成分複雜，配方難以控制。
根據美國國防部的保密計劃，Westinghouse電氣公司已經研製成功氧化釩雷射防護塗層， 用來保護飛行器上的紅外探測器免受雷射武器的打擊。當強雷射照射到鍍有氧化釩塗層的紅 外探測器時，具有光開關特性的塗層立即防止雷射通過，保護飛行器上的探測器。據稱，這 種塗層由二氧化釩和三氧化二釩組成，目前己經製備成功。這種塗層可正常工作25年。該方 法的缺點是製備工藝複雜，設備要求高，成本昂貴。
三
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種抗雷射燒蝕的防護塗層及其製備方法，該方法能克 服現有雷射防護塗層成分難以控制、工藝複雜、設備要求高等缺點。其特徵在於先將聚碳矽烷與二乙烯基苯按比例混合，加熱攪拌形成透明的混合溶液，然後在混合溶液中加入適量的 短切碳纖維及氧化鋯粉末，攪拌均勻製得具有一定粘度的塗料，將該塗料塗覆到預處理過的 鋁合金基板表面並放入烘箱加熱固化處理，固化後冷卻到室溫，獲得複合塗層，這種塗層可 以在一定程度上減弱或消除雷射對基體的打擊，從而起到雷射防護的作用。 本發明提供的防護塗層的製備方法，包括下述順序的步驟
(1) 將聚碳矽烷與二乙烯基苯按照10:3 10:5的質量比進行混合，加熱攪拌形成透明的 混合溶液。
(2) 在混合溶液中添加0.5 3wtX的短切碳纖維和3 7wt^的氧化鋯粉料後攪拌均勻制 得具有一定粘度的塗料。
(3) 選用鋁合金板材為塗覆基板，塗覆前用砂紙將其表面打磨粗糙化，再用無水乙醇清 洗，烘乾後在其表面刷塗上述塗料。
(4) 將塗刷過塗料的鋁合金基板放入烘箱，在140 160'C保溫4-7小時進行固化處理。
(5) 固化後冷卻到室溫，獲得複合塗層。
本發明的優點是'(l)複合塗層的製備工藝簡單易行；(2)複合塗層在雷射照射條件下 吸收雷射能量，聚合物發生分解、相變、形成耐高溫陶瓷，從而減弱或消除雷射對基體的打 擊，有效地保護了基體材料；(3)在塗料中添加碳纖維後，塗層具有更加優良的力學性能並 且不易開裂。(4)在塗料中添加了高溫可相變陶瓷氧化鋯後，塗層具有更加優良的抗雷射性 能。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。 實施例1
稱量20克聚碳矽垸與6克二乙烯基苯，混合後加熱攪拌均勻，形成透明的混合溶液。在 混合溶液中添加0.3克的短切碳纖維和1克的氧化鋯粉末後再次攪拌均勻。用200#砂紙打磨 鋁合金基板使其表面粗糙化，再用無水乙醇清洗，烘乾。將上述塗料刷塗到鋁合金板材表面 後放入烘箱，在140'C保溫5個小時進行固化處理。固化後冷卻到室溫，獲得聚碳矽烷複合 塗層。經lKw雷射ls照射，塗層未受影響；經5s照射，塗層產生燒蝕，鋁合金基板完好無 損。
實施例2
稱量20克聚碳矽垸與8克二乙烯基苯，混合後加熱攪拌均勻，形成透明的混合溶液。在 混合溶液中添加0.5克的短切碳纖維和1.5克的氧化鋯粉末後再次攪拌均勻。用200#砂紙打磨鋁合金基板使其表面粗糙化，再用無水乙醇清洗，烘乾。將上述塗料刷塗到鋁合金板材表
面後放入烘箱，在150'C保溫6個小時進行固化處理。固化後冷卻到室溫，獲得聚碳矽烷復 合塗層，該塗層結合牢固，完整，表面無裂紋。經1.5Kw雷射ls照射，塗層表面焦化，基板 未受影響；經5s照射，塗層產生燒蝕，形成燒蝕黑斑，鋁合金基板完好無損。 實施例3
稱量20克聚碳矽烷與IO克二乙烯基苯，混合後加熱攪拌均勻，形成透明的混合溶液。 在混合溶液中添加0.7克的短切碳纖維和2克的氧化鋯粉末後再次攪拌均勻。用200#砂紙打 磨鋁合金基板使其表面粗糙化，再用無水乙醇清洗，烘乾。將上述塗料刷塗到鋁合金板材表 面後放入烘箱，在160'C保溫7個小時進行固化處理。固化後冷卻到室溫，獲得聚碳矽垸復 合塗層，該塗層結合牢固，完整，表面無裂紋。經2Kw雷射ls照射，塗層表面焦化，但沒 有燒蝕，整個塗層宏觀結構未受影響，基板未受影響；經10s照射，塗層產生燒蝕，形成燒 蝕黑斑，塗層燒蝕面積與實施例2相當，鋁合金基板完好無損。
權利要求
1. 一種抗雷射燒蝕的防護塗層，其特徵在於包含0.5～3％碳纖維、4～7％氧化鋯，其餘為聚碳矽烷和二乙烯基苯混合物。
2. —種抗雷射燒蝕的防護塗層的製備方法，其特徵在於包括下述順序的步驟(1) 將聚碳矽烷與二乙烯基苯按照10:3 10:5的質量比進行混合，加熱攪拌形成透明的混合 溶液。(2) 在混合溶液中添加0.5 3wtX的短切碳纖維和3 7wt^的氧化鋯粉料後攪拌均勻製得 具有一定粘度的塗料。(3) 選用鋁合金板材為塗覆基板，塗覆前用砂紙將其表面打磨粗糙化，再用無水乙醇清洗， 烘乾後在其表面刷塗上述塗料。(4) 將塗刷過聚碳矽烷複合塗料的鋁合金基板放入烘箱，在140 160'C保溫4-7小時進行固 化處理。(5) 固化後冷卻到室溫，獲得複合塗層。
全文摘要
本發明涉及一種抗雷射燒蝕的防護塗層及其製備方法，該方法的特點是先將聚碳矽烷與二乙烯基苯按比例混合，加熱攪拌形成透明的混合溶液，然後在混合溶液中加入適量的短切碳纖維及氧化鋯粉末並攪拌均勻製得具有一定粘度的塗料，將該塗料塗覆到預處理過的鋁合金基板表面並放入烘箱加熱固化處理，固化後冷卻到室溫，獲得複合塗層，這種塗層可以在一定程度上減弱或消除雷射對基體的打擊，從而起到雷射防護的作用。
文檔編號C09D183/16GK101445702SQ200810244070
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月22日 優先權日2008年12月22日
發明者萬水成, 勇 劉, 吳王平, 涵 承, 王世明, 陳照峰, 傑 陶 申請人:南京航空航天大學