本發(fā)明涉及一種高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料與涂層的制備方法，屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著紅外熱成像技術(shù)、激光探測(cè)與制導(dǎo)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)戰(zhàn)機(jī)、導(dǎo)彈等各類武器裝備的戰(zhàn)地生存及作戰(zhàn)效能的發(fā)揮構(gòu)成了極大的威脅。鑒于此，單一的紅外或激光隱身材料已無(wú)法滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)各類武器裝備多頻譜兼容隱身的要求；另外，由于相關(guān)隱身材料技術(shù)涉及國(guó)家戰(zhàn)略利益，因此，國(guó)內(nèi)科技人員很難借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家在這一領(lǐng)域的技術(shù)成果?？梢?jiàn)，紅外與激光兼容隱身材料的研究開(kāi)發(fā)只能依靠國(guó)內(nèi)研究人員的潛心研究，其中復(fù)合涂層材料具有制備工藝簡(jiǎn)單、使用方便、成本低、不受目標(biāo)外形結(jié)構(gòu)影響等突出優(yōu)點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工程化應(yīng)用。

紅外探測(cè)技術(shù)主要針對(duì)3～5μm及8～14μm兩個(gè)大氣紅外窗口，其中8～14μm是紅外熱成像技術(shù)的常用工作波段。另外，激光制導(dǎo)武器的工作波長(zhǎng)包括1.06μm、1.54μm及10.6μm，其中1.06μm是各種激光制導(dǎo)武器的主要工作波長(zhǎng)。因此，本發(fā)明所涉及的紅外與激光兼容隱身涂層主要針對(duì)8～14μm紅外與1.06μm激光的兼容隱身；一般而言，紅外隱身要求材料具有低吸收高反射特性(低發(fā)射率)，而激光隱身要求材料具有低反射高吸收特性；因此，1.06μm激光與8～14μm紅外的兼容隱身實(shí)際就是要實(shí)現(xiàn)1.06μm特殊近紅外光的低反射與8～14μm紅外波段的低發(fā)射率。

Sm₂O₃作為一種稀土氧化物具有優(yōu)越的光、電、磁性能，由于Sm³⁺的特殊能帶結(jié)構(gòu)，其對(duì)1.06μm特殊近紅外光具有強(qiáng)吸收特性，可作為1.06μm激光吸收劑使用；Al粉具有較高的導(dǎo)電性，同時(shí)又比金、銀、銅等金屬便宜，因此通常被用作低紅外發(fā)射率涂層的功能顏料；聚氨酯(PU)作為一種高分子化合物，由于具備較突出的力學(xué)與耐腐蝕性能而通常被用作有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂層的粘合劑。因此，以Al粉和Sm₂O₃為復(fù)合顏料，PU為粘合劑制備的樹(shù)脂基復(fù)合涂層可在具備較低紅外發(fā)射率的同時(shí)具備近紅外光低反射性能，實(shí)現(xiàn)涂層低紅外發(fā)射率與低近紅外光反射率的兼容。

然而，在飛行器等目標(biāo)上使用的涂層必須要具備良好的耐潤(rùn)滑油性能，因?yàn)楦黝愶w行器在高速飛行過(guò)程中由于發(fā)動(dòng)機(jī)的劇烈振動(dòng)而不可避免的會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑油向飛行器表面出現(xiàn)滲漏，從而對(duì)表面涂層的綜合性能產(chǎn)生明顯影響，甚至?xí)贡砻嫱繉拥墓δ芴匦允?。因此，開(kāi)展飛行器表面功能涂層的耐潤(rùn)滑油性能研究就顯得尤為迫切；然而，目前有關(guān)近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容復(fù)合涂層的耐潤(rùn)滑油性能研究還未見(jiàn)報(bào)道；因此，開(kāi)展此類特種功能涂層的耐潤(rùn)滑油性能研究對(duì)于提高紅外與激光兼容隱身涂層材料的綜合性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

潤(rùn)滑油對(duì)飛行器表面功能涂層綜合性能的破壞主要是由于涂層中超過(guò)40％以上的填料高填充容積比導(dǎo)致的涂層致密度較低，填料與粘合劑、基板與粘合劑間的界面相容性較差、結(jié)合強(qiáng)度較低所引起的；然而，足夠量的填料是確保涂層具有突出功能特性的前提；因此，在40％以上的填料高填充容積比前提下，通過(guò)采用一定的技術(shù)手段提高涂層的致密度，強(qiáng)化填料與粘合劑、基板與粘合劑間的界面相容性與結(jié)合強(qiáng)度是提高涂層耐潤(rùn)滑油性能的最佳途徑。

硅烷偶聯(lián)劑KH550在分子結(jié)構(gòu)兩端具有兩種不同的反應(yīng)基團(tuán)，一端是Si(OC₂H₅)₃，經(jīng)水解后可轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚺c無(wú)機(jī)材料表面發(fā)生吸附或化學(xué)鍵合的Si-OH，另一端是與樹(shù)脂基體有較強(qiáng)親和力的活性官能團(tuán)氨基；因此，采用KH550改性樹(shù)脂基涂層材料可明顯提高涂層中樹(shù)脂基體與填料、樹(shù)脂基體與基板間的界面相容性與結(jié)合強(qiáng)度，從而大大提高涂層的耐潤(rùn)滑油性能和力學(xué)性能；絹云母屬于一種具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物材料，富有彈性，因此可增強(qiáng)涂層的柔韌性和耐沖擊強(qiáng)度；同時(shí)，絹云母表面帶有大量的活性羥基，因此可作為活性交聯(lián)中心與聚氨酯膠粘劑中的異氰酸酯基發(fā)生反應(yīng)，大大增強(qiáng)涂層的交聯(lián)密度，從而提高涂層的致密度，增強(qiáng)涂層對(duì)潤(rùn)滑油腐蝕的抗性；另外，將表面帶有大量羥基的絹云母引入涂層中可在一定程度上提高涂層表面的疏油性，這使?jié)櫥筒灰自谕繉颖砻嬲掣?，同樣?duì)提升涂層的耐潤(rùn)滑油性能有較好的促進(jìn)作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，為實(shí)現(xiàn)PU/Al-Sm₂O₃復(fù)合涂層的高耐潤(rùn)滑油性能，以絹云母和硅烷偶聯(lián)劑KH550為復(fù)合改性劑來(lái)改性PU/Al-Sm₂O₃復(fù)合涂層的界面結(jié)構(gòu)特征，目的在于提供一種高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料與涂層的制備方法，滿足實(shí)際使用要求。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：

高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料與涂層的制備方法，具體操作步驟如下：

步驟(1)將9-27g Al粉(固含量67wt％)、6-18g Sm₂O₃、0.24-1.2g分散劑和30ml稀釋劑混合，用涂料高速分散機(jī)以1000r/min的速度分散30min，再加入28.2g粘合劑PU(固含量70wt％)、0.78-2.34g絹云母和0.6-1.2g硅烷偶聯(lián)劑KH550，用涂料高速分散機(jī)以600r/min的速度分散30min，再加入20g固化劑(固含量70wt％)，用涂料高速分散機(jī)以600r/min的速度分散5-10min，細(xì)度達(dá)到50μm；再添加適量稀釋劑調(diào)節(jié)粘度，用涂4杯測(cè)得粘度為16-20s，過(guò)濾后即可得到高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料；

步驟(2)：以馬口鐵板、鋁合金板、鈦合金版(12cm×5cm，厚度為0.3-0.5mm)作為基板，對(duì)基板進(jìn)行打磨、水洗、烘干、酒精擦拭、自然晾干等處理后備用，將計(jì)量好的涂料用噴槍噴涂于基板表面，噴槍壓力為0.3-0.4MPa，噴槍氣流與基板表面夾角為45°-60°，噴槍出口與基板表面距離為20-30cm，控制每塊基板上涂料用量為0.6-0.9g(以使涂層固化后的厚度為40～60μm)，噴涂完畢后自然干燥3-5h，再在50-60℃下烘干24h后，即可得到高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂層。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述分散劑為聚羧酸鈉。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述稀釋劑為醋酸丁酯。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述固化劑為聚醚多元醇。

優(yōu)選地，本發(fā)明所制備的涂層不僅具有良好的紅外與激光兼容隱身效果，同時(shí)還具備突出的耐潤(rùn)滑油性能，制備的涂層硬度、附著力、耐沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)良；因此，本發(fā)明在隱身材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，對(duì)我國(guó)各類裝備作戰(zhàn)效能的提升具有重要意義；

此外，本發(fā)明制備過(guò)程簡(jiǎn)單、產(chǎn)品成本低、使用方便，可用于戰(zhàn)機(jī)、導(dǎo)彈、戰(zhàn)艦、坦克及戰(zhàn)車等各類裝備表面，可使其具備紅外與激光兼容隱身效果的同時(shí)具有突出的耐潤(rùn)滑油性能。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的實(shí)施效果如下：

(1)、本發(fā)明所制備的涂層不僅具有良好的紅外與激光兼容隱身效果，優(yōu)異的硬度、附著力、耐沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能，同時(shí)具備突出的耐潤(rùn)滑油性能；

(2)、本發(fā)明所制備的涂料可涂覆于織物、馬口鐵板、鋁合金板、鈦合金板等各種載體表面，使其獲得紅外與激光兼容隱身效果；

(3)、本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、施工方便、對(duì)目標(biāo)增重小、使用成本低。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所制備涂層經(jīng)不同時(shí)間潤(rùn)滑油腐蝕后在8～14μm波段的紅外發(fā)射率；

圖2為本發(fā)明所制備涂層經(jīng)不同時(shí)間潤(rùn)滑油腐蝕后在800～1200nm波段的近紅外反射光譜。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。

具體實(shí)施例1

如圖1-2所示，本發(fā)明所述高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料與涂層的制備方法，具體操作如下：將9g Al粉(固含量67wt％)、18g Sm₂O₃、0.4g分散劑和30ml稀釋劑混合，用涂料高速分散機(jī)在1000r/min下分散30min，再加入28.2g粘合劑PU(固含量70wt％)、1.38g絹云母和0.81g硅烷偶聯(lián)劑KH550，在600r/min下分散30min，再加入20g固化劑(固含量70wt％)，在600r/min下分散5-10min，細(xì)度達(dá)到50μm；添加適量稀釋劑調(diào)節(jié)粘度，用涂4杯測(cè)得粘度為16-20s，過(guò)濾后即可得到高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料；

將計(jì)量好的涂料用噴槍噴涂于經(jīng)處理后的基板表面，噴槍壓力為0.3-0.4MPa，噴槍氣流與基板表面夾角為45°-60°，噴槍出口與基板表面距離為20-30cm，控制每塊基板上涂料用量為0.6-0.9g，噴涂完畢后自然干燥3-5h，再在50-60℃下烘干24h后即可得到高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8-14μm低發(fā)射率兼容涂層，所得涂層經(jīng)潤(rùn)滑油浸泡處理10天前后紅外發(fā)射率分別為0.616和0.638，1.06μm波長(zhǎng)處的反射率分別為35.3％和31.6％，硬度分別為3H和3H，附著力分別為1級(jí)和1級(jí)，耐沖擊強(qiáng)度分別為50kg.cm和50kg.cm。

此工藝，使得本發(fā)明所制備的涂層不僅具有良好的紅外與激光兼容隱身效果，優(yōu)異的硬度等力學(xué)性能，同時(shí)具備突出的耐潤(rùn)滑油性能；

此外，本發(fā)明所制備的涂層不僅具有良好的紅外與激光兼容隱身效果，同時(shí)還具備突出的耐潤(rùn)滑油性能，制備的涂層硬度、附著力、耐沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)良；因此，本發(fā)明在隱身材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，對(duì)我國(guó)各類裝備作戰(zhàn)效能的提升具有重要意義。

具體實(shí)施例2

如圖1-2所示，本發(fā)明所述高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料與涂層的制備方法，具體操作如下：將18g Al粉(固含量67wt％)、12g Sm₂O₃、0.8g分散劑和30ml稀釋劑混合，用涂料高速分散機(jī)在1000r/min下分散30min，再加入28.2g粘合劑PU(固含量70wt％)、1.46g絹云母和0.9g硅烷偶聯(lián)劑KH550，在600r/min下分散30min，再加入20g固化劑(固含量70wt％)，在600r/min下分散5-10min，細(xì)度達(dá)到50μm；添加適量稀釋劑調(diào)節(jié)粘度，用涂4杯測(cè)得粘度為16-20s，過(guò)濾后即可得到高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料；

將計(jì)量好的涂料用噴槍噴涂于經(jīng)處理后的基板表面，噴槍壓力為0.3-0.4MPa，噴槍氣流與基板表面夾角為45°-60°，噴槍出口與基板表面距離為20-30cm，控制每塊基板上涂料用量為0.6-0.9g，噴涂完畢后自然干燥3-5h，再在50-60℃下烘干24h后即可得到高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂層。所得涂層經(jīng)潤(rùn)滑油浸泡處理10天前后紅外發(fā)射率分別為0.401和0.422，1.06μm波長(zhǎng)處的反射率分別為65.4％和62.2％，硬度分別為3H和3H，附著力分別為1級(jí)和1級(jí)，耐沖擊強(qiáng)度分別為50kg.cm和50kg.cm。

此工藝，本發(fā)明所制備的涂層不僅具有良好的紅外與激光兼容隱身效果，優(yōu)異的附著力等力學(xué)性能，同時(shí)具備突出的耐潤(rùn)滑油性能；

此外，本發(fā)明所制備的涂層不僅具有良好的紅外與激光兼容隱身效果，同時(shí)還具備突出的耐潤(rùn)滑油性能，制備的涂層硬度、附著力、耐沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)良；因此，本發(fā)明在隱身材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，對(duì)我國(guó)各類裝備作戰(zhàn)效能的提升具有重要意義。

具體實(shí)施例3

如圖1-2所示，本發(fā)明所述高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料與涂層的制備方法，具體操作如下：將27g Al粉(固含量67wt％)、6g Sm₂O₃、1.2g分散劑和30ml稀釋劑混合，用涂料高速分散機(jī)在1000r/min下分散30min，再加入28.2g粘合劑PU(固含量70wt％)、1.53g絹云母和0.99g硅烷偶聯(lián)劑KH550，在600r/min下分散30min，再加入20g固化劑(固含量70wt％)，在600r/min下分散5-10min，細(xì)度達(dá)到50μm；添加適量稀釋劑調(diào)節(jié)粘度，用涂4杯測(cè)得粘度為16-20s，過(guò)濾后即可得到高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂料；

將計(jì)量好的涂料用噴槍噴涂于經(jīng)處理后的基板表面，噴槍壓力為0.3-0.4MPa，噴槍氣流與基板表面夾角為45°-60°，噴槍出口與基板表面距離為20-30cm，控制每塊基板上涂料用量為0.6-0.9g。噴涂完畢后自然干燥3-5h，再在50-60℃下烘干24h后即可得到高耐潤(rùn)滑油性能近紅外低反射與8～14μm低發(fā)射率兼容涂層，所得涂層經(jīng)潤(rùn)滑油浸泡處理10天前后紅外發(fā)射率分別為0.278和0.296，1.06μm波長(zhǎng)處的反射率分別為68.5％和65.1％，硬度分別為3H和3H，附著力分別為1級(jí)和1級(jí)，耐沖擊強(qiáng)度分別為50kg.cm和50kg.cm。

此工藝，本發(fā)明所制備的涂層不僅具有良好的紅外與激光兼容隱身效果，優(yōu)異的耐沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能，同時(shí)具備突出的耐潤(rùn)滑油性能；

此外，本發(fā)明所制備的涂層不僅具有良好的紅外與激光兼容隱身效果，同時(shí)還具備突出的耐潤(rùn)滑油性能，制備的涂層硬度、附著力、耐沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)良；因此，本發(fā)明在隱身材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，對(duì)我國(guó)各類裝備作戰(zhàn)效能的提升具有重要意義。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所作的詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明具體實(shí)施僅限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。