一种耐腐蚀低频吸波涂料及其制备方法转让专利
申请号 : CN202111448994.X
文献号 : CN114032005B
文献日 : 2022-05-06
发明人 : 刘柳 , 王浩继 , 王彦淇 , 龙昌 , 王建国 , 罗振涛 , 贾冬梅
申请人 : 航天科工武汉磁电有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种耐腐蚀低频吸波涂料,包括基料A组分和辅料B组分,其特征在于,所述基料A组分由吸收剂、基体树脂、有机溶剂和助剂组成;所述辅料B组分为固化剂;所述助剂包括流平剂和抗沉剂;所述吸收剂为具有典型电磁参数的合金粉与聚苯胺复合吸收剂;所述吸收剂的复介电常数实部为25 30,复介电常数虚部为1.2 2.0,复磁导率实部为5.6 7.0,复磁导~ ~ ~
率虚部为0.5 1.8;
~
所述基料A组分和辅料B组分的质量比为100:(0.1~1);合金粉为Fe中加入Ni、Co、Cr、Mn或其他中的一种或多种;
所述基体树脂包括环氧树脂与改性环氧树脂的组合;环氧树脂采用缩水甘油醚类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂或缩水甘油酯类环氧树脂或其组合;改性有机硅树脂为有机硅改性环氧树脂、丙烯酸改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂或其组合;
合金粉是经球磨工艺处理获得的,具体的处理工艺为:采用10L行星球磨机进行球磨,每罐装合金粉重量0.2‑0.5kg,每罐配1.5kg重量的φ6mm钢球和1.5kg重量的φ8mm钢球;设置球磨频率30‑50Hz,球磨时间30 40min,然后用200‑300目筛网筛分,得到可用的合金粉吸~
收剂。
2.根据权利要求1所述耐腐蚀低频吸波涂料,其特征在于,所述基料A组分由按质量百分比的以下组分组成:
吸收剂 50% 70%;
~
基体树脂 10% 30%;
~
有机溶剂 10% 20%;
~
流平剂 0.5% 1%;
~
抗沉剂 0.5% 1%,各组分质量百分比之和为100%。
~
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀低频吸波涂料,其特征在于:所述吸收剂是铁基合金粉‑1
与掺杂态导电聚苯胺按体积比100:(1 10)复配使用,其中导电聚苯胺的电导率范围为10~ ~
10S/m。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀低频吸波涂料,其特征在于:所述有机溶剂为二甲苯、正丁醇、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的两种或者两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的耐腐蚀低频吸波涂料,其特征在于:所述的流平剂为丙烯酸酯类共聚物或者聚酯改性聚二甲基硅氧烷类或其组合;所述的抗沉剂为改性聚脲化合物类、气相二氧化硅类或有机膨润土类或其组合。
6.根据权利要求1所述的耐腐蚀低频吸波涂料,其特征在于:所述辅料B组分为胺类固化剂,胺类固化剂为脂肪族胺类固化剂、聚酰胺类固化剂、芳香族二胺类固化剂、脂环族胺类固化剂、聚醚胺类固化剂其中的任一种或其组合。
7.权利要求1~6任一项所述的耐腐蚀低频吸波涂料的制备方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
步骤一:按照设计的配方量,将所述基体树脂、有机溶剂和助剂混合,充分搅拌至固体完全溶解,得到混液体;
步骤二:在保持搅拌的状态下加入称量好的吸收剂到步骤一所得的混液体中,高速分散20min~30min后,在确认均匀无团聚现象后即制得可用的吸波涂料基料A组分;
步骤三:按照配方设计量,将基料A组分与辅料B组分混合,搅拌均匀,获得所述的耐腐蚀低频雷达吸波涂料。
说明书 :
一种耐腐蚀低频吸波涂料及其制备方法
技术领域
背景技术
行器而言,在海洋环境服役过程中与潮湿且含多种离子空气接触,普通的吸波涂层材料虽
具有较好的电磁屏蔽和电磁吸收效果,却往往无法耐受远海严峻的腐蚀条件。
涂层后,航天器表面雷达散射面积(RCS)减小,使航天器难以被雷达系统侦测,从而达到雷
达隐身效果。
雷达已投入实际应用,这对武器装备的低频隐身性能提出了要求。基于此种现状,本发明提
出了一种适用于海洋环境且具有优异力学性能和低频雷达吸波性能的涂层材料及其制备
方法。
发明内容
性能不佳,海洋环境下雷达吸波涂层材料性能下降或者功能失效的问题。
包括润湿分散剂、流平剂和抗沉剂;所述吸收剂为具有典型电磁参数的合金粉与聚苯胺复
合吸收剂;所述吸收剂的复介电常数实部为25~30,复介电常数虚部为1.2~2.0,复磁导率
实部为5.6~7.0,复磁导率虚部为0.5~1.8。
0.6)。
定比例复配使用,其中导电聚苯胺的电导率范围为10 ~10S/m。
钢球和1.5kg重量的 钢球,一共配4罐;设置球磨频率30‑50Hz,球磨时间30~40min,
然后用200‑300目筛网筛分,得到可用的合金粉吸收剂。
硅树脂采用有机硅改性环氧树脂,丙烯酸改性环氧树脂,聚氨酯改性环氧树脂等类型;本发
明所述基体树脂可以单独使用某种树脂或者按照一定比例复配使用。
的任一种。
分。
点。并且合金处理的吸收剂由于合金元素在表面形成氧化膜,耐腐蚀性能较传统羰基铁吸
收剂大大提高。掺杂聚苯胺具有较高的介电常数,与合金粉复配后的吸收剂具有较好的低
频吸收效果。
使用环氧难以达到较好的低频吸波效果。鉴于此,本发明采用了环氧树脂与改性环氧树脂
复配,在保证耐腐蚀性能的同时使得吸波涂料拥有良好低频吸收性能。
低频有较好的吸收。而传统的羰基铁粉经球磨后介电常数虚部会与介电常数实部一同增
加,难以达到上述条件。而聚苯胺作为介电损耗型吸收剂,具有较高的介电常数实部,与合
金粉复配后形成的吸收剂可以同时具有高介电常数实部和低介电常数虚部,在低频有较好
吸收。并且聚苯胺分子结构中含有多个能提供π电子的苯环和醌环和提供孤对电子的N原
子,可以与合金吸收剂金属中存在空的d轨道形成配位键,吸附在合金吸收剂的表面,形成
一层保护膜,起到缓蚀作用,进一步提高涂层的耐腐蚀性能。
附图说明
具体实施方式
发明的保护范围不限于以下的实施案例。
除非特别说明,否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值,其可能
会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告
的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
杂聚苯胺作为吸收剂,再加上溶剂,助剂等制成,使用时再加入胺类固化剂固化。这种吸波
涂层具有较好的电磁波吸收性能,同时满足盐雾条件下连续试验2400h后电磁波反射率较
小变化且具有较好的机械力学性能,可解决现有吸波涂料耐腐蚀性能不足的问题,提高吸
波涂层的环境适应性和使用寿命。
重量的 钢球和1.5kg重量的 钢球,一共配4罐;设置球磨频率40Hz,球磨时间30
~40min,然后用200目筛网筛分,得到可用的合金粉吸收剂。图1是经过球磨工艺处理后的
合金粉与导电聚苯胺复合吸收剂的典型电磁参数。表1为经上述球磨处理后合金粉与导电
聚苯胺复合吸收剂的电磁参数变化范围。
甲苯、30g正丁醇、15g乙酸丁酯、15g丙二醇甲醚醋酸酯、8g聚酯改性聚二甲基硅氧烷流平
剂、4g有机膨润土抗沉剂组成,所述辅料B为5g酚醛胺固化剂;所述吸收剂为具有典型电磁
参数的合金粉与聚苯胺(盐酸掺杂聚苯胺,电导率为10S/m)按质量比10:1混合吸收剂;其
中:所述吸收剂的复介电常数实部为25~30,复介电常数虚部为1.2~2.0,复磁导率实部为
5.6~7.0,复磁导率虚部为0.5~1.8。合金粉为铁钴镍合金粉。
800rpm,搅拌10min~20min至完全均匀的状态。在保持搅拌的状态下加入600g合金粉与聚
苯胺混合吸收剂到混合均匀的树脂溶剂液体中,采用高速剪切分散机,设置搅拌转速
1000rpm~1500rpm,分散20min~30min后至均匀无团聚现象后即制得可用的吸波涂料基料
A组分。称量吸波涂料辅料B组分(脂肪族胺类固化剂)5g到分散好的吸波涂料基料A组分中,
继续搅拌均匀,即得到可用的耐高温雷达吸波涂料,结果见表2。
硅氧烷流平剂、4g气相二氧化硅抗沉剂组成,所述辅料B为6g聚醚胺固化剂;所述吸收剂为
具有典型电磁参数的合金粉与聚苯胺(盐酸掺杂聚苯胺,电导率为10S/m)按质量比50:1;其
中:所述吸收剂的复介电常数实部为25~30,复介电常数虚部为1.2~2.0,复磁导率实部为
5.6~7.0,复磁导率虚部为0.5~1.8。
匀的状态。在保持搅拌的状态下加入700g吸收剂到混合均匀的树脂溶剂液体中,采用高速
剪切分散机,设置搅拌转速1000rpm~1500rpm,分散20min~30min后至均匀无团聚现象后
即制得可用的吸波涂料基料A组分。称量吸波涂料辅料B组分(聚醚胺固化剂)5g到分散好的
吸波涂料基料A组分中,继续搅拌均匀,即得到可用的耐高温雷达吸波涂料。
蚀区域,说明涂层的耐腐蚀性能不如使用环氧树脂、改性环氧树脂作为粘合剂的涂层。通过
实施例3‑1、实施例3‑2、实施例3‑3与实施例1的对比,可以看出当粘合剂全部为环氧树脂
时,涂层的附着力和耐腐蚀性能优异,但是柔韧性较差,在实际应用当中容易在振动中脱
落。而且只采用环氧树脂作为粘合剂的涂层耐腐蚀性能也不如复配粘合剂,耐盐雾试验后
吸收峰整体有向高频移动的趋势。而选用改性环氧树脂与其复配之后涂层柔韧性得到较大
提升,应用范围更广。
2.0~2.5。结果见表9。
蚀性能有提高作用。通过实施例1与实施例4‑2的对比可知,当仅采用聚苯胺作为吸收剂时,
涂层的吸收峰明显变窄并且更加偏向高频。这是因为聚苯胺是介电型吸收剂,当涂层中缺
少具有铁磁性的合金吸收剂时,会导致涂层的阻抗匹配变差,无法满足实际应用中的频宽
需求。通过实施例1与实施例4‑3的对比可知,当吸收剂介电常数实部变高,磁导率实部降低
时,涂层对电磁波吸收的频宽虽然没有明显变窄,但吸收峰值偏向高频,不能满足低频雷达
吸收的要求。通过实施例4‑1和4‑4的对比,可以看出羰基铁掺入耐腐蚀合金元素后耐腐蚀
性能得到了极大提升,羰基铁吸收剂在盐雾试验进行的96h左右表面就会出现大面积锈蚀,
完全失去吸波性能,但合金吸收剂在进行长时间盐雾试验后依然具有一定的吸波性能并且
表观较为良好,只有零星点蚀。
实施例1。说明经过本发明所述的工艺球磨得到的合金粉与聚苯胺复配得到的吸收剂具有
最佳低频吸波效果。
例1的对比,可以发现,当单纯采用环氧树脂作为粘结剂时,涂层的柔韧性不理想,而对比了
不同比例环氧树脂与改性环氧树脂复配的结果,实施例1得到的涂层同时具有较好的柔韧
性与附着力。
金粉时,涂层的耐盐雾性能不佳,说明在吸收剂中混入聚苯胺可以提高涂层的耐腐蚀性能。
此外,加入聚苯胺后,实施例1中涂层的低频吸收性能也好于实施例4‑1,说明除了能提高涂
层的耐腐蚀性能外,聚苯胺还能优化涂层的阻抗匹配,使涂层具有更好的低频吸收性能。
具体表现在经过2400h的耐盐雾试验后使用球磨后合金吸收剂的涂层吸波性能变化幅度
(盐雾试验前后变化幅度小于0.2dB)小于未球磨的合金吸收剂涂层(盐雾试验前后变化幅
度在0.4dB左右)。
以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为
保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。