含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及红外隐身与伪装技术领域，具体涉及一种含氟聚酰亚胺红外低发射率 复合薄膜材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 传统的红外隐身与伪装技术主要是利用低发射率材料使目标的外形轮廓分割变 形而达到隐身的目的。这种材料虽然对静态无源目标的红外隐身能够起到一定的效果，但 对高温目标和有热源目标，如飞机发动机喷口、舰艇、坦克的发动机等，无法实施有效的红 外隐身，其主要原因是低发射率材料的设计制备一直是红外隐身的难点，目前低发射率不 能做到很低的水平。因而，降低红外发射率的核心就是寻找到具有优良加工性能、结构可调 的低红外发射率材料。
[0003] 授权公告号为CN101863152B的中国专利公开了一种纳米周期结构红外辐射抑制 材料及其制作方法，该种薄膜材料由五个周期的复合纳米锗和硫化锌薄膜相互复合而成。 但是，该红外辐射抑制材料属于无机物材料。
[0004] 含氟聚合物薄膜材料因为具有结构可调、多样化、重量轻、密度低、物理化学性能 独特等优点而被广泛应用，公开号为CN102643544A的中国专利申请公开了一种含氟聚酰 亚胺红外低发射率薄膜材料及其制备方法，该材料具有良好的耐溶剂性能、热稳定性，以及 较高的光学性能，是一种很有发展前途的红外隐身新材料，其研究和应用具有潜在的经济 效益和社会效益，在军用及民用技术领域都有较好的应用前景。
【发明内容】
[0005] 本发明的技术目的是针对公开号为CN102643544A的中国发明专利申请《一种含 氟聚酰亚胺红外低发射率薄膜材料及其制备方法》公开的含氟聚酰亚胺薄膜，进一步提高 该薄膜的性能，尤其是在保持该薄膜的耐热、耐溶剂、透光等性能的同时，如何进一步提高 其红外低发射性能，使其满足实际应用的更高要求，尤其是作为红外隐身材料在军事或民 用领域中的要求。
[0006] 本发明人经过深入研究与实验验证后发现：当在该含氟聚酰亚胺红外低发射率薄 膜材料中引入一定含量的纳米无机物时，能够利用该无机物的高吸收性与聚合物体系间的 界面相互作用（如范德华力、氢键、配位键等）提高材料的综合性能，尤其是提高其红外低发 射性能。
[0007] 本发明的具体技术方案为：一种含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜，由含氟聚 酰亚胺和纳米无机物组成；所述的纳米无机物以晶相粉粒分散在含氟聚酰亚胺中，并且该 纳米无机物质量占该复合薄膜总质量的1%~10%;所述的含氟聚酰亚胺具有如下结构通 式：
[0008]
【主权项】
1. 一种含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜，其特征是：由含氟聚酰亚胺和纳米无机 物组成；所述的纳米无机物以晶相粉粒分散在含氟聚酰亚胺中，并且该纳米无机物质量占 该复合薄膜总质量的1%~10%;所述的含氟聚酰亚胺具有如下结构通式：
其中，聚合度η为1~1000成和/或馬中包含氟原子，并且R1选自以下结构中的一 种：
R2选自以下结构中的一种：
2. 如权利要求1所述的含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜，其特征是：所述的纳米 无机物是纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、氧化铟锡、纳米碳管、纳米氧化锌、纳米氧化锆、蒙 脱土、纳米硫化物中的一种或两种以上的混合物。
3. 如权利要求1或2所述的含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜，其特征是：所述的 纳米无机物质量占该复合薄膜总质量的1%~5%。
4. 如权利要求3所述的含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜，其特征是：所述的纳米 无机物质量占该复合薄膜总质量的5%。
5. 如权利要求1或2所述的含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜的制备方法，其特征 是：将所述的含氟聚酰亚胺薄膜或者含氟聚酰亚胺粉末用有机溶剂溶解或升温软化制成流 体，然后加入纳米无机物粉粒，搅拌均匀成分散系，最后将其制成薄膜。
6. 如权利要求5所述的含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜的制备方法，其特征是： 将分散系制成薄膜的方法包括流延法、压延法、模压法或蒸发溶剂法。
7. 如权利要求5所述的含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜的制备方法，其特征是： 所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺（DMF)、N，N-二甲基乙酰胺（DMAc )、二甲基亚砜、乙腈 中的一种或两种以上的混合物。
8. 如权利要求5所述的含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜的制备方法，其特征是： 所述的含氟聚酰亚胺薄膜或者含氟聚酰亚胺粉末的制备方法具体如下： 步骤1 :采用以下路线A或路线B合成含1，Γ -联萘-2, 2' -二酚单体的二酐单体； 路线A : (1)在N2保护下，将适量（R)-或（S)-联二萘酚、4-硝基邻苯二腈和碳酸钾混合后，加 入足量无水的DMF，室温下搅拌15~30小时，得到的混合物倒入足量的稀盐酸中抽滤，然后 用去离子水水洗至中性，用甲醇和乙腈的混合溶剂重结晶，得到中间化合物一； ⑵取适量中间化合物一、氢氧化钠、H2O2和水混合后，40~80°C下搅拌10~30小时， 之后回流30~60小时，得到白色固体，抽滤、用去离子水稀释后用浓盐酸酸化，得到中间化 合物二； (3)取适量中间化合物二溶解于二甲苯中，100~250°C回流1~10小时，得到的固体 冷却、抽滤、真空干燥，得到含1，Γ -联萘_2,2' -二酚单体的二酐单体； 路线B : (1) 将适量氯化苯三酸酐和吡啶溶于足量甲苯中，得到溶液一；将适量（R)-或（S)-联 二萘酚溶于甲苯中，得到溶液二；将溶液二缓慢加入溶液一中得到混合溶液，将混合溶液缓 慢升温至反应温度，持续搅拌得到反应溶液； (2) 将反应溶液倒入足量的正己烷中析出固体，水洗、抽滤、真空干燥，用醋酸酐和醋酸 的混合溶剂重结晶，得到含1，Γ -联萘-2, 2' -二酚单体的二酐单体； 步骤2 :将步骤1得到的含1，Γ-联萘-2, 2'-二酚单体的二酐单体和二胺单体在有机 溶剂中加热反应，将所得溶液过滤后在洁净的玻璃板上铺膜，然后置于烘箱中亚胺化，接 着在蒸馏水中浸泡脱膜，晾干后得到含氟聚酰亚胺薄膜；或者，将步骤1得到的含1，Γ -联 萘-2, 2' -二酚单体的二酐单体和二胺单体在有机溶剂中加热反应，将所得溶液过滤后干 燥处理，得到含氟聚酰亚胺粉末。
9. 如权利要求8所述的含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜的制备方法，其特征是： 所述的二胺为邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、4, 4'-(六氟异丙基）二苯胺、4, 4'-(4, 4'-六 氟异丙基二苯基-1，Γ-二氧）二苯胺、4, 4'-二氨基苯酰替苯胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、 戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺中的一种或多种二胺的混合物。
10. 如权利要求8所述的含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜的制备方法，其特征是： 所述的步骤2中的有机溶剂为DMF、DMAc、DMS0、乙腈中的一种或两种以上的组合。
【专利摘要】本发明提供了一种含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜材料及其制备方法。该材料由在含氟聚酰亚胺材料中添加1%～10%的纳米无机物形成的复合材料，其中纳米无机物以晶相粉粒分散在含氟聚酰亚胺中。实验证实，添加无机物后所形成的复合材料的热稳定性、耐环境性能以及红外低发射性能均有所提高，尤其是其红外发射率降低幅度较大，因此能够满足对稳定性要求很高的红外隐身材料的要求，在军用及民用技术领域都有较好的应用前景。
【IPC分类】C08K7-00, C08K3-36, C08K3-30, C08K3-22, C08J5-18, C08L79-08, C08G73-10, C08K3-04, C08K3-34
【公开号】CN104629362
【申请号】CN201310552583
【发明人】陈景, 刘秉鑫, 陈修碧, 薛立新
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月8日