一种耐温型红外低发射率涂层及其制备方法与流程

本发明属于功能涂层材料技术领域，更具体地，涉及一种耐温型红外低发射率涂层及其制备方法。

背景技术：

红外探测器对目标的3μm-5μm和8μm-14μm波段红外信号进行收集，再利用目标与背景的红外辐射能量差异通过成像来识别目标。降低目标表面温度能够使目标与背景的辐射强度相近，同时在高温部件上涂敷低发射率功能涂层也是有效措施之一。

低发射率功能涂层一般由黏合剂和填料组成，分为有机体系和无机体系两类。现有红外低发射率涂层耐温性能多在200℃以下，而无机涂层能够耐受较高温度但是发射率普遍偏高，无法实现红外涂层在中高温工况下应用，但是能在400℃以上工作的有机涂层几乎没有，因此不适合飞行器上苛刻的使用环境。此外，现有方案在温度升至200℃以上时，涂层会开裂、变色、低发射率性能急剧下降，不能满足要求。

因此，设计一种具有使用温度高、性能稳定、红外发射率低的新型涂层，将具有重要意义。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种耐温型红外低发射率涂层及其制备方法以解决现有红外低发射率涂层耐中高温性能差的问题，实现红外低发射率涂层能够在400℃以下正常发挥作用。

根据本发明的一个方面，提供了一种耐温型红外低发射率涂层的制备方法，包括：取耐温型树脂50-90份，铝粉20-40份，硅藻土2-4份，以及耐高温陶瓷粉混合均匀以得到初步浆料，其中，按照质量百分比计，所述耐高温陶瓷粉占所述初步浆料总质量的3.5％-5.5％；向所述初步浆料中加入适量的稀释剂，搅拌均匀得到涂料；将所述涂料喷涂在合金基板上以得到涂层，然后自然表干；以及加热所述涂层，然后将所述涂层冷却至室温，得到所述耐温型红外低发射率涂层。

在上述制备方法中，所述耐温型树脂为纯有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、聚甲基有机硅树脂、聚甲基苯基有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂中的一种或者多种的组合。

在上述制备方法中，所述耐高温陶瓷粉为氧化铝、氧化锆、碳化硅、硅微粉、氮化硅中的一种或者多种的组合。

在上述制备方法中，所述稀释剂为乙酸乙酯，二甲苯，乙酸丁酯，乙酸甲酯，环己酮中的一种或者多种的组合。

在上述制备方法中，所述合金基板为钛合金、铝合金、铜合金、锌合金中的一种或者多种的组合。

在上述制备方法中，制备所述初步浆料的步骤进一步包括：取耐温型树脂70份，铝粉30份，硅藻土3份，以及耐高温陶瓷粉混合均匀以得到所述初步浆料，将所述初步浆料静置0.5-2小时，然后用实验室高速分散机充分搅拌均匀，其中，按照质量百分比计，所述耐高温陶瓷粉占所述初步浆料的总质量的4.5％。

在上述制备方法中，在将所述涂料喷涂在合金基板上以得到涂层，然后自然表干的步骤进一步包括：将所述涂料喷涂在钛合金基板上，然后自然表干46-50小时，在110-130℃的温度下固化0.3-1小时。

在上述制备方法中，在将所述涂料喷涂在合金基板上以得到涂层，然后自然表干的步骤进一步包括：将所述涂料喷涂在钛合金基板上，然后自然表干48小时，在120℃的温度下固化0.5小时。

在上述制备方法中，加热所述涂层，然后将所述涂层冷却至室温，得到所述耐温型红外低发射率涂层的步骤进一步包括：用升温装置将所述涂层加热至350-450℃后，冷却至室温，测试涂层耐温性能，用发射率测量仪测试涂层在3-5微米和8-14微米波段红外发射率。

在上述制备方法中，加热所述涂层，然后将所述涂层冷却至室温，得到所述耐温型红外低发射率涂层的步骤进一步包括：用升温装置将所述涂层加热至400℃后，冷却至室温，测试涂层耐温性能，用发射率测量仪测试涂层在3-5微米和8-14微米波段红外发射率。

根据本发明的另一方面，还提供了一种根据上述制备方法制得的耐温型红外低发射率涂层。

本发明解决了现有红外低发射率涂层耐中高温性能差的问题，为了实现红外低发射率涂层能够在400℃以下正常发挥作用，本发明采用耐温树脂和耐高温颜填料使红外涂层的耐温性能达到400℃。

根据本发明提供的制备方法制备的耐温型红外低发射率涂层能够应用于具有较高温度的飞行器发动机外壳、翼尖和机翼前缘等高温部件，也能用于舰船和陆用装备的发动机部位、烟囱、排气管等。能够显著降低这些部位的热辐射率，达到隐身伪装的目的。本发明耐温型红外低发射率涂层能够用于400℃以下的使用环境，通过选择合适的耐温型树脂和耐高温颜填料，有效提升了装备高温区域的伪装隐身性能。树脂是涂层体系的基础，决定了涂层的基础性能，选用合适的树脂不仅要求能够耐温，而且要求能够与现有温度改性颜填料具有良好的体系相容性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的一些实施例的用于制备耐温型红外低发射率涂层的方法的工艺流程。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的耐温型红外低发射率涂层的制备方法，包括以下步骤：

如图1中所示的步骤s101所示，取耐温型树脂50-90份，铝粉20-40份，硅藻土2-4份，以及耐高温陶瓷粉混合均匀以得到初步浆料，其中，按照质量百分比计，耐高温陶瓷粉占初步浆料的总质量的3.5％-5.5％；优选地，取耐温型树脂70份，铝粉30份，硅藻土3份，以及耐高温陶瓷粉混合均匀以得到初步浆料，其中，按照质量百分比计，耐高温陶瓷粉占初步浆料的总质量的4.5％。其中，耐温型树脂为纯有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、聚甲基有机硅树脂、聚甲基苯基有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂中的一种或者多种的组合。耐高温陶瓷粉为氧化铝、氧化锆、碳化硅、硅微粉、氮化硅中的一种或者多种的组合。

如图1中所示的步骤s102所示，向初步浆料中加入适量的稀释剂以便将初步浆料的粘度调整为14-20s，优选为16s，搅拌均匀得到涂料；稀释剂为乙酸乙酯、二甲苯、乙酸丁酯、乙酸甲酯、环己酮中的一种或者多种的组合。

如图1中所示的步骤s103所示，将涂料喷涂在合金基板上以得到涂层，然后自然表干；具体地，将涂料喷涂在合金基板上，然后自然表干46-50小时，110-130℃固化0.3-1小时。优选地，将涂料喷涂在钛合金基板上，然后自然表干48小时，120℃固化0.5小时。合金基板为钛合金、铝合金、铜合金、锌合金中的一种或者多种的组合。

如图1中所示的步骤s104所示，加热涂层，然后将涂层冷却至室温，得到耐温型红外低发射率涂层。具体地，用升温装置将涂层加热至350-450℃，优选地，400℃后，冷却至室温，测试涂层耐温性能，用发射率测量仪测试涂层在3-5微米和8-14微米波段红外发射率。

实施例1

1、取70g聚甲基有机硅树脂，加入30g铝粉和3g硅藻土、4.5％耐高温氧化铝陶瓷粉后静置0.5-2h，然后用实验室高速分散机充分搅拌均匀；

2、加入适量的稀释剂乙酸乙酯，调整粘度至16s；

3、在钛合金基板上喷涂涂层，然后自然表干48h，120℃固化0.5h；

4、用升温装置将涂层加热至400℃后冷却至室温，测试涂层耐温性能，用发射率测量仪测试涂层在3-5μm和8-14μm波段红外发射率。

实施例2

1、取50g环氧改性有机硅树脂，加入30g铝粉和4g硅藻土、3.5％耐高温氧化锆陶瓷粉后静置0.5h，然后用实验室高速分散机充分搅拌均匀；

2、加入适量的稀释剂乙酸丁酯，调整粘度至16s；

3、在铝合金基板上喷涂涂层，然后自然表干50h，120℃固化0.5h；

4、用升温装置将涂层加热至380℃后冷却至室温，测试涂层耐温性能，用发射率测量仪测试涂层在3-5μm和8-14μm波段红外发射率。

实施例3

1、取90g纯有机硅树脂，加入50g铝粉和5g硅藻土、5.5％耐高温碳化硅陶瓷粉后静置2h，然后用实验室高速分散机充分搅拌均匀；

2、加入适量的稀释剂环己酮，调整粘度至14s；

3、在锌合金基板上喷涂涂层，然后自然表干48h，100℃固化1h；

4、用升温装置将涂层加热至420℃后冷却至室温，测试涂层耐温性能，用发射率测量仪测试涂层在3-5μm和8-14μm波段红外发射率。

实施例4

1、取80g聚氨酯改性有机硅树脂，加入25g铝粉和5g硅藻土、3.5％耐高温硅微粉陶瓷粉后静置1h，然后用实验室篮式充分搅拌均匀；

2、加入适量的稀释剂乙酸甲酯，调整粘度至15s；

3、在钛合金基板上喷涂涂层，然后自然表干46h，110℃固化0.3h；

4、用升温装置将涂层加热至400℃后冷却至室温，测试涂层耐温性能，用发射率测量仪测试涂层在3-5μm和8-14μm波段红外发射率。

实施例5

1、取60g聚甲基苯基有机硅树脂，加入20g铝粉和2g硅藻土、3.5％耐高温氧化铝陶瓷粉后静置0.5h，然后用实验室篮式充分搅拌均匀；

2、加入适量的稀释剂二甲苯，调整粘度至18s；

3、在钛合金基板上喷涂涂层，然后自然表干46h，130℃固化0.8h；

4、用升温装置将涂层加热至400℃后冷却至室温，测试涂层耐温性能，用发射率测量仪测试涂层在3-5μm和8-14μm波段红外发射率。

实施例6

1、取80g聚酯改性有机硅树脂，加入35g铝粉和4g硅藻土、5％耐高温氮化硅陶瓷粉后静置1.5h，然后用实验室篮式充分搅拌均匀；

2、加入适量的稀释剂乙酸乙酯，调整粘度至16s；

3、在钛合金基板上喷涂涂层，然后自然表干48h，110℃固化0.7h；

4、用升温装置将涂层加热至400℃后冷却至室温，测试涂层耐温性能，用发射率测量仪测试涂层在3-5μm和8-14μm波段红外发射率。

将涂层升温至400℃然后冷却至室温，如此进行5个循环，观察涂层是否有起泡、开裂，然后让涂层由1m高处自由下落至水泥地面，观察涂层是否有脱落情况；用ir-2型发射率测量仪在升温前和5次热循环后进行3-5μm和8-14μm波段发射率测试。通过上述方法测试得实施例1-6中制备得到的涂层的耐温性能和红外发射率，测试结果如下：

以上实验结果表明，本发明耐温型红外低发射率涂层耐温性能高，可以用于400℃以下的使用环境，此外，在3-5μm和8-14μm波段红外发射率低，可以达到隐身伪装的目的。通过选择合适的耐温型树脂和耐高温颜填料，不仅可以在高温下工作，还有效提升了装备在高温区域的伪装隐身性能。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。