一种织物用具有低红外发射率的涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料领域，具体涉及一种织物用具有低红外发射率的涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着科学技术的迅速发展，光学、红外探测技术在军事领域的研究及应用不断深入并日趋完善，应运而生了许多光学、热红外伪装材料及技术的相关研究。其中，伪装涂层由于使用方便、成本低、操作方便、不受零件几何形状限制，表现出更大的优势，成为近年来发展最快的伪装技术研究领域。

2、伪装涂料作为一种最方便、最经济、极强适应性的隐身技术已经在航空航天、军事装备上得到广泛应用。在武器装备表面涂覆不同发射率的光学伪装涂层，可降低光学、红外等侦察设备的发现概率，以达到伪装的目的。目前，市面上售卖的伪装涂料多为单一的光学伪装涂料，兼容热红外性能的产品较少，且颜色较单一，彩色品种不够丰富，难以满足武器装备的实际使用需求，限制了热红外伪装涂料的发展。

3、传统的红外伪装涂层采用低发射率al粉等作为填料，聚氨酯体系作为粘合剂制成，如专利《cn108913018 b一种耐高温红外低发射率涂料的制备方法》采用al粉、ni粉、聚丙烯酸树脂制备，其通过球磨铝粉制备填料。最终发射率最低为0.39左右。另有专利《cn103306131 b一种红外低发射率土黄色隐身涂料及其制备方法》采用ito、ag作为填料，采用ag来改性ito，从而使红外涂层达到了更低的发射率0.34，其他类似的专利多为改变填料金属或半导体的种类，从而达到不低于0.3的较低的发射率涂层，但因为其粒径较为均一，在使用时表面易成为长程有序，短程有序的光子晶体结构，从而产生光泽，无论该全反射落在可见光波段或红外波段，都会影响伪装性能，《cn 113736327 a一种光学、热红外迷彩伪装涂料及其制备方法》采用球磨的方法，制备了粒径较为分散的al粉，改善了光泽效应，但粒径均匀分布的粒子不易制备，且涂料使用时易于团聚。而采用ag改性ito也存在两组分填料在粘合剂中非常难以调和的团聚问题。因此，开发一种能解决涂层光泽度问题，且具有良好的红外伪装性能的涂料具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明的发明人根据ag改性ito能得到较低的发射率，粒径不均一的微球能解决涂层光泽度问题，提供了一种异型ito-ag复合微球的制备方法。本发明采用原位生长的方法，将ito粉体采用硅烷偶联剂处理活化，在表面采用agno3进行原位生长，在生长过程中有效降低粒径的均一性，极大的减少了后期涂层光泽现象的发生，同时以ag改性ito的微粒其红外发射率较低，具有良好的红外伪装性能与涂料性能。

2、为实现上述的目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种具有异型表面的ito-ag复合微球的制备方法。

4、本发明所提供的具有异型表面的ito-ag复合微球的制备方法，包括下述步骤：

5、1)采用硅烷偶联剂对50nm-100nm粒径的低发射率填料粉体进行改性处理，得到ito表面改性粉体；

6、2)向所述ito表面改性粉体中加入含ag源的溶液进行原位生长反应，得到所述异型ito-ag复合微球。

7、上述方法步骤1)中，所述硅烷偶联剂包括但不限于kh550、kh560、kh570等一系列牌号的硅烷偶联剂。

8、上述方法步骤1)中，所述低发射率填料粉体为一系列双组份低发射率半导体材料，包括但不限于ito、ato等。

9、上述方法步骤1)中，所述改性处理具体方法如下：将所述硅烷偶联剂加入对50nm-100nm的低发射率填料粉体中，再加入浓度为95％的乙醇水溶液进行反应；

10、所述反应的条件为：20-25℃，反应4小时；

11、所述硅烷偶联剂与所述低发射率填料粉体的投料质量比为1：(2.8-3.75)。

12、所述硅烷偶联剂与所述浓度为95％的乙醇水溶液的体积比为1:9。

13、上述方法步骤2)中，所述ag源包括agno3在内的能以原位生长法在半导体材料上生长ag微粒的ag源。

14、上述方法步骤2)中，所述ag源与所述ito表面改性粉体的质量比为1:6。

15、上述方法步骤2)中，所述原位生长反应中还加入nabh4，所述ag源与nabh4的质量比为3:1；所述原位生长反应的反应条件为：常温(15-25℃)反应0.5-1h。

16、上述方法制备得到的异型ito-ag复合微球也属于本发明的保护范围。

17、本发明采用ito原位生长ag粒子，得到的复合微球其表面为异型，该异型表面导致后期涂层不易形成光泽面，从而具有良好的红外伪装性。同时相比于ag粉改性ito粉的方法，本发明方法制备的异型ito-ag复合微球，不易团聚，易于调和，且涂料亲和力强。

18、第二方面，本发明提供了一种织物用具有低红外发射率的涂料。

19、本发明所提供的织物用具有低红外发射率的涂料，由下述物质组成：以质量100％计的水性聚氨酯乳液、分散剂0.5-1％、本发明提供的异型ito-ag复合微球10-15％、颜料5-10％。

20、根据本发明的一个实施例，所述织物用具有低红外发射率的涂料，由下述物质组成：以质量100％计的水性聚氨酯乳液、分散剂1％、本发明提供的异型ito-ag复合微球15％、颜料8％。

21、根据本发明的另一个实施例，所述织物用具有低红外发射率的涂料，由下述物质组成：以质量100％计的水性聚氨酯乳液、分散剂1％、本发明提供的异型ito-ag复合微球10％、颜料8％。

22、进一步的，所述水性聚氨酯乳液，其固含量可为20-45％，具体如30％。

23、本发明中使用的水性聚氨酯乳液可按照现有技术公开的方法制备得到，如可按照下述方法得到：称取peg到三口烧瓶中，升温并搅拌，随后加入二异氰酸酯并加入催化剂反应，然后加入亲水性的扩链剂进行扩链，继续反应，期间加入降黏剂降低反应体系的粘度，整个反应于氮氛下进行；反应结束后，降温至40℃，加入中和剂中和并保持搅拌，最后冷却至室温，加入去离子水高速乳化，通过旋蒸法去除多余的溶剂，得到固含量约30％的水性聚氨酯乳液(wpu)

24、上述制备水性聚氨酯乳液的方法中，所述peg的分子量可为2000-5000。

25、所述二异氰酸酯包括但不限于异氟尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯等。

26、所述催化剂包括但不限于二月桂酸二丁基锡(dbdtl)等。

27、所述亲水性的扩链剂包括但不限于2,2-二羟甲基丁酸(dmba)、二甘醇等。

28、所述降黏剂包括但不限于丁酮、乙二醇等。

29、所述中和剂包括但不限于三乙胺(tea)、三聚氰胺等。

30、进一步的，所述分散剂包括但不限于聚乙烯醇pva2000、聚乙烯醇pva4000、聚乙烯醇pva1500、聚丙烯酸2000等。

31、进一步的，所述颜料可选自市面上常见无机颜料，如可选自迷彩系列颜料中的任意一种，具体如绿颜料。

32、本发明还提供了上述织物用具有低红外发射率的涂料的制备方法，包括下述步骤：在水性聚氨酯溶液加入分散剂，称取异型ito-ag复合微球加入，再加入颜料，搅拌至无明显颗粒后，即得。

33、第三方面，本发明提供了一种红外低发射率涂层布料。

34、本发明所提供的低发涂布按照下述方法制备得到：采用刮涂法将所述具有低红外发射率的涂料涂于白坯布上，再将布样烘干，即得。

35、上述方法中，所述具有低红外发射率的涂料形成的涂层的厚度为150-350μm，具体如150μm、200μm、250μm。

36、上述方法中，所述烘干的温度为120-160℃，时间为6-7小时。

37、本发明提供的红外低发射率涂层布料的涂层具有无视角依赖性红外反射峰及良好的服装织物适配性。

38、涂料研究基础多用于板材、墙体等的刷涂，涂料的附着力、发射率等指标已非常完备，但若应用于单兵作战服装，指标存在很大的问题，该问题制约了单兵作战服红外伪装的发展，现有的技术多为研发新材料(如有机红外吸波材料和复合红外伪装插板)，其发明成熟度、产业化程度还有很长的路要走，无法立刻大批量生产。本发明采用现有的低发半导体填料体系，采用在ito上原位生长银粒子，在保证低发射率的伪装性能情况下，降低了红外伪装服的光泽度，同时原位生长所的得到的单分散微粒也能改善ito-银体系的团聚问题，使单兵红外伪装提供了一种最接近产业化的方法。

39、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

40、1)本发明操作简单，无需更改设备，降低成本；

41、2)本发明采用的ito原位生长ag粒子，其异型表面导致后期涂层不易形成光泽面；

42、3)本发明采用ito原位生长ag粒子，相比于ag粉改性ito粉的方法，不易团聚，易于调和，涂料亲和力强，

43、4)本发明采用ito原位生长ag粒子，其表面的ag粒子对ito的改性能使最终涂层发射率低于0.3。因此，本发明提供的制备方法具有较高的实用价值和经济效益。