一种玄武岩鳞片防腐蚀吸波涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料技术领域，具体涉及吸波涂料技术领域，特别涉及一种添加了玄武岩鳞片的防腐蚀吸波涂料及其制备方法。

背景技术：

随着对电磁波吸收材料研究的深入以及实际应用的需求，高吸收性能、宽频段、重量轻、体积小等高性能吸波材料已成为当前的研究重点。吸波涂层材料由于其优异的综合性能受到越来越多的关注。目前大多研究仍采用在基体中掺杂单一的吸波粉体来制备吸波涂料。片状铁硅铝粉体由于其优越的磁损耗性能而被广泛的应用于吸波涂料制备中，但这种单一片状铁硅铝吸波涂料制备的涂层往往吸收峰值较高，有效吸收频段太窄。为了降低对电磁波的吸收峰值，拓宽吸收频段，提高涂层的吸波性能，往往采用优化改性吸收剂、涂层结构变化的方法来实现。但是这些方法一方面成本太高，另一方面不能保证吸波涂层的性能有很大的提升。

另一方面，随着装备服役环境的日益复杂严酷，吸波涂层除了需要具有有效的吸波功能特性，还需要具备优良的耐腐蚀性能，尤其是随着舰船、舰载等装备在海洋环境中的长期服役，在高温、高湿、高盐雾、高辐射的严酷海洋环境中，吸波涂层对防腐蚀性能要求越来越高。传统的吸波涂料注重吸波功能性的提升，往往忽略了涂料的防腐蚀性能，因此，需要按照重防腐涂料的设计要求，在吸波涂料中添加鳞片填料以提升涂料防腐蚀性能。

目前涂料领域常用的鳞片填料主要是玻璃鳞片，玻璃鳞片机械强度低、耐酸碱性不足、耐候性差、耐磨性不足，长效防腐性能有待提高，另一方面，吸波涂层要求涂料中加入的鳞片填料不但具有优良的机械性能、耐酸碱性、耐候性、使用寿命长等优点，同时还需要具有良好的抗紫外线性能以及吸波特性等，因此需要进一步研发新的防腐蚀吸波涂料。

技术实现要素：

针对现有吸波涂料技术中所存在的问题和不足，本发明旨在提供一种添加玄武岩鳞片的吸波涂料及其制备方法，通过在传统片状铁硅铝吸波涂料中加入玄武岩鳞片，有效降低片状铁硅铝吸波涂层的吸收峰值，拓宽其吸收频段，提高涂层的吸波性能和防腐蚀性能。

本发明提供的一种玄武岩鳞片防腐蚀吸波涂料，含有树脂、稀释剂、片状铁硅铝粉体、玄武岩鳞片和固化剂；所述的树脂为聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸树脂中的至少一种；所述的稀释剂为乙酸乙酯和乙酸丁酯的混合物，或丙酮、二甲苯、甲乙酮、正丁醇中的一种或多种组合；所述的固化剂为聚氨酯固化剂、改性脂环胺、己二胺、乙二胺、二乙烯三胺中的一种或多种组合。

所述稀释剂与树脂的质量比为0.3-0.8。

所述固化剂与树脂的质量比为0.2-0.9。

所述片状铁硅铝粉体的添加量占所述树脂质量的20％-50％。

所述玄武岩鳞片的添加量占所述树脂质量的10％-60％。

本发明还提供了用于防腐蚀吸波涂料的制备方法，包括以下步骤：

将玄武岩鳞和片状铁硅铝粉体加入到树脂中，充分搅拌混合后，加入稀释剂，随后以350-800转/分的转速机械搅拌30-120分钟，将所得到的混合溶液放入超声震荡仪中超声震荡10-60分钟，得到混合均匀的溶液。然后加入固化剂后，再以350-800转/分的转速机械搅拌20-60分钟，然后超声震荡15-30分钟，得到最终的涂料产品。

本发明将玄武岩鳞片加入涂料中，由于鳞片在涂层中程多层片状排列结构，可以形成平行叠加的错层厚膜，产生特殊的“迷宫”效应，不仅把涂层分割成许多小空间而降低涂层的收缩应力和膨胀系数，而且迫使介质迂回渗入，从而延缓了腐蚀介质扩散和侵入基体的途径和时间，因而具有极佳的抗渗透性、抗冲击性、耐磨性和耐腐蚀性，延长了涂层的使用寿命。与普通的鳞片填料相比，玄武岩鳞片涂料中不仅存在曲折渗透导致的腐蚀速率降低，同时还具有很强的耐酸碱性，使玄武岩鳞片涂料的防腐性能十分突出，在同类鳞片涂料中具有明显的优势。鉴于玄武鳞片涂料优异的物理化学性能和力学性能，特别是优异的耐高低温稳定性、耐候性、介电性和耐化学品性，而且，玄武岩来源广泛，价格便宜，是集资源节约型、环境友好型、性能优良型于一身的高性能涂层填料材料。因此，将玄武岩鳞片加入吸波涂料中，不但有利于优化吸波粉体在涂层中的有效排列和结构优化，而且其屏蔽性、耐酸碱性、耐候性、耐热变形及介电性对提高吸波涂层的吸波和防腐蚀综合性能作用显著。

为对添加了玄武岩鳞片的防腐蚀吸波涂料进进行性能测试，将涂料注入预备好的模具中，涂覆在200mm×200mm的al板上，并通过模具控制涂层厚度。最后在室温下自然固化成型，固化成型后脱模对试样进行修整和性能测试。电磁波的反射损耗性能是衡量吸波涂层材料的吸波性能的重要指标，将涂层放置在200mm×200mm的al板上，采用弓形法在无回波暗室中测试涂层的吸波性能，测试结果用db值来表示。涂层防腐蚀性能采用中性盐雾试验进行测试。

测试结果表明，本发明通过在吸波涂料中加入玄武岩鳞片，使得片状铁硅铝涂层的吸波性能得到了明显的改善，其吸收峰值降低了，吸收频段有了显著的拓宽。另一方面，由于玄武岩鳞片的屏蔽特性，涂层具有良好的耐腐蚀性能。本发明采用的方法操作简单，成本低，性能稳定，具有很强的实际应用价值。

附图说明

图1为玄武岩鳞片的微观形貌照片。

图2为采用玄武岩鳞片防腐蚀吸波涂料制备的涂层形貌照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

将玄武岩鳞片、片状铁硅铝粉体和聚氨酯树脂按0.2:0.4:1的质量比混合，充分搅拌10分钟，按占聚氨酯树脂质量比0.3加入稀释剂（乙酸乙酯：乙酸丁酯体积比=1:1组成），随后以480转/分的转速机械搅拌30分钟，将所得到的混合溶液放入超声震荡仪中超声震荡30分钟，得到混合均匀的溶液。然后按占聚氨酯树脂质量比0.3的比例加入聚氨酯固化剂后，再重复以上机械搅拌和超声震荡各30分钟，制得吸波涂料。如图1所示，所加入玄武岩鳞片为10微米-200微米的片状物，厚度为0.8微米-6微米。

将制备好的涂料注入预备好的模具中，涂覆在200mm×200mm的al板上，并通过模具控制涂层厚度为1.5mm。最后在室温下自然固化成型，固化成型后脱模对试样进行修整和性能测试。如图2所示，所制备的涂层表面平整、均匀致密，可以用来测试吸波性能。

电磁波吸收测试可知，加入玄武岩鳞片后的吸波涂层，在0.2-18ghz频段范围内，吸波峰值由原来的12.3ghz处的-25db增加到11.2ghz处的-29db，超过-10db的频宽由原来的3.8ghz增加到4.4ghz。玄武岩鳞片的加入可有效改善铁硅铝涂层的吸波性能，吸波峰值得到提高，同时，使其有效吸波频段向低频移动，可有效解决低频吸波性能低的问题。在其耐中性盐雾性能测试中，经2000小时测试后，涂层的外观完好，无脱落、气泡等现象发生，说明涂层具有良好的耐腐蚀性能。

实施例2：

将玄武岩鳞片、片状铁硅铝粉体和聚氨酯树脂按0.4:0.4:1的质量比混合，充分搅拌20分钟，按占聚氨酯树脂质量比0.5加入稀释剂（乙酸乙酯：乙酸丁酯体积比=1:1组成），随后以480转/分的转速机械搅拌60分钟，将所得到的混合溶液放入超声震荡仪中超声震荡30分钟，得到混合均匀的溶液。然后按占聚氨酯树脂质量比0.3的比例加入聚氨酯固化剂后，再重复以上机械搅拌和超声震荡各30分钟，制得吸波涂料。

将制备好的涂料注入预备好的模具中，涂覆在200mm×200mm的al板上，并通过模具控制涂层厚度为1.5mm。最后在室温下自然固化成型，固化成型后脱模对试样进行修整和性能测试。

电磁波吸收测试可知，加入玄武岩鳞片后的吸波涂层，在0.2-18ghz频段范围内，吸波峰值由原来的12.3ghz处的-25db增加到8.6ghz处的-35db，超过-10db的频宽由原来的3.8ghz增加到5.3ghz。玄武岩鳞片的加入可有效改善铁硅铝涂层的吸波性能，吸波峰值得到提高，同时，使其有效吸波频段向低频移动，可有效解决低频吸波性能低的问题。在其耐中性盐雾性能测试中，经2000小时测试后，涂层的外观完好，无脱落、气泡等现象发生，说明涂层具有良好的耐腐蚀性能。

实施例3：

将玄武岩鳞片、片状铁硅铝粉体和环氧树脂按0.5:0.5:1的质量比混合，充分搅拌40分钟，按占环氧树脂质量比0.8加入稀释剂（正丁醇：二甲苯体积比=1:1组成），随后以500转/分的转速机械搅拌40分钟，将所得到的混合溶液放入超声震荡仪中超声震荡30分钟，得到混合均匀的溶液。然后按占环氧树脂质量比0.5的比例加入固化剂己二胺后，再重复以上机械搅拌和超声震荡各20分钟，制得吸波涂料。

将制备好的涂料注入预备好的模具中，涂覆在200mm×200mm的al板上，并通过模具控制涂层厚度为1.5mm。最后在室温下自然固化成型，固化成型后脱模对试样进行修整和性能测试。

电磁波吸收测试可知，加入玄武岩鳞片后的吸波涂层，在0.2-18ghz频段范围内，吸波峰值由原来的12.6ghz处的-22db增加到8.3ghz处的-34db，超过-10db的频宽由原来的3.2ghz增加到4.9ghz。玄武岩鳞片的加入可有效改善铁硅铝涂层的吸波性能，吸波峰值得到提高，同时，使其有效吸波频段向低频移动，可有效解决低频吸波性能低的问题。在其耐中性盐雾性能测试中，经2000小时测试后，涂层的外观完好，无脱落、气泡等现象发生，说明涂层具有良好的耐腐蚀性能。