一种绿色温致变色伪装涂料及其制备方法

本发明涉及涂料，具体涉及一种绿色温致变色伪装涂料及其制备方法。

背景技术：

1、伪装涂料是一种涂布在帐篷、装甲车等外部的用于隐藏于野外森林等环境中的特殊功效涂料，如形成迷彩图案的涂料也是一种伪装涂料。常用伪装涂料为绿色涂料，以便与周围树叶、灌木丛及草丛颜色接近，达到伪装功效。但是随着不同的季节变化，周围的环境背景会发生变化，如初秋降温后树叶和草丛逐渐变黄。因此随着不同季节的气温变化，通用的隐身伪装织物材料和伪装涂料不能实现智能调节，进而无法与背景环境达到更好的融合效果，此时不得不更换新的隐身伪装材料。更换伪装材料的过程本身也容易导致武器装备和重要的固定目标面临被敌侦察识别的危险，而且更换新材料也导致材料成本的增加。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种绿色温致变色伪装涂料及其制备方法，具有自动感知环境温度变化并能作出最佳响应的特点，能随着季节温度变化而发生色彩变化，将其涂布到隐身材料表面，可以拓宽隐身材料的适用范围，提高伪装隐蔽效果，节省材料成本和人工成本。

3、(二)技术方案

4、本发明提供一种绿色温致变色伪装涂料，其包括：按质量份数计的温致绿色-黄色可逆变色颜料1.5-2.5份、不变色绿色颜料1.5-2.5份、黄色颜料0.8-1.2份、红色颜料0.15-0.25份、黑色颜料0.04-0.06份、消光剂0.8-1.2份、粘合剂5.5-6.5份、调色剂0.8-1.2份、助剂0.08-0.12份、稀释剂5.5-6.5份和固化剂1-1.5份；所述消光剂为气相二氧化硅或沉淀法二氧化硅；所述助剂为分散剂、流平剂、消泡剂、催干剂、稳定剂、防霉剂及防污剂中的至少一种。

5、根据本发明的较佳实施例，所述温致绿色-黄色可逆变色颜料的变色温度区间为-5℃至5℃，低于变色区间温度时，颜料由绿色变为黄色，高于变色温度区间时，颜料由黄色变为绿色。

6、根据本发明的较佳实施例，所述温致绿色-黄色可逆变色颜料的制备方法为：s1、以热敏绿、热敏黄、双酚af和聚乙烯醇(pva)胶体，利用原位聚合法制备有机可逆热致变色微胶囊；

7、s2、将六亚甲基二异氰酸酯单体与1,3-丙二胺单体水溶液混合，在初始温度为25℃的条件下反应，反应过程中加入芯材和乳化剂，芯材为s1制备的有机可逆热致变色微胶囊，乳化剂为2.5-3.5wt.％的聚乙烯醇(pva)胶体溶液；加入乳化剂后搅拌乳化，搅拌速度为3500-5500rpm，乳化时间为25-30min；控制反应终点温度为65℃；固化终点ph为7.5；反应后，六亚甲基二异氰酸酯单体与1,3-丙二胺单体聚合形成壁材，壁材将芯材包覆；壁材与芯材的质量比为1:2.2-2.8；

8、其中，六亚甲基二异氰酸酯单体与1,3-丙二胺单体的摩尔比为1:1.9-2.2，1,3-丙二胺单体水溶液的ph为8.0；

9、固化产物经粉碎，得到温致绿色-黄色可逆变色颜料。

10、根据本发明的较佳实施例，所述不变色绿色颜料为叶绿素、氧化钴绿、氧化铬绿及酞青绿中的一种或几种的组合；所述黄色颜料为氧化铬黄、氧化铁黄、复合钛镍黄及耐晒黄中的一种或几种的组合；所述红色颜料为复合钛镍红、氧化铁红、耐晒红及大分子红r中的一种或几种的组合；所述黑色颜料为炭黑、铜铬黑、铁铬黑及红外高反射黑中的一种或几种的组合。

11、根据本发明的较佳实施例，所述粘合剂为聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯及聚丙烯腈中的一种或几种的组合。

12、根据本发明的较佳实施例，所述粘合剂为聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯的组合物；组合物中聚苯乙烯的含量为50-60％，聚丙烯酸酯与聚氨酯的质量比为2-3:1；所述聚氨酯为由使用聚己二酸丁二醇酯pbag和聚己二酸新戊二醇酯poly两种醇酯为软链段所合成的线性聚氨酯树脂；优选的，其中己二酸丁二醇酯和己二酸新戊二醇酯质量比为1:1。

13、其中，所述聚氨酯为采用pbag和己二酸新戊二醇酯poly为软链段，硬链段为多异氰酸酯tdi、mdi、hdi或ipdi及其二聚体或三聚体，扩链剂为小分子多元醇，如tmp、bdo或chdm(1,4-环己烷二甲醇)，小分子多元胺为乙二胺，二乙烯三胺、三乙烯四胺或异佛尔酮二胺所合成的线性聚氨酯树脂。

14、由该组合物形成的涂层具有最优的硬度值、冲击强度和附着力。其中聚苯乙烯成膜后硬度较大，而聚丙烯酸酯成膜后柔软度较好且附着力较好，将pbag及poly二者组合使用，两种膜形成刚性网络和柔性网络的互穿结构，制备的涂层具有优异的性能；而所述特征的聚氨酯的耐光性较好且附着力很高，尤其对极性基材表面如金属表面附着力高。其中聚己二酸丁二醇酯为软链段合成的聚氨酯附着力显著高于其他聚氨酯(如聚醚多元醇合成的聚氨酯和其他聚酯多元醇合成的聚氨酯)，而聚己二酸新戊二醇酯合成的聚氨酯有更优的耐热氧化性、耐水性和耐酶菌分解性，因此将使用两种多元醇制备的聚氨酯混合使用，可大大增强涂层对基材表面的附着力。最终涂层的相对硬度(相对石英玻璃)可达到0.65-0.71，划圈法附着力可达到等级1，耐冲击强度可达到40-47kg.cm。

15、根据本发明的较佳实施例，所述调色剂为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、氧化钛、氧化铝及氧化锌中的一种或几种的组合。调色剂为白色粉末，起到调色提高亮度和填充的作用。

16、根据本发明的较佳实施例，所述稀释剂为石油溶剂(如200号油漆溶剂)、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、松节油、环戊二烯、醋酸丁酯、丁醇及乙醇中的一种或几种的组合。

17、根据本发明的较佳实施例，所述固化剂为乙酰丙酮金属盐、芳基异氰酸酯、有机羧酸盐及其络合物和钛酸酯促进剂中的至少一种。

18、根据本发明的较佳实施例，所述绿色温致变色伪装涂料包括：温致绿色-黄色可逆变色颜料2份、不变色绿色颜料2份、黄色颜料1份、红色颜料0.2份、黑色颜料0.05份、消光剂1份、粘合剂6份、调色剂1份、助剂0.1份、稀释剂6份和固化剂1.2份。

19、根据本发明的较佳实施例，所述助剂中包含50wt％以上的稳定剂，所述稳定剂的组成为：2-2.5质量份的羟基磷灰石、7-8质量份的硫代二丙酸双酯、10-15质量份的2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、1-2质量份的曲拉通x-100、60-75质量份的氟碳树脂，羟基磷灰石粒径为20-70nm。

20、第二方面，本发明还涉及上述绿色温致变色伪装涂料的制备方法，其包括：

21、s1、按照配方称量除助剂和固化剂之外的各种固体物料备用；

22、s2、在砂磨机料罐中加入粘合剂和部分稀释剂，搅均；

23、s3、将s1中的固体物料缓慢加入砂磨机料罐中，边加边搅拌，搅拌速度大于400rpm，加完之后继续搅拌2-3h；

24、s4、加入助剂,边加边搅拌,搅拌速度大于400rpm，加完之后继续搅拌0.5-1h；

25、s5、精滤，得到液体物料a料；

26、s6、将固化剂加至部分稀释剂中搅拌均匀，得到b料；

27、s7、临使用前取a料和b料混合，加入余量的稀释剂搅拌均匀，调好粘度，进行刷涂或喷涂。

28、刷涂或喷涂至基材表面后，经自然干燥或在80-150℃烘2-3h，烘干涂料，得到绿色温致变色伪装涂层。

29、其中，所述分散剂为硅氧烷共聚物，流平剂为有机硅改性聚硅氧烷或聚醚硅氧烷的一种或多种，消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂或聚醚改性硅消泡剂中的一种或多种，防霉剂为酚类化合物、含硫有机物或含氮有机物的一种或多种，催干剂为环烷酸钴、环烷酸锰、异辛酸钙、异辛酸锆及二乙基以酸钴中的一种或多种；所述防污剂为平均粒径在1-200纳米的银颗粒。

30、(三)有益效果

31、(1)本发明的涂料中含有温致绿色-黄色可逆变色颜料、不变色绿色颜料、黄色颜料、红色颜料、黑色颜料等，其中不变色绿色颜料、黄色颜料、红色颜料及黑色颜料等均为不变色颜料，这些不变色颜料构成基础背景色；而其中的温致绿色-黄色可逆变色颜料的变色温度区间为-5℃至5℃，低于变色区间温度时，由绿色变为黄色，高于变色温度区间时，由黄色变为绿色。随着温致绿色-黄色可逆变色颜料变成黄色或绿色，在基础背景色的综合影响下，使涂层的整体外在颜色在低温下呈现接近枯树叶/枯草的枯黄色，在高于该温度区间时呈现树叶/草丛的绿色。因此，本发明的涂料为一种自适应隐身材料，具有自动感知环境温度变化并能作出最佳响应的能力，实现随季节温度响应变色的功能，可提高隐身材料的使用季节和范围。本发明的伪装涂料可用作迷彩伪装图案中局部斑块的形成涂料。

32、(2)本发明通过选择适合的粘接剂，所述粘接剂为聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯的组合物；组合物中聚苯乙烯的含量为50-60％，聚丙烯酸酯与聚氨酯的质量比为2-3:1；所述聚氨酯为由使用聚己二酸丁二醇酯pbag和聚己二酸新戊二醇酯poly两种醇酯为软链段所合成的线性聚氨酯树脂。由该组合物形成的涂层具有最优的硬度值、冲击强度和附着力。最终涂层的相对硬度(相对石英玻璃)可达到0.65-0.71，划圈法附着力可达到等级1，耐冲击强度可达到40-47kg.cm，涂层涂层具有优异的性能，进而提高涂层的耐用度和耐刮伤性能，提高涂层军队野外作战的环境适应性。

33、(3)本发明在涂料中加入了稳定剂，所述稳定剂的组成为：2-2.5质量份的羟基磷灰石、7-8质量份的硫代二丙酸双酯、10-15质量份的2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、1-2质量份的曲拉通x-100、60-75质量份的氟碳树脂，羟基磷灰石粒径为20-70nm。该稳定剂具有良好抗光氧化老化能力，避免涂料中的颜料分子随着风吹日晒降解造成伪装失效的问题。