一种可见光近红外涂料及其制备方法与流程

本技术涉及伪装涂料，更具体地说，它涉及一种可见光近红外涂料及其制备方法。

背景技术：

1、将伪装涂料涂饰于目标表面，用于改变目标表面波谱特性，在其光学波段实现目标与背景的“同色同谱”，使目标融于背景中，从而使目标得到了隐蔽。在现代战争中，该涂料在对付微光夜视、可见光、近红外波段的侦察、照相和多光谱成像侦察等方面起到了很好的伪装效果，越来越广泛地应用在国防设施、各类技术兵器等领域，也可广泛应用于阵地的伪装。

2、可见光近红外涂料是一种特殊的涂料，它可以在近红外光谱范围内实现隐身效果。近红外光是指波长在700纳米到2500纳米之间的光线，这个波长范围正好处于可见光和红外光之间，而可见光近红外涂料主要是通过吸收或反射近红外光来实现隐身，吸收法是通过涂料中的某些成分来吸收近红外光，反射法则是通过涂料中的某些成分来反射近红外光。可见光近红外涂料主要成分包括聚合物树脂、溶剂、白碳黑、二氧化钛等。

3、针对上述中的相关技术，发明人认为在可见光近红外涂料在实际使用过程中，表面不可避免的会受灰尘、风沙等污染，而无论何种因素带来的表面污染，都能使涂层的发射率显著升高，进而会恶化涂层的热红外隐身性，导致涂层使用寿命较短，需频繁进行修补。

4、因此，目前亟需提出一种方案以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为了提高可见光近红外涂料的抗侵蚀性能，使涂层保持较长的使用寿命，本技术提供一种可见光近红外涂料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种可见光近红外涂料，采用如下的技术方案：

3、一种可见光近红外涂料，由单独存储且使用时按重量比为(6-8):1进行混合的a组分和b组分组成，所述a组分包含以下重量份的原料：

4、氟碳树脂40-60份；

5、助剂15-25份；

6、粉料25-35份；

7、聚乙烯醇4-6份；

8、聚酰胺2-4份；

9、羟丙基甲基纤维素0.1-0.3份；

10、溶剂20-30份；

11、所述b组分包含以下重量份的原料：

12、异氰酸酯固化剂70-90份；

13、稀释剂10-15份。

14、通过采用上述技术方案，氟碳树脂以牢固的c-f键为骨架，同其他树脂相比，其耐热性、耐化学品性、耐寒性、低温柔韧性、耐候性和电性能等均较好，将其用作可见光近红外涂料的主要成分，能够在恶劣的环境下保持长久的耐久性。同时，在可见光近红外涂料中，聚酰胺能够带来涂层表面硬度和耐磨性的提高；聚乙烯醇可以使各组分原料紧密结合，并形成粘合性能优异的涂层；羟丙基甲基纤维素可以提高涂层的结构强度和耐用性；而将聚酰胺、聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素复配用于可见光近红外涂料，通过羟丙基甲基纤维素对聚乙烯醇分子链质检的氢键破坏，再利用聚酰胺和聚乙烯醇的强氢键作用力进行结合，并作用于氟碳树脂体系中，进而能够带来优异的复配增效作用，使可见光近红外涂料的涂层在受灰尘、风沙等污染源的影响时，表现出较强的抗侵蚀性能，涂层的发射率不易快速提高，如此便能够使涂层保持较长的使用寿命，可见光近红外涂料整体的应用效果也显著提高。

15、优选的，所述a组分的原料中还加入有重量份数为7-9份的改性碳纤维，所述改性碳纤维通过如下步骤制备获得：

16、s1、去碳纤维原料，用粗化液浸泡后，水洗烘干，得到预处理碳纤维；

17、s2、将四乙氧基硅烷加入到无水乙醇中，搅拌混合均匀，再加入去离子水和酸催化剂，加热搅拌回流后，加入n,n-二甲基甲酰胺，搅拌后得到二氧化硅溶胶；然后将预处理碳纤维浸渍在二氧化硅溶胶中，提拉后进行焙烧，冷却后即可得到改性碳纤维。

18、通过采用上述技术方案，对碳纤维原料进行粗化处理，能够使其表面变得凹凸，比表面积大大提高，得到预处理碳纤维；然后配置完成二氧化硅溶胶，将预处理碳纤维浸渍，经提拉烘烤，能够在碳纤维表面形成紧密结合的功能层，得到改性碳纤维。将改性碳纤维应用于可见光近红外涂料中，不仅能够发挥出碳纤维的优势，带来电磁屏蔽性能的提升，还能够利用自身表面功能层的加持，在可见光近红外涂料的涂层中形成抗侵蚀防护网，可显著提高可见光近红外涂料的抗侵蚀性能，进而使涂层保持较长的使用寿命。

19、优选的，步骤s1中，粗化液由硝酸、过氧化氢和水按体积比为(0.8-1.2):(0.8-1.2):1组成，取浸泡时间为10-15min。

20、通过采用上述技术方案，选用上述粗化液，并控制上述浸泡时间，能够使得到的预处理碳纤维表面具有较为均匀且深浅适中的凹凸，且更适用于后续功能层的结合，进而得到品质较佳的改性碳纤维，并使最终得到的可见光近红外涂料，品质较佳。

21、优选的，步骤s2中，四乙氧基硅烷、无水乙醇、水和酸催化剂中氢离子的摩尔比为1:(6.2-6.5):(3.5-4.0):(0.08-0.09)。

22、通过采用上述技术方案，上述原料比例配置得到的二氧化硅溶胶，其粘度适中，更易在预处理碳纤维提拉后，较为稳定的附着在预处理碳纤维表面；同时，二氧化硅溶胶的固含量和粒径也适用于预处理碳纤维表面的凹凸结构，且经后续操作后所形成的功能层也更加致密和稳定，与预处理碳纤维能紧密结合，进而得到品质较佳的改性碳纤维，并使改性碳纤维应用后发挥出优异稳定的作用效果。

23、优选的，步骤s2中，在预处理碳纤维在二氧化硅溶胶完成浸渍后，提拉速度为10-16cm/min。

24、通过采用上述技术方案，上述提拉速度的选用，能够在预处理纤维表面形成均匀分布且表面光滑的涂膜，进而在后续焙烧后能够形成品质优异的功能层。而当提拉速度过快，则会导致涂膜较薄，而在焙烧后形成功能层无法完全包覆预处理碳纤维；而当提拉速度过慢，则会导致涂膜较厚，在焙烧后结构层表面容易产生局部裂纹；因此，上述提拉速度的选择，有利于得到品质稳定且优异的改性碳纤维。

25、优选的，步骤s2中，焙烧过程中，先以0.4-0.6℃/min升温至200-220℃，再以0.8-1.0℃/min升温至580-600℃，即可完成焙烧。

26、通过采用上述技术方案，因预处理纤维表面凹凸不平，在浸渍完二氧化硅溶胶提拉后，形成的表面涂膜也存在厚度上的差异，在焙烧过程中需极其注意温度变化对涂膜各部位应力变化的影响，而选用上述温度以及相应的升温控制，能够使涂膜在形成功能层的过程中保持相对稳定，不易造成功能层的开裂，进而使得到的改性碳纤维具有优异的品质，并在应用后能够最终得到品质优异的可见光近红外涂料。

27、优选的，所述助剂包含以下组分：颜料、分散剂、流平剂、抗氧剂和成膜助剂。

28、通过采用上述技术方案，上述助剂均适用于可见光近红外涂料的制备，各组分原料混合均匀后均能够发挥出自身作用，并使得到的可见光近红外涂料具有优异的施工性能。

29、优选的，所述粉料为铝粉、锌粉、铜粉、镍粉和单晶硅中的一种或几种的组合物。

30、通过采用上述技术方案，上述种类的粉料均能够应用于可见光近红外涂料中，并能够稳定的发挥自身作用，降低发射率作用突出，能够得到品质较佳的可见光近红外涂料。

31、优选的，所述粉料为片状铝粉，厚度为0.5-1.5μm，平均直径为20-50μm。

32、通过采用上述技术方案，选用上述规格的片状铝粉作为粉料，不仅具有较低的红外发射率，还易于被改性碳纤维形成的抗侵蚀防护网所保护，进而能够使可见光近红外涂料在应用过程中保持较高的稳定性。

33、第二方面，本技术提供一种可见光近红外涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种可见光近红外涂料的制备方法，包括以下步骤：

34、(1)按配比准备包含氟碳树脂、助剂、粉料、聚乙烯醇、聚酰胺、羟丙基甲基纤维素、溶剂、异氰酸酯固化剂和稀释剂的原料；

35、(2)将步骤(1)中氟碳树脂、溶剂、聚乙烯醇和聚酰胺混合均匀，再加入助剂、粉料和羟丙基甲基纤维素，混合均匀，得到a组分；将步骤(1)中异氰酸酯固化剂和稀释剂混合均匀，得到b组分；

36、(3)将步骤(2)中a组分和b组分在使用时混合均匀，即可得到可见光近红外涂料。

37、通过采用上述技术方案，上述制备方法操作简单，得到的a组分和b组分可单独进行存储，应用时按比例混合即可得到可见光近红外涂料，使用也更加便捷。

38、综上所述，本技术具有以下有益效果：

39、1、由于本技术采用聚酰胺、聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素复配，使可见光近红外涂料的涂层在受灰尘、风沙等污染源的影响时，表现出较强的抗侵蚀性能，涂层的使用寿命得到大大提高；

40、2、本技术中将改性碳纤维应用于可见光近红外涂料中，通过改性碳纤维在可见光近红外涂料的涂层中形成抗侵蚀防护网，可显著提高可见光近红外涂料的抗侵蚀性能，进而使涂层保持较长的使用寿命。