一种绿色仿生涂料的制备方法

本发明属于高光谱仿生涂料，具体涉及一种绿色仿生涂料的制备方法。

背景技术：

1、高光谱探测技术是近年来快速发展的一种目标探测与识别的重要手段，其探测波段为400~2500 nm。这种探测技术可以根据目标与背景光谱的差别来识别目标，从而对战场上军事目标的生存造成了威胁。绿色植被作为最常见的地面背景，设计出可模拟天然绿色植物叶片光谱特征的材料对于抵抗高光谱探测有着重要的意义。现有研究表明绿色植物叶片光谱主要有以下4个明显特征：（1）在300 ~ 680 nm范围内，反射率数值较小，在550 nm附近反射率会出现一段山峰状的凸起，称其为“绿峰”，主要由叶片中叶绿素的吸收所引起的；（2）680 ~ 780 nm波段区间内，反射率会急剧上升，称之为“红边”；（3）780 ~ 1300 nm的近红外波段区间内，反射曲线会呈现一处近乎水平的高反射平台，称之为“近红外高原”；（4）在1430 nm和1930 nm附近会出现明显的吸收峰，称之为“水吸收峰”，这主要是由叶片中水的羟基的吸收所造成的。基于以上理论，许多学者设计并制备了一些可用于模仿植物叶片光谱的伪装涂料，但这些涂料的高光谱伪装性能或多或少都存在一些不足之处。专利《一种水性光学隐身涂层材料》提供了一种隐身涂层的制备方法，但是并未给出具体的光谱模拟结果；专利《一种含有可吸水透明涂层的可见光-近红外仿生光谱模拟材料及制备方法》公开了一种可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法以及具体的光谱模拟结果，但是并未对材料的保水特性进行研究；专利《基于分散染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料及其制备方法》采用染料分散液、聚丙烯酸酯类粘合剂、增稠剂、反射率调节剂和水等材料通过混合搅拌后制备得到可见光-近红外仿生光谱模拟涂料，但是并未提及制备得到的伪装材料是否符合国家军用一级高光谱伪装要求，同时也未对材料的保水特性进行研究。此外，现有的高光谱伪装涂料并未对涂料的附着力进行研究，而附着力强弱往往是涂料能否在复杂场景中进行大规模应用的关键。现有研究中，仅有参考文献对高光谱伪装涂料的附着力进行了研究，其余学者并未对涂料的附着力给予过多关注。基于以上背景，设计出保水性能好、附着力较强且满足国家军用标准一级高光谱伪装要求的伪装涂料已成为亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了设计出保水性能好、附着力较强，且满足国家军用标准一级高光谱伪装要求的高光谱伪装涂料，本发明提供一种绿色仿生涂料的制备方法。

2、一种绿色仿生涂料的制备操作步骤如下：

3、（1）称取0.38质量份的乳化剂加入到 9.62质量份的去离子水中，电动搅拌，得到乳化剂水溶液；

4、（2）将1.25体积份的叶绿素油加入到8.75体积份的所述乳化剂水溶液中，在高速剪切乳化机中高速剪切乳化，得到乳化体系；

5、（3）将2.33质量份的质量浓度37%甲醛水溶液、1.42质量份的三聚氰胺粉末和6.25质量份的去离子水置于容器中，滴加质量浓度10%的碳酸钠溶液调节ph值为8~9，热水水浴环境下，电动搅拌，得到透明的囊壁预聚物；

6、（4）在10 min内，向8.00体积份的乳化体系中滴加2.00体积份的透明囊壁预聚物，再滴加质量浓度5%的盐酸溶液，调节ph值为5~6；热水水浴环境下，电动搅拌充分反应；再加入质量浓度10%的碳酸钠溶液，调节ph值为7，得到含叶绿素油的微胶囊悬浮液；

7、（5）将所述微胶囊悬浮液过滤，得到反应产物，用酒精对反应产物进行4次以上的漂洗，过滤，干燥，得到含叶绿素油的微胶囊粉末；

8、（6）按重量比20：250：100：3取含叶绿素油的微胶囊、清漆、吸湿盐饱和溶液和无机绿色颜料，搅拌混合，得到混合均匀的混合溶液；

9、（7）将所述混合溶液进行真空除泡，得到绿色仿生涂料；

10、所述绿色仿生涂料，在400～780 nm波段的光谱角度小于等于0.24，

11、在780～1350 nm波段的光谱角度小于等于0.08，

12、在1450～1780 nm波段的光谱角度小于等于0.16，

13、在2000～2350 nm波段的光谱角度小于等于0.15；

14、在400～2500 nm波段与标准植物光谱的光谱相似系数最大可达0.97；

15、在不锈钢片上的附着力大于等于0.41mpa。

16、进一步限定的技术方案如下：

17、步骤（1）中，所述乳化剂为op-10乳化剂。

18、步骤（1）中，电动搅拌条件：转速600 rpm/min、搅拌20 min。

19、步骤（2）中，高速剪切乳条件：转速9000 rpm/min、时间15 min。

20、步骤（3）中，热水水浴环境电动搅拌条件：温度70℃、转速450 rpm/min、搅拌10min。

21、步骤（4）中，热水水浴环境电动搅拌条件：温度70℃、转速1200 rpm/min、搅拌2 h。

22、步骤（5）中，干燥条件：温度50℃条件下，时间50 h。

23、步骤（6）中，搅拌混合条件：转速400 rpm/min、时间20 min。

24、步骤（7）中，在真空除泡桶中，用真空泵抽真空20 min，真空除泡桶中的真空度为20 pa。

25、本发明的有益技术效果体现在以下方面：

26、1.与现有技术相比，本发明制备的绿色仿生涂料添加无机绿色颜料、含叶绿素油的微胶囊和吸湿盐饱和溶液。通过微胶囊与无机绿色颜料的协同作用，使得涂料在可见光波段呈现与绿色植被高度一致的颜色以及光谱特征，提高了仿生涂料在可见光、近红外波段内的伪装性能，同时保证了仿生涂料的可靠性。通过强吸水保水性能的吸湿盐颗粒来提高涂料的保水能力，以此来模拟植物叶片高含水量的特点，进而和绿色植物叶片的“水吸收峰”特征相匹配。同时经过计算，制备得到的绿色仿生涂料满足国家军用标准高光谱伪装指标（gjb1411a-2015）一级要求，具有很高的应用价值。同时对制备得到绿色涂层的保水性能以及附着性能进行测试，测试结果表明该绿色仿生涂料具有较为优异的附着性能和保水性能。

27、2.本发明将含叶绿素油的微胶囊与无机绿色颜料进行混合。由于无机绿色颜料的在可见光波段的反射峰位置在500 nm~540 nm之间，该峰的位置与绿色植物叶片“绿峰”的位置（550 nm）有所差异。微胶囊的加入一方面使得无机绿色颜料反射峰位置“红移”，使绿色仿生涂料的反射峰更加贴近绿色植物叶片“绿峰”的位置；另一方面由于微胶囊颗粒的散射作用，使得仿生涂料在780~1300nm的反射率增大，有利于实现对植物叶片“近红外高原”的精确模拟。通过添加吸湿盐饱和溶液，一方面增加了仿生涂料的吸水保水性能，实现对植物“水吸收峰”的精确模拟；另一方面吸湿盐颗粒的散射作用也有利于实现对植物叶片“近红外高原”的精确模拟。

技术特征：

1.一种绿色仿生涂料的制备方法，其特征在于，操作步骤如下：

2.根据权利要求1所述一种绿色仿生涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述乳化剂为op-10乳化剂。

3.根据权利要求1所述一种绿色仿生涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，电动搅拌条件：转速600 rpm/min、搅拌20 min。

4.根据权利要求1所述一种绿色仿生涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，高速剪切乳化条件：转速9000 rpm/min、时间15 min。

5.根据权利要求1所述一种绿色仿生涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，热水水浴环境电动搅拌条件：温度70℃、转速450 rpm/min、搅拌10 min。

6.根据权利要求1所述一种绿色仿生涂料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，热水水浴环境电动搅拌条件：温度70℃、转速1200 rpm/min、搅拌2 h。

7.根据权利要求1所述一种绿色仿生涂料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，干燥条件：温度50℃，时间50 h。

8.根据权利要求1所述一种绿色仿生涂料的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，搅拌混合条件：转速400 rpm/min、时间20 min。

9.根据权利要求1所述一种绿色仿生涂料的制备方法，其特征在于，步骤（7）中，在真空除泡桶中，用真空泵抽真空20 min，真空除泡桶中的真空度为20 pa。

技术总结
本发明涉及一种用于高光谱伪装的绿色仿生涂料的制备方法，属于高光谱伪装技术领域。以油性清漆为基材，以无机绿色颜料、含叶绿素油微胶囊、饱和吸湿盐溶液为添加材料，通过混合搅拌、真空除泡等工艺制备得到可用于高光谱伪装的绿色仿生涂料。光谱测试结果表明制得的绿色仿生涂料可精确地模仿出绿色植物叶片的“绿峰”、“红边”、“近红外高原”和“水吸收峰”等光谱特征，符合一级高光谱伪装要求，具有优异的高光谱伪装性能。同时该绿色仿生涂料具有较强的保水性能和附着性能，可满足在复杂场景中进行大规模的应用，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：龙林爽,李伟,黄子真,叶宏
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10