本發(fā)明屬于涂料，進一步地說，是涉及一種低紅外發(fā)射率涂層及其制備方法。

背景技術：

1、紅外技術是一項至關重要的研究領域，直接關系到目標的生存能力。任何溫度高于絕對零度的物體均會具有一定的紅外輻射，紅外偵查系統(tǒng)正是基于目標與背景紅外輻射的差別來發(fā)現(xiàn)目標。紅外隱身材料可分為兩類，一類為降低材料表面紅外發(fā)射率，另一類為降低表面溫度。降低物體表面溫度較難實現(xiàn)，因此，紅外隱身涂料主要集中在開發(fā)低紅外發(fā)射率涂層材料。

2、金屬鋁由于其在紅外波段具有較好的反射性能和良好的導電導熱性質(zhì)而被廣泛用于低紅外發(fā)射率涂層中。傳統(tǒng)涂層為實現(xiàn)較低的紅外發(fā)射率，通常采用片狀的漂浮型鋁粉作為低紅外發(fā)射率填料，其粒徑也較大，一般在21～50μm。漂浮型鋁粉會更多地浮于涂層表面，另外大粒徑的片狀鋁粉對紅外光的反射率更高，即涂層的紅外發(fā)射率更低。

3、以片狀的漂浮型鋁粉作為低紅外發(fā)射率填料的涂層，其明度值(l)和光澤度較高，在環(huán)境背景中容易被觀測，不利于實現(xiàn)涂層的可見光偽裝功能。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有低紅外發(fā)射率涂層在環(huán)境背景中容易被觀測、不利于實現(xiàn)涂層的可見光偽裝功能的技術問題，本發(fā)明提供了一種低紅外發(fā)射率涂層及其制備方法。

2、現(xiàn)有添加鋁粉的低紅外發(fā)射率涂層，在干燥過程中，片狀的漂浮型鋁粉會浮在涂層表面，鋁粉自身的銀白色使涂層整體呈現(xiàn)較高的明度值，另外鋁粉在涂層表面形成了一個光亮的平面，對可見光產(chǎn)生極高的反射作用，導致涂層的光澤度較高。從而導致低紅外發(fā)射率涂層的明度值(l)和光澤度較高，在環(huán)境背景中容易被觀測，不利于實現(xiàn)涂層的可見光偽裝功能。

3、本發(fā)明通過在涂層原料中添加片狀非浮型鋁粉同時調(diào)整涂層原料配方，獲得了一種具有紅外發(fā)射率低、明度低、光澤度低、動態(tài)色指數(shù)低、適用期長、硬度高、耐水性、耐中性鹽霧、耐人工加速老化的低紅外發(fā)射率涂層。

4、本發(fā)明的目的之一在于提供一種低紅外發(fā)射率涂層。

5、所述低紅外發(fā)射率涂層由包括以下組分的原料制備而成；所述組分及其重量份如下：

6、基體樹脂?100重量份；

7、固化劑?30～50重量份，優(yōu)選40～45重量份，更優(yōu)選為40重量份；

8、片狀非浮型鋁粉?100～125重量份，例如，?100～110重量份、?110～120重量份、120～125重量份；優(yōu)選110～120重量份；

9、顏料25～35重量份，例如25～28重量份、28～30重量份、30～32重量份、32～35重量份；優(yōu)選28～32重量份。

10、作為優(yōu)選方案，以基體樹脂100重量份計，所述原料還包含以下組分：

11、分散劑樹脂27～55重量份，例如，27～35重量份、35～40重量份、40～45重量份、45～55重量份；優(yōu)選35～45重量份；

12、助劑18～25重量份，優(yōu)選20～22重量份。

13、本發(fā)明提供的低紅外發(fā)射率涂層采用片狀非浮型鋁粉作為低發(fā)射率填料。首先，采用片狀非浮型鋁粉所制備的涂層，與相同添加量下片狀漂浮型鋁粉制備的涂層相比，片狀非浮型鋁粉在涂料中的漂浮能力相對較弱，會均勻分布在涂層表面和內(nèi)部，分布在表面的片狀非浮型鋁粉相對較少，表面致密性較差，給顏料提供一定的分布空間，從而降低涂層的明度、光澤度和動態(tài)色指數(shù)。其次，片狀漂浮型鋁粉總是漂浮在涂層的最外面一層，因此硬度及抗氧化性能稍差，刮擦時容易脫落；而本發(fā)明采用的片狀非浮型鋁粉均勻地、平行地分布在整個涂層中，被樹脂包裹，具有良好的抗氧化性和耐磨性。另外，本發(fā)明還對涂層的配方進行了調(diào)整，從而使得涂層具有紅外發(fā)射率低、明度低、光澤度低、動態(tài)色指數(shù)低、適用期長、硬度高、耐水性、耐中性鹽霧、耐人工加速老化的優(yōu)異效果。

14、所述基體樹脂可以選擇現(xiàn)有任意一種以上可以用于制備低紅外發(fā)射率涂層的樹脂。作為優(yōu)選方案，所述基體樹脂可以選自氟碳樹脂、丙烯酸樹脂中的一種以上。相對于其他樹脂，例如丙烯酸樹脂，氟碳樹脂的耐候性和耐沾污性能更好；因此，作為更優(yōu)選的方案，所述基體樹脂選自氟碳樹脂。

15、所述固化劑可以選擇現(xiàn)有任意一種以上可以用于制備低紅外發(fā)射率涂層的固化劑。作為優(yōu)選方案，所述固化劑可以選自脂肪族聚異氰酸酯、三聚氰酰胺中的一種以上。

16、與粒徑大于20μm的片狀非浮型鋁粉相比，中等粒徑的片狀非浮型鋁粉對可見光的反射能力較弱，所以光澤度較低，有利于進一步降低涂層的光澤度。因此，作為優(yōu)選方案，所述片狀非浮型鋁粉的粒徑為10～20μm，更優(yōu)選為15～20μm。

17、所述顏料可以選擇現(xiàn)有任意一種以上可以用于制備低紅外發(fā)射率涂層的顏料。當所述顏料密度低于原料體系的密度時，所述顏料會上浮至涂層表面，從而降低涂層的明度；同時由于顏料的添加量小于片狀非浮型鋁粉且顏料粒徑小于片狀非浮型鋁粉，所以，顏料只會在片狀非浮型鋁粉表面零散分布，不會完全把片狀非浮型鋁粉包裹，片狀非浮型鋁粉大部分還是裸露的，因此，不影響涂層的紅外發(fā)射率。因此，作為優(yōu)選方案，所述顏料的密度低于原料體系的密度。為了進一步降低涂層的明度和光澤度，作為更優(yōu)選方案，所述顏料選自炭黑、苯胺黑中的一種以上。

18、所述分散劑樹脂的作用在于分散顏料；可以選擇現(xiàn)有任意一種以上可以用于分散顏料的樹脂。作為優(yōu)選方案，所述分散劑樹脂選自與所述基體樹脂相容的樹脂，更優(yōu)選選自丙烯酸樹脂、氟碳樹脂中的一種以上。

19、所述助劑可以選擇現(xiàn)有任意一種以上可以用于制備低紅外發(fā)射率涂層的助劑。作為優(yōu)選方案，所述助劑選自油酸、醋酸丁酸纖維素、聚硅氧烷、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一種以上；例如，伊斯曼素cab-381-0.5。

20、所述低紅外發(fā)射率涂層，其中一種具體方案，包括以下組分的原料制備而成；所述組分及其重量份如下：

21、100重量份的氟碳樹脂，

22、40重量份的固化劑，

23、100～125重量份的片狀非浮型鋁粉，

24、27～55重量份的分散劑樹脂，

25、25～35重量份的炭黑，

26、18～25重量份的助劑。

27、本發(fā)明的目的之二在于提供一種發(fā)明目的之一所述低紅外發(fā)射率涂層的制備方法。

28、所述制備方法包括：將原料混合獲得涂料，將涂料進行涂刷干燥，獲得所述低紅外發(fā)射率涂層。

29、當所述低紅外發(fā)射率涂層的原料包括分散劑樹脂和助劑時，作為優(yōu)選方案，所述制備方法包括：

30、(1)將所述分散劑樹脂、顏料和助劑混勻，用稀釋劑調(diào)整粘度，然后研磨，得到色漿；優(yōu)選地，研磨至細度小于20μm；

31、(2)將所述色漿、片狀非浮型鋁粉、基體樹脂和固化劑混合、分散均勻，獲得涂料；

32、(3)將涂料進行涂刷干燥，獲得所述低紅外發(fā)射率涂層。

33、相對于低紅外發(fā)射率涂層的現(xiàn)有制備方法(直接將所有原料混合)，本發(fā)明先將顏料用分散劑樹脂和助劑制備色漿，然后再將片狀非浮型鋁粉、基體樹脂和固化劑混合的制備方法，使得顏料在涂料中分散均勻，從而使得涂層的明度和光澤度均勻，并能夠增加其著色力。另外，顏料在涂料中分散均勻，不會出現(xiàn)顏料團聚現(xiàn)象。大面積顏料團聚會包裹片狀非浮型鋁粉，導致涂層的紅外發(fā)射率提高。所以，本發(fā)明提供的先將炭黑先制備成色漿再與片狀非浮型鋁粉混合的制備方法能有效提高涂層明度和光澤度的均勻性、降低紅外發(fā)射率。

34、所述稀釋劑可以選擇現(xiàn)有任意一種以上可以用于調(diào)整色漿粘度的稀釋劑。作為優(yōu)選方案，所述稀釋劑選自醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸仲丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、碳酸二甲酯、混合二元酸酯、混酸丙二醇酯、多元醇二元酯中的一種以上。

35、所述稀釋劑的用量為本領域的常規(guī)用量。作為優(yōu)選方案，以基體樹脂100重量份計，所述稀釋劑為50～200重量份。

36、所述“分散均勻”可以采用制備涂料的現(xiàn)有任意一種分散方法。作為優(yōu)選方案，所述“分散均勻”可以包括：置于超聲波水浴中進一步超聲分散；超聲分散時間優(yōu)選5～20min，更優(yōu)選10min。

37、所述“將涂料進行涂刷干燥”可以采用涂料的現(xiàn)有任意一種涂刷干燥方法，具體工藝參數(shù)可以采用常規(guī)參數(shù)。作為優(yōu)選方案，所述“將涂料進行涂刷干燥”包括：將涂料噴涂于基材，室溫干燥，然后烘干，獲得所述低紅外發(fā)射率涂層；更優(yōu)選地，室溫干燥1～8h、60～80℃烘干4～12h；例如，室溫干燥2h，80℃烘干4h。

38、所述制備方法，其中一種具體方案包括：基板處理、涂料混合、噴涂干燥；進一步包括：

39、(1)使用標準馬口鐵板作為基板，用100～600目砂紙打磨以除去表面的鍍錫層并使表面產(chǎn)生一定的粗糙度，之后用無水乙醇擦拭，自然晾干備用；

40、(2)分別稱取助劑、顏料和分散劑樹脂，用玻璃棒充分攪拌混合，并用稀釋劑調(diào)節(jié)至合適的粘度，將上述液體轉(zhuǎn)移至砂磨機中進行研磨分散，研磨至細度小于20μm時停止，得到色漿；

41、(3)稱取上述色漿和粒徑為10～20μm的片狀非浮型鋁粉進行混合后，再加入基體樹脂和固化劑，然后置于超聲波水浴中進一步超聲分散10min，以使涂料進一步分散均勻；

42、(4)采用空氣噴涂的方式進行施工，將上述涂料均勻地噴涂在處理后的馬口鐵板上，在室溫下干燥2h，然后在80℃的烘箱中放置4h，獲得低紅外發(fā)射率涂層。

43、本發(fā)明的目的之三在于提供一種發(fā)明目的之一所述低紅外發(fā)射率涂層或發(fā)明目的之二所述制備方法制備的低紅外發(fā)射率涂層在各類裝備的紅外隱身化設計及改造領域的應用。

44、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

45、本發(fā)明制備的低紅外發(fā)射率涂層在8～14μm波段具有較低的紅外發(fā)射率(ε﹤0.40)、紅外發(fā)射率最低至0.315，同時具有較低的明度(l＜60)、光澤度(60°光澤度＜7.5)和動態(tài)色指數(shù)(＜15)，實現(xiàn)一定背景條件下對紅外、可見光的兼容偽裝。

46、本發(fā)明制備的低紅外發(fā)射率涂層還具有適用期長、硬度高、耐水性、耐中性鹽霧、耐人工加速老化的優(yōu)異性能。