疏水型近红外低反射与8~14μm低发射率兼容涂层的制备及性能表征

文献标识码:
A
DOI:
１０．
３９６９/
．
s
sn．
１００１
Ｇ
９７３１．
２０１９．
１１．
０２９
ji
采用低表面能树脂基体作为黏合剂及在涂层表面
０ 引 言
实现微纳结构粗糙特性是实现涂层良好疏水性的主要
近年来,随着各类先进光电技术的快速发展,现代
化战争所用的探 测 和 制 导 技 术 越 来 越 多 样 化,对 各 类
５％ ,购 自 上 海 科 延 实 业 有 限
公司;聚二甲基硅氧烷,购自美国道康宁公司.
采用标准马口 铁 板 作 为 基 板,对 基 板 进 行 砂 纸 打
磨、酒精擦拭后 备 用.固 定 Al粉 和 Sm２O３ 质 量 比 为
[]
１∶１８ ,在 洁 净 塑 料 杯 中 按 质 量 比 为 ８∶１∶１,
前景
.然而,传统 的 树 脂 基 红 外 与 激 光 兼 容 隐 身 涂
[
８]
层主要以聚氨酯 为 树 脂 基 体,在 涂 层 中 具 有 大 量 的 异
氰酸酯基、氨基及羟基等强极性基团,使固化后的涂层
具有较高的表面能特性
.从而使其容易沾染灰尘和
[
９]
污渍,长此以往 会 使 涂 层 的 功 能 特 性 下 降,甚 至 失 效;
２０１９ 年第 １１ 期(
５０)卷
１１１７２
文章编号:
１００１
Ｇ
９７３１(
２０１９)
１１
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Ｇ
０６
疏水型近红外低反射与 ８~１４μm 低发射率
兼容涂层的制备及性能表征
∗
张伟钢,张 涛,吕丹丹
(滁州学院 材料与化学工程学院,安徽 滁州 ２３９０００)
摘 要: 以纳米 S
iO２ 为微纳结构改性剂、聚二甲基硅氧烷(
PDMS)为树脂基体、
Al粉和 Sm２O３ 为功能颜料,采
用刮涂法制备得到了 具 有 良 好 疏 水 特 性 的 PDMS/Al
ＧSm２O３ 复 合 涂 层. 分 析 探 讨 了 PDMS 和 颜 料 配 比、纳 米
S
iO２ 添加量对涂层性能的影响规律.结果 表 明,
PDMS 和 颜 料 配 比 对 涂 层 性 能 具 有 重 要 影 响,当 涂 层 中 PDMS
ＧSm２O３ 复 合 涂 层 的 疏 水 特 性,当 纳 米 S
iO２ 添 加 量 为 ８％ 时,涂
层的水接触角可增大到 １３８
°,涂层的发射率和 １．
０６μm 近红外反射率仍可低至 ０．
５２４ 和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ５５．
２％ .
关键词: 复合涂层;纳米 S
iO２ ;红外发射率;近红外反射率;水接触角
中图分类号: TN２１３
隐身尤其重 要 [４]. 现 已 报 道 了 一 维 掺 杂 光 子 晶 体 [５]、
/Cr２O３ 核壳结构复合材料 [６]、聚氨酯基复合功能涂
Al
层 [７]等多种具有良好红外与激光兼容隐身效能的功能
技术手段 [１１Ｇ１２].如采用具有低表面能特性的聚二甲基
硅氧烷 (
PDMS)来 制 备 涂 层 可 明 显 降 低 涂 层 的 表 面
另外,高表面能涂层如在海洋环境中使用,很容易产生
电化学腐蚀,破坏涂层微观组成结构,使涂层功能特性
失 效,力 学 性 能 降 低,最 终 报 废
.通过合适的方法
[
１０]
降低涂层的表面 能,使 涂 层 具 备 良 好 的 疏 水 性 是 解 决
上述问题的有 效 技 术 手 段.而 据 我 们 所 知,目 前 有 关
疏水性红外与激光兼容隐身涂层的研究还未见报道.
∗
１ 实 验
１．
１ 涂层的制备
Al粉,片状,粒径为 ２０~３０μm,购自章丘金属颜
料有限公司;
Sm２O３ 粉体,纯 度 为 ９９．
９％ (质 量 分 数),
购自凯 玛 生 化 (天 津 )有 限 公 司;纳 米 S
iO２ ,粒 径 为
(
３０±５)nm,纯 度 为 ９９．
能 [１３].采用 纳 米 S
iO２ 等 微 纳 结 构 改 性 剂 来 改 性 涂
层,可强化涂层表面的粗糙结构,最终使涂层具有良好
的疏水 特 性 [１４]. 鉴 于 此,可 将 具 有 低 表 面 能 特 性 的
PDMS 和纳米 S
iO２ 改性剂引入到近红外低反射与８~
１４μm 低发射率 兼 容 涂 层 的 设 计 中,有 望 使 其 满 足 功
和颜料配比为 ６∶４ 时,涂层的发射率和 １．
０６μm 近红外反射率分别为 ０．
５０２ 和 ６０．
２％ ,同时涂层的水接触角可达
到 １２４
°,要明显高于传统聚氨酯基近红外低反射与 ８~１４μm 低 发 射 率 兼 容 涂 层.在 涂 层 配 方 中 添 加 纳 米 S
iO２
可通过增加涂层的粗糙度而明 显 增 强 PDMS/Al
基金项目:国家自然科学基金资助项目(
６１７０５０２９);安徽省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目(
１８０８０８５MF１８７);滁 州 学 院 大 学 生 创 新 训
练计划资助项目(
２０１９CXXL１２２);安徽省示范实验实训中心资助项目(
２０１７sx
zx３３)
收到初稿日期:
收到修改稿日期:
通讯作者:张伟钢,
目标的战地生 存 构 成 了 极 大 威 胁.鉴 于 此,各 类 目 标
装备的隐身化设计及改造要求已从单一的雷达、红外、
激光与可见光隐身,向多功能、多频谱兼容隐身方向发
展 [１Ｇ３].而红外与激 光 探 测 又 是 各 类 现 代 化 探 测 技 术
中的主要技术手 段,因 此 针 对 目 标 的 红 外 与 激 光 兼 容
能特 性 和 疏 水 特 性 的 兼 容 要 求. 为 此,本 文 拟 采 用
[]
Sm２O３ 颗 粒 和 片 状 Al粉 作 为 功 能 颜 料 ８ ,具 有 低 表
面能特 性 的 PDMS 为 黏 合 剂,纳 米 S
iO２ 为 微 纳 结 构
能、制备成本、施 工 便 利 性 等 诸 多 方 面 具 有 突 出 优 势,
改性剂来设计并制备近 红 外 低 反 射 与 ８~１４μm 低 发
射率兼容涂层,以 期 研 制 出 一 种 具 有 良 好 疏 水 特 性 的
是诸多材料类型 中 的 主 要 研 究 对 象,具 有 可 观 的 应 用
红外与激光兼容隐身涂层.
材料.其中树脂 基 复 合 功 能 涂 层 在 功 能 特 性、力 学 性
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作者简介:张伟钢 (
１９８２－ ),男,浙江绍兴人,博士,讲师,主要从事特种功能涂层材料研究.