吸收雷达波涂料工艺性能的研究

附着力 ’ 345 6# 1 6# " $# 0 1# " 0# 1
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防沉剂体系的影响 吸波涂料中有高含量的吸收剂， 涂料黏度大， 分散
性差。由于羰基铁吸收剂属于无机填料类型，在无助 剂的情况下， 吸收剂颗粒间是相互直接接触的， 极易形 成“ 死” 沉淀， 同时分散效果不好， 研究表明： 使用可控 制絮凝的聚羧酸类润湿分散剂， 具有理想的润湿、 降黏 和分散作用， 同时可以防止沉淀和抗流挂， 与有机陶土 并用， 具有明显的防沉降协同效应。
表) 偶联剂含量 ) 2 " ’ ! .
( 表示测试涂层厚度为 ! 11。
研究表明：吸收剂的表面预先用含有官能团的偶 联剂溶液处理， 偶联剂分子能够形成化学键结合， 产生 新的界面，大大提高了涂层的黏结强度。直接在树脂 中加入偶联剂， 难以与吸收剂表面形成化学键合， 对材 料强度和黏结性能的改善作用不明显。同时选择偶联 剂应考虑体系和偶联剂成键的化学作用及用量的影响 两个方面。
现代涂料与涂装 !"""# "$
润湿分散剂 / ’ (
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特种功能型涂料
表 0 是防沉降体系用量对吸波涂料工艺性能的影 响。目前通过防沉降体系的使用， 吸波涂料无沉淀， ’ 道涂膜施工厚度可达 !-" !1， 无流挂现象。同时需要 指出的是， 防沉降体系用量的增加， 可以使涂层具有更 好的润湿和防沉降、 抗流挂性， 但会对涂层的力学性能 产生不良后果，因此二者的用量分别控制在 "# ’2 3 ’# "2 和 "# .2 3 "# -2 之间。 "$ " 偶联剂体系的影响 附着力是吸波涂料十分重要的技术性能指标，选 用高强度的胶黏剂是提高涂层附着力的重要手段，但 它受吸收剂加入量、 固化形式等诸多因素的影响， 难度 很大。试验表明：正确使用偶联剂可以明显提高涂层 的强度和附着力。
表# 用量 ’ ( " ! 8 $ , 用 量 % 质量分数 & ’ ( )"# " * !"# " +"# " * ,"# " !# " * $# " "# ) * )# " "# 0 * "# 1 "# ) * )# " 适量 缓蚀剂 $ 对涂层理化性能的影响 ( 耐海水 起泡现象 6 7 有变色、 0" 7 轻微变色 0" 7 无变化 0" 7 无变化 0" 7 无变化
特种功能型涂料
吸收雷达波涂料工艺性能的研究
刘东晖 黄微波 刘培礼 杨宇润 王宝柱 陈酒姜 徐德喜
% 海洋化工研究院， 青岛 !$$"&’ ( 摘 要 介绍了各种助剂对吸收雷达波涂料工艺性能的影响， 并对试验结果进行了讨论。 吸收雷达波涂料 )*$+& 工艺性能 研究
关键词 分类号
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前言
随着社会的发展和人民生活水平的提高，各种电
表# 不同批次间吸收剂表面状态的差异 目 吸收剂 % $# /# 吸收剂 % & ’ .# ’ /# " 偏碱性， 亲油性 偏酸性， 亲水性
功能硅烷的通用分子式为： 45 & 67 & （ 8） 0&5 当 4 含有可与聚合 4 是有机官能团， 8 是烷氧基。 物基料反应的活性官能团时，硅烷可提高涂料的附着 力和机械强度。当 4 是一非活性的基团时，会显著降 低体系的黏度， 提高混合加工性能、 颜料、 填料的分散 性和颜料及填料与涂料基料的相容性，在不影响涂料 流动性的前提下， 可增加颜料在涂料中的添加量， 使涂 料富有光泽并提高显色力。使用过程中可以根据要求 进行选择， 以达到事半功倍的作用。
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特种功能型涂料
纳米材料由于其特征尺寸为纳米级，它的物理和 力学特性与在一般条件下有极大的差别，具有强烈的 表面效应和体积效应， 可以很好地吸收电磁波， 同时纳 米材料又具备频带宽、 兼容性好、 质量轻、 厚度薄等特 点， 但其价格昂贵。 从吸波性能、 加工特性、 产品稳定性、 价格等因素 考虑， 最终选用羰基铁吸收剂。 "& # 吸波涂料的制备 吸波涂料以双组分聚氨酯为基料，由吸收剂及其 他助剂等组成， 制备工艺分为 ! 步。
吸收剂是决定吸波涂层吸波性能的主体，直接制 约着涂料的工程应用效果。常用的吸收剂主要有羰基 铁吸收剂、 铁氧体吸收剂、 导电高聚物吸收剂、 纳米材 料吸收剂等。 铁氧体吸收剂价格低廉，但存在密度较大的缺 难以 点。 由于铁氧体材料的电磁参数 !!、 ",都比较小， 满足 " "-, . !-, " 尽可能小的原则， 因此单一铁氧体制成 的吸波材料难以满足厚度薄、吸收频带宽的要求。实 际应用中需要加入磁性微粉添加剂，使电磁参数得到 较好的匹配。 羰基铁吸收剂具有吸收能力强，与黏合剂容易配 合， 在同样质量下体积小， 温度稳定性高， 价格适中， 使 用方便等特点，同时可以通过调节吸收剂细度来调节 电磁参数， 有利于达到匹配和展宽频带的目的， 缺点是 密度比较大。 导电高聚物具有结构多样化、 密度低、 物理和化学 性能独特的特点，因其具有 ! 电子共轭体系，它的导 电率可在绝缘体、 半导体和金属范围内变化， 制得的涂 层具有易于维护， 吸收频带较宽， 涂层薄， 质量轻等优 点， 但其制备工艺复杂， 性能不稳定。
胶黏剂是吸波涂料的成膜物质，它决定着涂料的 主要力学性能和耐环境性能，而涂层的力学性能又与 吸收剂的加入量有关。由于胶黏剂其本征电磁参数的 不同将对吸波涂料的吸波性能产生影响，因此在吸波 涂料中，不仅要考虑胶黏剂使用的环境条件及成形工 艺的需求， 也要考虑其电磁特性。 目前国内外用于吸波涂料的胶黏剂主要有橡胶型 和树脂型两大类。其中综合性能较好、工艺稳定的胶 黏剂体系主要有氯磺化聚乙烯、 聚氨酯和环氧树脂。 氯磺化聚乙烯胶黏剂具有优良的弹性、 坚韧性、 耐
表% 配方 ) ! 0 8 1 $ 6 " "# 0 "# 1 " " "# 0 "# 1 防沉降体系用量对工艺性能的影响 有机膨润土 . ’ ( " " " "# 1 )# " "# 1 )# " 状 态 形成 “ 死” 沉淀， 严重流挂 流挂， 沉淀， 易于搅起 流挂， 轻微沉淀， 易于搅起 流挂， 沉淀， 不易搅起 轻微流挂， 沉淀， 不易搅起 不流挂， 无沉淀 不流挂， 无沉淀
磨性和高度抗化学品性， 与颜料并用时能吸收紫外线， 耐久性好， 但附着力较差， 允许吸收剂添加量较少。 环氧树脂胶黏剂具有优良的附着力、耐化学药品 性， 防腐蚀和耐水性也较好， 但其低温不能固化， 同时 固化产物柔韧性差，随温度变化在应力应变较大的部 位容易产生脆性开裂、 脱落现象。 聚氨酯胶黏剂具有附着力强、 耐磨损、 耐腐蚀， 可 常温固化， 还可根据使用要求调节其软硬度， 同时也可 以和各种树脂混合使用，满足各种特殊的使用要求。 因此选用聚氨酯作为吸波涂料的胶黏剂。
按表 ) 的配方制备的吸波涂料的物理和化学性能 见表 !。
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结果与讨论
缓蚀剂体系的影响 羰基铁吸收剂是由含有极大活性的金属微粉组成
的，吸收剂含量高的涂层在高湿度和盐雾的条件下会 很快出现生锈及流 “ 黄水” 的现象， 严重影响吸波涂料 的使用。虽然可在吸波涂料中加入防锈颜料或使用防 锈漆进行防护， 但会明显降低涂层的吸波性能。 使用缓蚀剂 - 对吸收剂进行防锈处理，试验表 明：缓蚀剂 - 的加入不会影响吸波性能，它可以代替 防锈颜料使用。其原理是缓蚀剂 - 能够改进并降低涂 层对水和离子的渗透率；通过与金属离子形成不溶的
固化时间 ’ :
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附着力 % 拉开法 & ’ 345 柔韧性 ’ 99 耐冲击 ’ =>・ ?9 耐海水 % 8" @ ， 0" 7 & 耐碱性 % 8" @ ， )" 7 & 耐油性 % "A机油， 0" 7 & 耐盐雾 % $"" : &
在装有混合多异氰酸酯的三口瓶中， 通入氮气， 并 升温至 1" @ ， 开始滴加聚醚多元醇， 待加完后逐步升 温至 +1 @ ，继续反应 ! :，取样测定预聚物中 < B/C 端基含量（ 正丁胺法） ， 待达到理论值后， 将预聚物置于 密封容器中， 脱气充氮， 作为 - 组分待用。
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试验部分
吸波涂料的组成 吸波涂料是把具有特定介电参数的吸收剂以粉末
的形式分散在胶黏剂中而制成的。其中胶黏剂起提高 强度和抗环境作用，电磁损耗由吸收剂提供。吸波涂 料的吸波性能取决于涂料中吸收剂的体积分数，而不 是质量分数。 "# "
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ห้องสมุดไป่ตู้
原料的选择
胶黏剂的选择
"# "# " 吸收剂的选择
器设备得到大量的使用，因而产生较为严重的电磁污 染。为有效降低电磁辐射对人体和设备的伤害，人们 采用了许多方法，其中吸波涂料因其具有制备工艺简 单， 施工方便， 不受工件形状限制等诸多优势， 越来越 受到人们的重视。 通常吸收雷达波涂料存在着诸如难分散、易沉降 “ 形成 死” 沉淀、 流挂和防腐性能差等工艺性问题， 限制 了其应用。研制的这种新型吸收雷达波涂料，通过各 种助剂的使用， 具有良好的工艺性能， 该涂料适用于舰 船、 航空航天及陆地设备的电磁兼容处理。
"& #& ! 预聚体的合成 检
络合物，在金属 ’ 涂层交界处形成钝化层以减少金属 离子的扩散， 弥补金属氧化层的损伤； 同时吸附在氧化 层中， 防止其局部的破坏， 起到修复和稳定的作用。
表" 验 舰船用吸收雷达波涂料的物理和化学性能 项 目 表干 实干 检验结果 %8 % !8 1# " )" 1" 无变化 无变化 无变化 检验方法 ;. )6!, < ,, ;. )6!, < ,, ;. 1!)" < ,1 ;. )60) < 6+ ;. )60! < 6+ ;. )6$0 < 6+ ;. )6$0 < 6+ ;. )6$0 < 6+
( 表示测试涂层厚度为 ! 99。
将吸收剂、固化剂、溶剂和其他助剂调合成糊状 后， 经三辊磨分散轧细， 得到 . 组分。 "& %
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涂料配方及性能测试
涂料配方
吸波涂料的配方见表 )。
表! 原 料 名 称 胶黏剂 吸收剂 缓蚀剂 有机膨润土 . 润湿分散剂 / 偶联剂 2 溶剂 "& %& " 性能测试 舰船用吸收雷达波涂料配方
"$ "$ % 直接加入偶联剂的影响
表 / 是偶联剂 ( 处理吸收剂对涂层附着力的影 响，试验表明：虽然使用偶联剂 ( 对吸收剂进行改性 可以大大提高涂层的附着力，但过多地使用偶联剂反 而会降低涂层的附着力，这主要是偶联剂 ( 中含有活 性官能团对涂层固化反应的影响。
表’ " "# 0 ’# " !# " 偶联剂 ( 处理吸收剂对涂层附着力的影响 附着力 ) *+, $# " $# /# $ -# " 破坏情况 内聚破坏 内聚破坏 内聚破坏 内聚破坏 偶联剂 ( 含量 ) 2
表 - 是直接加入不同含量偶联剂对涂层附着力的 影响。从试验数据来看， 涂层黏结强度提高不大， 同时 多为内聚破坏。可以认为偶联剂加入胶黏剂中，因其 本身含量很少， 导致偶联剂分子向界面扩散很困难， 很 难形成化学键。同时在胶黏剂中加入大量的吸收剂， 表面难免会有一层吸附水， 加入偶联剂后， 被吸收剂表 面的水分水解，自然要消耗一部分偶联剂。这表明虽 然直接加入偶联剂可以提高胶黏剂与吸收剂的结合， 提高涂层本身的内聚强度， 但作用不太明显。
"& #& " 浆料的制备
(
不起泡、 不脱落、 ;. )66) < 6+ 无锈蚀 < 0" * ,"
使用温度 ’ @
( 表示测试涂层厚度为 ! 99。
表 0 是缓蚀剂 - 对涂层理化性能的影响。从表 0 中可以看出：随着缓蚀剂 - 用量的增加，防腐性能明 显提高，但力学强度下降明显。因此缓蚀剂 - 的用量 应控制在 !( * $( （ 质量分数） 。
"$ "$ ! 作用原理 项 表面化学状态 偶联剂 ( 处理前附着力 ) *+, 偶联剂 ( 处理后附着力 ) *+,
态有差异， 这将直接影响到涂层的力学性能。 表 $ 是不 同批次间吸收剂表面状态的差异。 在偶联剂处理吸收剂的过程中，硅烷单体迁移到 吸收剂的颗粒表面，而烷氧基与吸附于吸收剂表面的 水分起水解反应后形成硅醇，该硅醇与吸收剂表面反 应形成化学键，从而包覆吸收剂，使之取得 4 基团朝 外取向的表面改性， 变得亲油、 疏水、 易于被基料润湿， 提高吸收剂与胶黏剂的黏结强度。从表 $ 可以清楚地 看到吸收剂经过偶联剂 ( 处理后，涂层的附着力大大 提高。