一种金属表面涂覆用吸波涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属表面涂覆用吸波涂料及其制备方法。所述吸波涂料由下列重量份的原料组成：钠基膨润土2～5份，吸波剂20～25份，改性有机硅树脂15～20份，硅烷偶联剂5～9份，甲酸催化剂1～3份，四氢呋喃稀释剂25～33份，过氧化苯甲酰固化剂5～8份，乙醇15～20份，去离子水5～8份；硅氧烷油消泡剂0.5～1份。本发明专利技术的吸波涂料中的吸波剂是以高分散性的凹凸棒粘土悬浮液，再吸附碳纳米管，通过化学镀液，在凹土/碳纳米粉表面镀金属离子，制备出吸波性能优良的复合粉末，在有机硅树脂和固化剂作用下制备出吸波性能优异的吸波涂料，在金属表面涂覆一层吸波涂料，具有吸收强，谱带宽，能实现对5‑18GHz范围内电磁波达90％的吸收，其最高反射损耗可以达到‑51dB(8GHz)，且该涂层能够承受高温金属件在700℃的工作环境，保持较好的吸波性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机功能材料
，具体涉及一种金属表面涂覆用吸波涂料及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大，由此而产生对于吸波材料和屏蔽材料的需求也日趋旺。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。在未来高技术、立体化战争中，武器装备随时面临着探测与反探测的严峻挑战。吸波材料是隐身技术中的关键技术，将吸波材料引入隐身技术的研究受到世界各国的高度重视，同时，军事上处于对于战斗机、导弹、军舰等军用设备隐身的需要，对能够吸收雷达波材料的需求也日益紧迫，因此，不论对于军用或民用市场，吸波材料在实际应用中的需求都比较迫切。己有研究表明，在武器系统表面涂覆吸波材料能够有效降低电磁波信号，达到隐身效果，在1991年日本NEC实验室的Lijima发现了碳纳米管，在电磁屏蔽和吸波材料领域具有潜在的应用价值，但是单纯使用碳纳米管作为吸波剂，可以达到较为理想的介电损耗，但是对电磁波的磁损耗很小，同时碳纳米管亲水性较差，在制备吸波材料时易团聚，且在500℃高温空气条件下易燃烧损耗，而在飞机的尾喷管等高温部位的金属部件，其工作温度往往在700℃以上，单纯使用碳纳米管易失去吸波性能。专利(CN104479626B)公开了一种石墨化多壁碳纳米管/纳米粒子复合吸波剂及其制备方法，具有良好的吸波性能，但在高温高速的空气冲刷下涂层容易剥落，严重影响材料的吸波性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的这一问题，提供一种金属表面涂覆用吸波涂料及其制备方法。该方法将碳纳米管和耐高温的凹土粉末相结合，制备出吸波性能优异且具有较好耐温性的吸波剂，再将该吸波剂与其他组分一起填充在吸波涂料中，使其具有非常好的吸收电磁波性能。实现上述专利技术目的的技术方案是：一种金属表面涂覆用吸波涂料，由下列重量份的原料组成：钠基膨润土2～5份，吸波剂20～25份，改性有机硅树脂15～20份，硅烷偶联剂5～9份，甲酸催化剂1～3份，四氢呋喃稀释剂25～33份，过氧化苯甲酰固化剂5～8份，乙醇15～20份，去离子水5～8份；硅氧烷油消泡剂0.5～1份。进一步，所述吸波剂为凹土基吸波剂(凹凸基吸波剂制备概述，检查描述是否准确)，是将碳纳米管和耐高温的凹土粉末相结合，具体是通过对普通的凹凸棒粘土进行活化、分散处理，得到活化性能优良的凹凸棒粘土悬浮液，添加入一定量的碳纳米管，利用凹土表面的活性吸附碳纳米管得到一维碳纳米管/凹土棒土复合粉体，再通过化学镀处理在复合粉末表面镀附金属离子，通过离心、烘干处理后得到得到凹土基吸波剂；所述碳纳米管的重量占凹凸棒石粘土粉末重量的10～20％。其中，所述活化、分散处理具体是将凹凸棒粘土在蒸馏水中用搅拌器搅拌2～4小时，用溶度为lmol/L盐酸在80～100℃中处理1～3小时；将处理后的悬浮液加入5～10ml的复合活性剂，再滴加NaOH溶液调整悬浮液的pH值至6～8，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌2～4小时，静止10小时后，分离出凹凸棒粘土悬浮液。所述复合活性剂包括有机化合物和非离子表面活性剂，所述有机化合物和非离子表面活性剂的体积比为1:1～1:2。有机化合物为有机聚硅氧烷或有机羧酸；非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂(OP-10)型、失水山梨醇脂肪酸酯型活性剂(S80)型或吐温-20型。有机聚硅氧烷优选为环氧基聚硅氧烷；机羧酸为硬脂酸，已二酸；优选硬脂酸；非离子型表面活性剂优选为烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂(OP-10)型。所述化学镀处理是指在凹凸棒粘土悬浮液中加入化学镀液在70～90℃的温度条件下，超声分散的条件下反应1～2h后，静置10～20min；所述化学镀液是在去离子水中加入10～20g的六偏磷酸钠和20～40g的硫酸镍，滴定氨水调节所述化学镀液的pH＝8.5～10获得化学镀液。进一步，所述改性有机硅树脂为有机硅树脂和酚醛树脂按照重量比为1：1进行物理混合制备而得。进一步，所述硅烷偶联剂选用乙烯基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-环氧丙基醚基三甲氧基硅烷中的任一种。本专利技术还提供上述吸波涂料的制备方法，包括以下具体步骤：(1)按下述重量份数准备原料：钠基膨润土2～5份，吸波剂20～25份，改性有机硅树脂15～20份，硅烷偶联剂5～9份，甲酸催化剂1～3份，四氢呋喃稀释剂25～33份，过氧化苯甲酰固化剂5～8份，乙醇15～20份，去离子水5～8份；硅氧烷油消泡剂0.5～1份。(2)将硅烷偶联剂放在反应器中，加入去离子水、无水乙醇以及甲酸催化剂，调pH值为9～10，搅拌使各相均匀混溶后，进行超声振荡1h～3h，然后在35℃水浴中反应至凝胶状，在凝胶内加入四氢呋喃稀释剂使凝胶溶解后，加入改性有机硅树脂，用磁力搅拌机以188～250r/min的转速搅拌0.5～1h，形成料浆A，待用。(3)将吸波剂和钠基膨润土加入到步骤2得到的料浆A中，用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500～3000转/分，搅拌时间为1～2h，形成料浆B，待用。(4)将固化剂、消泡剂加入步骤3得到的料浆B中，用磁力搅拌机以188～250r/min的转速搅拌0.5～1h后，经真空去泡便得到所述吸波涂料。本专利技术相比现有技术具有以下优点：大部分磁性吸收剂由于居里温度较低，在高温环境中会失去吸波性能，致使高温吸波材料仅依靠电损耗机制来吸收雷达波，而本专利技术的吸波涂料中的吸波剂是以高分散性的凹凸棒粘土悬浮液，再吸附碳纳米管，通过化学镀液，在凹土/碳纳米粉表面镀金属离子，制备出吸波性能优良的复合粉末，在有机硅树脂和固化剂作用下制备出吸波性能优异的吸波涂料，在金属表面涂覆一层吸波涂料，具有吸收强，谱带宽，能实现对5-18GHz范围内电磁波达90％的吸收，其最高反射损耗可以达到-51dB(8GHz)，且该涂层能够承受高温金属件在700℃的工作环境，保持较好的吸波性能。具体实施方式一种金属表面涂覆用吸波涂料，由下列重量份的原料组成：钠基膨润土2～5份，吸波剂20～25份，改性有机硅树脂15～20份，硅烷偶联剂5～9份，甲酸催化剂1～3份，四氢呋喃稀释剂25～33份，过氧化苯甲酰固化剂5～8份，乙醇15～20份，去离子水5～8份；硅氧烷油消泡剂0.5～1份。所述的吸波剂的制备方法为：1、称量100g细度为200～400目的凹凸棒粘土放入800～1000ml蒸馏水中用搅拌器搅拌2～4小时，用溶度为lmol/L的50～100ml盐酸在80～100℃中处理1～3小时；将处理后的悬浮液加入5～10ml的硬脂酸，再滴加NaOH溶液调整悬浮液的pH值至6～8，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌2～4小时，静止10小时后，分离出凹凸棒粘土悬浮液；2、向上述分离出的凹凸棒粘土悬浮液中加入10～20g碳纳米管，利用凹土表面的活性吸附碳纳米管，经过10～30min搅拌后，得到凹凸棒粘土悬浮液；3、在500ml的去离子水中加入10～20g的六偏磷酸钠和20～40g的硫酸镍，滴定氨水调节所述化学镀液的pH＝8.5～10，获得化学镀液；4、在凹凸棒粘土悬浮液加入化学镀液在70～90℃的温度条件下，超声分散的条件下反应1～2h后，静置10～20min，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属表面涂覆用吸波涂料，其特征在于，由下列重量份的原料组成：钠基膨润土2～5份，吸波剂20～25份，改性有机硅树脂15～20份，硅烷偶联剂5～9份，甲酸催化剂1～3份，四氢呋喃稀释剂25～33份，过氧化苯甲酰固化剂5～8份，乙醇15～20份，去离子水5～8份；硅氧烷油消泡剂0.5～1份。

【技术特征摘要】
1.一种金属表面涂覆用吸波涂料，其特征在于，由下列重量份的原料组成：钠基膨润土2～5份，吸波剂20～25份，改性有机硅树脂15～20份，硅烷偶联剂5～9份，甲酸催化剂1～3份，四氢呋喃稀释剂25～33份，过氧化苯甲酰固化剂5～8份，乙醇15～20份，去离子水5～8份；硅氧烷油消泡剂0.5～1份。2.权利要求1所述的金属表面涂覆用吸波涂料，其特征在于，所述吸波剂为凹土基吸波剂，是将碳纳米管和耐高温的凹土粉末相结合，具体是通过对普通的凹凸棒粘土进行活化、分散处理，得到活化性能优良的凹凸棒粘土悬浮液，添加入一定量的碳纳米管，利用凹土表面的活性吸附碳纳米管得到一维碳纳米管/凹土棒土复合粉体，再通过化学镀处理在复合粉末表面镀附金属离子，通过离心、烘干处理后得到得到凹土基吸波剂；所述碳纳米管的重量占凹凸棒石粘土粉末重量的10～20％。3.权利要求2所述的金属表面涂覆用吸波涂料，其特征在于，所述活化、分散处理具体是将凹凸棒粘土在蒸馏水中用搅拌器搅拌2～4小时，用溶度为lmol/L盐酸在80～100℃中处理1～3小时；将处理后的悬浮液加入5～10ml的复合活性剂，再滴加NaOH溶液调整悬浮液的pH值至6～8，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌2～4小时，静止10小时后，分离出凹凸棒粘土悬浮液。4.权利要求3所述的金属表面涂覆用吸波涂料，其特征在于，所述复合活性剂包括有机化合物和非离子表面活性剂，所述有机化合物和非离子表面活性剂的体积比为1:1～1:2。5.权利要求4所述的金属表面涂覆用吸波涂料，其特征在于，有机化合物为有机聚硅氧烷或有机羧酸；非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂(OP-10)型、失水山梨醇脂肪酸酯型活性剂(S80)型或吐温-20型。6.权利要求5所述的金属表面涂覆用吸波涂料，其特征在于，有机聚硅氧烷为环氧基聚硅氧烷；机羧酸为硬脂酸，已二酸；非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚义俊，万韬隃，张杭鑫，张彬，杨佳伟，张俊阳，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32