專利名稱：高彈性吸波重防腐納米涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料，特別涉及一種含有兼具重防腐及吸波特性納米微粒的高 彈復(fù)合涂料。
背景技術(shù)：
目前的重防腐材料主要有防銹顏料、不銹鋼片、玻璃鱗片、較負(fù)電位金屬 粉等，但防腐效果并不理想，不能完全滿足需求。現(xiàn)有吸波涂料有電阻型，電 介質(zhì)型及磁介質(zhì)型，也出現(xiàn)了納米吸波涂料，但已有吸波涂料對(duì)基材的粘結(jié)力 及防護(hù)性尚不能滿足需求，存在吸波涂料對(duì)基材粘結(jié)不牢，易開(kāi)裂剝落，防腐 效果不好等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種高彈性吸波重防腐 納米涂料，采用具有耐蝕金屬之王稱謂的鈦制備而成的鈦合金納米粉末作為防 腐組分與有機(jī)樹(shù)脂鍵合而成的致密立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有超強(qiáng)耐腐功能，長(zhǎng)期工
作于惡劣腐蝕環(huán)境下可保證設(shè)備完好無(wú)腐蝕；且該涂料與基材粘結(jié)牢固，具有 高彈性，吸波性能優(yōu)良。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述高彈性吸波重防腐納米涂料的重量比組成為.-
納米鈦合金 1%—5%，
碳纖維 1%—10%，
銅粉 1%—10%，
四角針晶氧化鋅 13%—25%，磁鉛石型鐵氧體棒 15%—30%，
環(huán)氧改性丙烯酸彈性樹(shù)脂 25%—68%;
其中，所述納米鈦合金為半徑20nm—50nm的納米顆粒；碳纖維的半徑為 20咖一30nm，長(zhǎng)度為lOOnm—500nm;銅粉為半徑20nm—30nm的納米顆粒；四 角針晶氧化鋅為半徑40nm—70mn的納米顆粒;磁鉛石型鐵氧體棒的半徑為20nm 一100nm，長(zhǎng)度為100nm—300nm;環(huán)氧改性丙烯酸彈性樹(shù)脂的P =1. l—l. 2。
以下對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明組分的選材原理是
納米鈦合金采用有耐蝕金屬之王稱謂的鈦制備而成的鈦合金納米粉末作 為防腐組分，這種合金表面鍵有特殊鍵合劑能與有機(jī)樹(shù)脂鍵合而成的致密立體 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有超強(qiáng)耐腐功能，長(zhǎng)期工作于惡劣腐蝕環(huán)境下可保證設(shè)備完好無(wú) 腐蝕。
金屬微粉金屬微粉吸收劑應(yīng)具有(1)居里溫度高(770K)，溫度穩(wěn)定性好； (2)在磁性材料中，磁化強(qiáng)度最高，微波磁導(dǎo)率較大；(3)介電常數(shù)較大。金屬 微粉在吸波材料領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，它主要是通過(guò)磁滯損耗、渦流損耗等吸 收電磁波。磁性金屬微粉兼有自由電子吸波和磁損耗，磁導(dǎo)率、介電常數(shù)大， 電磁損耗大，U'和P''隨頻率上升而降低，有利于達(dá)到阻抗匹配和展寬吸 收頻帶，再加上磁性金屬及合金粉末溫度穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)，使其成為吸波材 料的主要發(fā)展方向。目前主要使用的磁性金屬粉是微米級(jí)(l 10iim)純Fe、 Co、 Ni、 Cu及其合金粉。但作為吸波材料，要求材料具有較高的電阻率，否則電磁 波將產(chǎn)生反射，而不是吸收。因而導(dǎo)電金屬粉末的填充率不可能很高，故金屬 粉類(lèi)的吸波材料的低頻磁導(dǎo)率小。目前磁性金屬粉面臨的主要問(wèn)題是低頻(〈2GHZ)吸收性能不理想，比重較大。故本發(fā)明中，金屬銅粉添加量較小，主要 作為導(dǎo)電橋接的分散結(jié)點(diǎn)，兼具介電損耗性能。
導(dǎo)電纖維當(dāng)吸收劑顆粒為圓片或針形時(shí)，其吸收能力明顯大于球形；同 時(shí)，導(dǎo)電纖維能起半波諧振子作用，產(chǎn)生感應(yīng)場(chǎng)，激發(fā)耗散電流使電磁波能量 轉(zhuǎn)為熱能。導(dǎo)電磁性纖維本身還具有很好電磁特性，加入材料中可作為電偶極
子來(lái)調(diào)節(jié)介電常數(shù)。與傳統(tǒng)的吸波材料相比的特點(diǎn)有(1)質(zhì)量可降低40 60 % ; (2)增加材料強(qiáng)度；(3)工作頻帶寬；(4)能同時(shí)吸收表面行波；(5)具有較
好的斜入射特性。在鐵氧體吸波涂料中加入導(dǎo)電短纖維可大幅提高吸波效應(yīng)， 并展寬吸波頻帶。雖然金屬纖維吸波效果良好，但由于其導(dǎo)電性好，添加量較 高時(shí)，雜亂分布的纖維易于纏結(jié)形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路，對(duì)電磁波產(chǎn)生屏蔽反射，
制約吸收效果；此外，纖維纏結(jié)會(huì)使高含量纖維涂料的流動(dòng)性和致密性大為降
低，實(shí)際涂覆極為困難，故本發(fā)明采用適度量的導(dǎo)電碳纖維，從而不致于形成 導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路，以保證施工方便及吸波效果。
四角晶系氧化鋅金屬和氧化物納米顆粒、線及薄膜對(duì)寬頻微波乃至光波 具有優(yōu)異的超寬頻吸收性能。納米金屬與氧化物表面原子數(shù)量極大，表面原子 能帶結(jié)構(gòu)不同于體內(nèi)，呈現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。納米粒子有較 高的矯頑力，可引起磁滯損耗，界面極化、多重散射及分子分裂能級(jí)激發(fā)也是 重要的吸波機(jī)制；表面電子與晶格及電子間的相互作用，在不同頻率的電磁波
作用下均能被激發(fā)，產(chǎn)生寬頻吸波效應(yīng)。納米氧化物吸收劑主要有單一氧化物
和復(fù)合氧化物兩類(lèi)，單一氧化物納米吸收劑主要有FeA。、 Fe304 、 ZnO、 Co304 、 Ti02等納米微粉，復(fù)合氧化物納米吸收劑主要有LaFe03。、 Lai-X Sr xFe03等復(fù)合 氧化物納米微粉，不僅吸波性能優(yōu)異，而且還兼有抑制紅外輻射等數(shù)種功能。本發(fā)明采用吸波性能最好的四角晶系氧化鋅，達(dá)到最佳的吸波效果。
鐵氧體鐵氧體價(jià)格低廉，是發(fā)展最早較為成熟的吸波劑。在應(yīng)用于雷達(dá) 吸波材料優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮與其它介質(zhì)材料的匹配，即需要特定的P(W)和 e(")材料，并采取分級(jí)層狀結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)寬帶雷達(dá)波吸收特性；磁疇的自然 共振是鐵氧體吸收電磁波的主要機(jī)制，當(dāng)交變電磁場(chǎng)角頻率與共振頻率相等 時(shí)，鐵氧體大量吸收電磁波能量。按微觀結(jié)構(gòu)的不同，鐵氧體可分為尖晶石型、 石榴石型和磁鉛石型，它們均可作吸波材料。許多研究表明，3種鐵氧體中六角 晶系磁鉛石型吸波材料的性能最好。六角晶系磁鉛石型鐵氧體為片狀顆粒，而 片狀顆粒是吸收劑的最佳形狀；其次六角晶系磁鉛石型鐵氧體具有較高的磁性
各向異性等效場(chǎng)，因而有較高的自然共振頻率。
目前，國(guó)內(nèi)鐵氧體吸波材料的性能水平低于國(guó)外，在8 18GHz的頻率范圍 內(nèi)，反射衰減達(dá)到10dB。鐵氧體吸波涂層存在的問(wèn)題是比重大、吸波頻率不夠 寬、要求涂層較厚、高溫特性差。其發(fā)展方向是與超細(xì)納米粉末和導(dǎo)電磁性纖 維吸波劑復(fù)合，提高吸波性能。故本發(fā)明將其與導(dǎo)電纖維，導(dǎo)電金屬微粉，金 屬氧化物合用，以彌補(bǔ)其不足，又能發(fā)揮其特有的性能；因本發(fā)明組分中已有 四角晶系氧化鋅，纖維狀碳，片狀銅，故考慮到寬譜寬頻下具有強(qiáng)吸收的效果， 因而鐵氧體采用棒狀和針狀吸波劑與其它吸波劑復(fù)合樹(shù)脂而成吸波涂料。
將重防腐材料作為組分和吸波材料復(fù)合于涂料中而得高彈納米重防腐吸波 材料，因鈦合金己與樹(shù)脂鍵合而成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并不會(huì)形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)而影響吸波 材料吸收性能，此外單獨(dú)的鈦合金納米粒子還具有微粒尺寸小，比表面積大， 表面原子比例高，懸掛鍵增多，從而界面極化和多重散射成為重要的吸波機(jī)制。 量子尺寸效應(yīng)使納米粒子的電子能級(jí)發(fā)生分離，分裂的能級(jí)間隔正處于微波的能量范圍內(nèi)(1(T2 10—5 eV)，從而形成新的吸波通道，這樣復(fù)合而得的復(fù)合材 料具有優(yōu)異的重防腐兼波效果，或?qū)⒅胤栏苛献鳛榈淄?，吸波涂料作為面涂?從而達(dá)到更優(yōu)的重防腐及吸波性能的高彈納米重防腐吸波復(fù)合材料。
本發(fā)明所述高彈性吸波重防腐納米涂料的一種制備工藝是，按所述比例將環(huán) 氧改性丙烯酸彈性樹(shù)脂、納米鈦合金、銅粉、磁鉛石型鐵氧體棒投入攪拌缸內(nèi)
以1500-2000r/min的攪拌速度高速攪拌分散約十五分鐘后，進(jìn)行研磨分散(細(xì) 度D二20-50微米)；之后，再將物料全部移入攪拌缸中，按比例投入碳纖維、 四角針晶氧化鋅繼續(xù)以1500-2000r/min的攪拌速度高速攪拌分散約十五分鐘， 過(guò)濾，用稀釋劑(可采用二甲苯或醋酸丁醋、丙二醇甲醚醋酸酯)調(diào)整粘度， 檢測(cè)出廠。研磨可采用重慶市紅旗化工機(jī)械有限公司生產(chǎn)的WM系列臥式砂磨 機(jī)或株洲歐華實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的K F M系列臥式砂磨機(jī)；高速攪拌分散可采 用江蘇省宜興市鼎盛涂料化工機(jī)械有限公司生產(chǎn)的G F J系列高速分散機(jī)；鈦 合金納米的制備可采用立式或臥式行星球磨機(jī)。
本發(fā)明涂料兼具重防腐及吸波隱身功能，由-一種超強(qiáng)耐蝕鈦合金納米微粒 同廣譜寬頻下具有強(qiáng)電磁波吸收及損耗率的吸波材料復(fù)合成為高彈有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù) 合涂料，它能鍵合有機(jī)物而形成超強(qiáng)耐蝕保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的重防腐功能材料發(fā)揮其重 防腐功能，而吸波材料兼含有電阻型電介質(zhì)型和磁介質(zhì)型吸波材料，同時(shí)加工 到納米尺度范圍內(nèi)，使吸波材料具有電介性能好、微波磁導(dǎo)率高，溫度穩(wěn)定性 好等特點(diǎn)，金屬微粉或金屬介質(zhì)組分的尺寸超過(guò)趨膚深度值一個(gè)數(shù)量級(jí)或者不 多于一個(gè)數(shù)量級(jí)，具有介電性能的組分使均勻分布的金屬組分完全絕緣，因而 材料的吸波能力最大；本發(fā)明通過(guò)研究介電常數(shù)和磁導(dǎo)率對(duì)不同頻率波長(zhǎng)下的 電磁波的吸收及損耗研究確定最佳的吸收電磁能值材料，該吸波材料在熱作用、腐蝕作用及其它條件的影響下，吸波材料的結(jié)構(gòu)、成分及性能具備高度的穩(wěn)定 性，從而吸波效果穩(wěn)定優(yōu)良。
由以上可知，本發(fā)明為高彈性吸波重防腐納米涂料，它采用具有耐蝕金屬 之王稱謂的鈦制備而成的鈦合金納米粉末作為防腐組分與有機(jī)樹(shù)脂鍵合而成的 致密立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有超強(qiáng)耐腐功能，長(zhǎng)期工作于惡劣腐蝕環(huán)境下可保證設(shè) 備完好無(wú)腐蝕；且該涂料與基材粘結(jié)牢固，具有高彈性，吸波性能優(yōu)良。
具體實(shí)施例方式
一種高彈性吸波重防腐納米涂料，它的重量比組成為納米鈦合金3%、碳
纖維8%、銅粉6%、四角針晶氧化鋅20%、磁鉛石型鐵氧體棒26%、環(huán)氧改性丙 烯酸彈性樹(shù)脂37%。
其中，所述納米鈦合金為半徑20nm—50nm的納米顆粒；碳纖維的半徑為 20nm—30nm，長(zhǎng)度為100nm—500nm;銅粉為半徑20nm—30nm的納米顆粒；四 角針晶氧化鋅為半徑40nm—70nm的納米顆粒；磁鉛石型鐵氧體棒的半徑為20nm 一100nm，長(zhǎng)度為lOOnm—300nm;環(huán)氧改性丙烯酸彈性樹(shù)脂的P 二l. l一l. 2。所 述納米鈦合金可以用鈦合金Ti一0.3Mo—0.8M、 Ti—15Mo、 Ti一32Mo、 Ti一 0.15Pa、 Ti一0.12Pa、 Ti一2 Ni、 Ti一4 Ni等制備，即可采用其中的任意一種或 一種以上(比例不限)鈦合金制備納米鈦合金，并可采用已公開(kāi)的CN101081434 說(shuō)明書(shū)記載的技術(shù)方案制取。其它各組分物料亦可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)獲得。
將所述物料按前述方法進(jìn)行高攪及研磨分散即得。
權(quán)利要求
1、一種高彈性吸波重防腐納米涂料，其特征是，它的重量比組成為納米鈦合金1％-5％，碳纖維1％-10％，銅粉 1％-10％，四角針晶氧化鋅13％-25％，磁鉛石型鐵氧體棒 15％-30％，環(huán)氧改性丙烯酸彈性樹(shù)脂25％-68％；其中，所述納米鈦合金為半徑20nm-50nm的納米顆粒；碳纖維的半徑為20nm-30nm，長(zhǎng)度為100nm-500nm；銅粉為半徑20nm-30nm的納米顆粒；四角針晶氧化鋅為半徑40nm-70nm的納米顆粒；磁鉛石型鐵氧體棒的半徑為20nm-100nm，長(zhǎng)度為100nm-300nm；環(huán)氧改性丙烯酸彈性樹(shù)脂的ρ＝1.1-1.2。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述高彈性吸波重防腐納米涂料，其特征是所述納米 鈦合金由鈦合金Ti一0.3Mo—0.8Ni、 Ti一15Mo、 Ti一32Mo、 Ti一0.15Pa、 Ti一 0.12Pa、 Ti一2Ni、 Ti一4Ni中的任意一種或一種以上制得。
全文摘要
一種高彈性吸波重防腐納米涂料，其重量比組成為納米鈦合金1-5％、碳纖維1-10％、銅粉1-10％、四角針晶氧化鋅13-25％、磁鉛石型鐵氧體棒15-30％，環(huán)氧改性丙烯酸彈性樹(shù)脂25-68％；納米鈦合金半徑為20-50nm，碳纖維半徑20-30nm、長(zhǎng)度100-500nm；銅粉為半徑20-30nm納米顆粒；四角針晶氧化鋅為半徑40-70nm納米顆粒；磁鉛石型鐵氧體棒的半徑20-100nm，長(zhǎng)度100-300nm；環(huán)氧改性丙烯酸彈性樹(shù)脂的ρ＝1.1-1.2。本產(chǎn)品具有超強(qiáng)耐腐功能，長(zhǎng)期工作于惡劣腐蝕環(huán)境下可保證設(shè)備完好無(wú)腐蝕，且與基材粘結(jié)牢固，具有高彈性，吸波性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)C09D5/08GK101280144SQ20071030344
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者江 馮, 雷 楊, 偉 辛, 辛湘杰, 長(zhǎng)孫俊, 馬金華 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙科星納米工程技術(shù)有限公司