[发明专利]飞行器用碳纳米管改性耐高温透波涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种特种涂料，特别涉及一种飞行器用碳纳米管改性耐高温透波涂料。

背景技术

高速飞行器在空气中超音速飞行时，气动热极高，如地地导弹的再入速度可达到 8～12 马赫，其天线罩在大气中温度最高时可达 2400℃。此外飞行器在大气的飞行过程中还可能受到外部环境的侵蚀，导致飞行器表面材料损伤、变薄、甚至降低机械强度和透波系数，严重时甚至造成飞行器报废损毁。这就要求对飞行器起保护作用的涂料，尤其是在飞行器尖端部分，具有良好的耐高温性能，足够的机械强度、绝缘性能以及良好的透波性。同时这种耐高温涂料对天线的工作波段绝对不能产生影响。

一般来说飞行器天线的效率和工作误差特性与天线罩和天线罩保护涂料的介电性能及它们与温度、频率的关系往往十分敏感，这就要求天线罩用耐高温材料具有低介电常数（ε＜5）和低损耗角正切值（tgδ＜10^-2），而且这种材料的介电性能应随温度、频率变化（如温度升高 100℃，ε 变化＜1%）非常不明显。

任何固体材料在足够高的温度条件下都可产生消融过程。但其消融过程中所起到的耐高温保护作用却大相径庭。耐高温消融涂料的耐高温消融性能主要取决于其基底材料的耐高温消融效果，而基底材料的耐高温消融效果则取决于其在一定温度与热流下的质量损失、热吸收量与所产生气体的相对体积。质量损失越少，热吸收量越大，所产生的气体相对体积越大，则材料的耐高温消融效果越好。

有机硅高聚物以硅氧为主链，具有良好的耐高温性能，主要是由于其独特的分子结构所致：有机硅高聚物中硅氧键的共价键能比普通有机高聚物中碳碳键的共价键能大，硅氧键中硅原子与氧原子的电负性相差大，因此硅氧键极性大，有51%离子化倾向，对硅原子上连雄的烃基有偶极感应影响，提高了所连烃基对氧化作用的稳定性，比普通有机高聚物上这种相同基团的稳定性要高得多，即Si –O–Si链对所连烃基基团的氧化能起到屏蔽作用；有机硅高聚物中的硅原子和氧原子形成d-p∏键，增加了高聚物的稳定性及其键能，也增加了其热稳定性；普通有机高聚物的碳碳主链受热氧化,很容易断裂成低分子物，而有机硅高聚物中硅原子上连接的烃基受热氧化后，生成高度交联且更加稳定的Si –O–Si链，能防止其主链的断裂降解；受热氧化时, 有机硅高聚物表面生成了富含Si –O–Si链的稳定保护层，减轻了对高聚物内部的影响。

发明目的

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种具有涂层均匀、储存性能稳定、可室温固化且固化时间短、耐高温性能优异且透波性能好的涂料。

为了实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：一种飞行器用碳纳米管改性耐高温透波涂料，包括如下重量份配比的原料：环氧树脂 90份；有机硅树脂 10份；二氰酸酯 10份；铝粉2～4份；云母粉2～4份；碳纳米管 10～20份；甲基六氢邻苯二甲酸酐10～15份；环己酮20～30份。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。所述铝粉为所述漂浮性片状Al粉，粒径在20～30μm。所述碳纳米管为单壁碳纳米管，管径为0.5～1nm。

环氧树脂（环氧树脂）是聚合物复合材料中应用最为广泛的一种，它具有优异的附着力与机械性能，并接具有较好的消融性能指数 API，也是一种理想的耐高温消融涂料基底材料。但是环氧树脂固化需要采用固化剂，在施工中无法直接涂覆，双组份的混合效果直接影响了其固化后的耐高温性能。此外作为成碳型有机耐高温涂料，与酚醛树脂一样，其高温透波性能很差。

有机硅树脂也具有较好的消融性能指数 API，其同样是聚合物复合材料中广泛应用的一种。它不仅有优秀的机械性能，更是一种成硅型树脂，因此有机硅树脂在高温消融时依然拥有非常好的透波率，而这一点也是酚醛树脂与环氧树脂无法做到的。但是，有机硅树脂也有缺陷，其固化依然需要高温，在施工中很难做到。

氰酸酯树脂是含有三嗪环的高度交联网络结构大分子，树脂固化后的收缩率较低，电性能好，介电损耗角正切值低，介电常数为2.8～3.2。但氰酸酯树脂也存在韧性低、脆而硬、难以加工等缺点，采用环氧树脂改性氰酸酯树脂可有效提高氰酸酯树脂的韧性，而其他性能没有降低。

碳纳米管是新型的一维纳米碳材料，自被发现以来，由于其独特的结构及优异的性能掀起了人们研究的热潮。碳纳米管因具有良好的力学性能、电学性能、韧性、大的比表面积等特点而被广泛应用在储氢材料、复合材料增强剂、超导材料等领域。纳米技术的进步使得基于碳纳米管的纳米多孔膜得到了发展。