[发明专利]一种高热稳定性的低红外发射率硅酸盐涂料

说明书

本发明公开了一种高热稳定性低红外发射率硅酸盐涂料，内容包括涂料的配方以及制备流程；本发明公开的高热稳定性低红外发射率硅酸盐涂料的原料包含水玻璃、聚二甲基硅氧烷、纳米二氧化硅、改性片状铝粉、二氧化铈、二硼化锆、低熔点玻璃粉以及其他添加剂；水玻璃和聚二甲基硅氧烷混合而获得的粘结剂具有较高的硅含量，提升涂层的热稳定性；聚二甲基硅氧烷作为一种疏水性基质在二氧化硅纳米结构改性剂的作用下，使表面形成微纳乳突结构，增强涂层的疏水性；二氧化铈/二硼化锆复合材料与片状铝粉在高温下产生协同作用并抑制铝粉的氧化，增强高温下涂层的低红外发射率稳定性。

技术领域

本发明涉及红外隐身和涂层领域，具体内容为一种高热稳定性的低红外发射率硅酸盐涂料配方和制备流程。

背景技术

物理学定律指出，材料在绝对零度以上都会因自身分子运动而对外辐射红外波段信号；红外探测的原理就是对目标的特定红外波段信号进行收集，再通过目标与背景的红外辐射能量差异进行成像识别；红外隐身则是通过各种技术手段对目标的能量、频段、热源和方向等辐射特性进行削弱，以达到减小目标和背景的红外辐射差异；根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律可以得知，降低目标表面温度或者在其表面涂覆低红外放射率涂层可以降低目标的红外发射率；表面降温装置会增加目标的自身重量，降低目标的动力学性能并且大幅增加成本；低红外发射率涂料的开发就成为实现红外隐身的重要研究方向。

低红外发射率涂料在军事隐身、能源利用以及光电信息领域中有着广泛的用途；目前，根据低红外发射率涂料的施工工艺不同，大致可以分为高温大气等离子喷涂法、化学气相沉积法以及其他传统方法(刷涂法、喷涂法)，前两种主要是对陶瓷涂料进行的施工，虽然具有优异的功能性效果，但是对材料要求高，还需要复杂的施工技术和苛刻的施工环境，很难对大面积的基体进行施工；传统的工艺方法所用涂料通常由粘结剂和填料组成；常规的低红外放射率涂料，主要是树脂金属复合类的涂料，通常有：环氧体系、有机硅体系、酚醛体系等；利用树脂或改性树脂作粘结剂，将具有低发射率的金属材料粘结起来作为低红外发射率涂层，可以达到在常温下具有极低红外发射率的优异效果；此类涂层在高于400℃的环境下会因树脂分解造成涂层功能相性恶化，失去红外隐身的效果；开发一种具有高热稳定性，并且制备简单，设备要求低，易于施工的无机类低红外发射率涂料是当今红外隐身领域的迫切需求。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有低红外发射率涂料热稳定性差等不足之处，提出了一种高热稳定性低红外发射率硅酸盐涂料；粘结剂由水玻璃和聚二甲基硅氧烷混合而来，较高的硅含量提高涂层的热稳定性；聚二甲基硅氧烷作为一种疏水剂在纳米二氧化硅结构改性剂作用下，使涂层表面形成细小的微纳乳突结构，增强涂层疏水性；二氧化铈/二硼化锆复合材料可使涂层中的二氧化硅获得Ce⁴⁺和Zr⁴⁺的掺杂而产生少量的氧空位，提高整个涂层的导电性；二氧化铈/二硼化锆复合材料与片状铝粉在高温下产生协同作用，抑制铝粉的氧化，增强涂层高温环境的低红外发射率稳定性；涂料制备工艺简单，并采用喷涂施工工艺，大大降低了施工难度。

(二)发明技术方案

本发明公开了一种高热稳定性低红外发射率硅酸盐涂料，由如下质量配比原料组成：水玻璃50-60份、纳米二氧化硅3-5份、聚二甲基硅氧烷3-8份、片状改性铝粉10-15份、二氧化铈5-8份、二硼化锆3-5份、低熔点玻璃粉5-10份、其他添加剂1-3份。

所述纳米二氧化硅的纯度大于95％，颗粒度在400-600目之间。

所述片状改性铝粉由70％非浮法片状铝粉和30％油酸混合并搅拌均匀所得，非浮法片状铝粉颗粒度为800目。

所述二氧化锆的纯度在75％以上，颗粒度在1600-1800目之间。

所述二氧化铈的纯度在99％以上，颗粒度在1600-1800目之间。