红外低发射率颜料制备及其可见光/红外特性研究

目的 制备Al/Cr2O3红外低发射率颜料,维持红外波段高反射的同时,降低可见光波段的反射特性,以满足可见光/红外兼容伪装材料的要求.方法 采用液相沉积表面包覆技术对片状铝粉进行改性,制得Al/Cr2O3颜料粉体,对Al/Cr2O3颜料粉体的微观形貌、成分进行表征,并对添加Al/Cr2O3的涂层在可见光近红外波段的光谱反射率、在8～14 μm波段的红外发射率、辐射温度及热像图进行表征与分析.结果 Cr2O3成功包覆于铝粉表面,且包覆基本完整.含Al/Cr2O3的涂层光谱反射曲线与背景绿色植被相似,可以较好地模拟自然背景中的绿色植物.涂层的红外发射率与低发射率功能填料Al/Cr2O3的含量密切相关,随Al/Cr2O3颜料含量增加,涂层的发射率由0.91降到0.43,平均辐射温度由27.9℃降低到22.7℃.结论 制备的颜料应用于涂层后,可实现有效的红外热图像分割效果,能够满足可见光/红外兼容伪装材料对红外低发射率功能填料的要求.     

填料对建筑节能涂层隔热性能的影响和机理

目的探究反射型、阻隔型和辐射型填料对建筑节能涂层反射隔热性能的影响,为填料在建筑节能涂料中的筛选应用提供一定的理论支撑。方法分别将金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠和远红外陶瓷粉与苯丙乳液共混,制备了反射型、阻隔型和辐射型建筑节能涂料。采用扫描电子显微镜、紫外/可见/近红外反光光度计、导热系数测量仪和红外发射率测量仪对涂层性能进行表征,探究了三种填料添加量和平均粒径对涂层反射隔热性能的影响。结果金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠和远红外陶瓷粉的最佳添加量(占成膜物质总质量的百分比,全文同)和平均粒径分别为25%和0.25μm、9%和325目、9%和1μm。此时对应涂层的太阳光平均反射率、导热系数、8~14μm波段的红外发射率分别为85.88%、0.05 W/(m·K)和0.91,隔热性能优异。结论填料添加量和平均粒径对建筑节能涂层的隔热性能均具有一定的影响,实际应用时可根据需要选择填料添加量和平均粒径。     

超疏水低红外发射率复合涂层的制备及性能表征

目的制备得到具有超疏水特性的低红外发射率涂层。方法以纳米SiO_2为微纳结构改性剂,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为树脂基体,Al粉为功能颜料,采用刮涂法制备得到了多种类型的改性和非改性PDMS/Al复合涂层。分析探讨了PDMS和Al粉配比、纳米SiO_2添加量及表面微纳结构层对涂层性能的影响规律及成因。结果 PDMS和Al粉配比对涂层发射率和光泽度影响明显,当PDMS和Al粉配比为6∶4时,涂层的发射率和光泽度可分别低至0.265和10.3,涂层的水接触角可达到109.5°,要明显高于传统树脂基低发射率涂层。添加纳米SiO_2可使涂层的粗糙度上升明显,从而使涂层的疏水性显著增强。当纳米SiO_2质量分数为8%时,涂层的水接触角可增大到130°,涂层的发射率和光泽度仍可低至0.330和9.8。PDMS/SiO_2微纳结构层可在PDMS/Al复合涂层表面形成明显的乳突状微纳结构,从而使涂层实现超疏水特性。当PDMS和纳米SiO_2配比为7∶3时,改性后的涂层水接触角可高达156°,同时具有相对较低的发射率(0.661)和极低的光泽度(2.1)。结论在PDMS/Al复合涂层表面构筑一定厚度的微纳结构层,可实现该涂层超疏水、低发射率和低光泽的兼容。     

水性红外隐身涂料制备工艺优化

目的优化水性红外隐身涂层材料制备工艺,提高低发射率红外隐身涂料隐身性能。方法采用红外辐射率测量仪、红外光谱吸收仪等,研究涂层固化温度、涂层表面粗糙度和涂层厚度对低发射率红外隐身涂料隐身性能的影响。结果固化温度对涂层红外发射率和基体树脂红外吸收光谱影响不大,但随着固化温度升高,涂层固化时间明显缩短;随着涂层表面粗糙度的增加,涂层红外发射率增加;表面粗糙材料红外发射率受测试角度影响小于表面光滑材料;在基材上制备不同厚度的涂层,当涂层厚度小于30μm时,涂层红外发射率受基材表面红外发射率影响较大,当大于30μm时,影响较小。结论可以根据实际时间需求选择合适的涂层固化温度,宜选择刮涂方式使涂层表面保持一定的粗糙度,涂层厚度宜为30~40μm。     

冷颜料在红外隐身涂料中的应用

目的通过冷颜料降低目标的表面温度,起到红外隐身的作用。方法采用XRD衍射仪和紫外/可见光/近红外分光光度计等,分析颜料的相结构及近红外光谱特性。采用红外辐射率测量仪、紫外/可见光/近红外分光光度计和红外灯模拟太阳光照射,分析涂层的红外发射率及反射隔热性能。结果与炭黑颜料相比,铁铬黑颜料的近红外平均反射率为57%,且反射光谱与叶绿素基本一致;当填料质量分数为10%时,铁铬黑涂层的近红外反射率最大,平均反射率为39.2%,红外发射率为0.91;20%(质量分数)炭黑涂层和10%(质量分数)铁铬黑涂层相比,铁铬黑涂层的反射隔热效果明显,其平衡温度较普通炭黑涂层低8.8℃。结论红外隐身材料应考虑颜料对涂层红外发射率的影响,在满足涂层颜色的条件下尽量控制颜料的添加量,实际应用中以颜料添加10%(质量分数)为宜,在满足涂层反射隔热要求的同时,保证了涂层的红外发射率。     

正钛酸锌无机热控涂层制备及其性能研究

目的开展以正钛酸锌(Zn_2TiO_4)为填料的无机热控涂层研究,丰富和发展具有低太阳吸收比(α_S)、高红外发射率(ε_H)的空间稳定热控涂层体系。方法首先以草酸、四氯化钛和氯化锌等为原料,通过共沉淀、高温固相烧结和酸性提纯结合的方法制备了Zn_2TiO_4粉体,并使用XRD和SEM对粉体的晶体结构和微观形貌进行了表征。然后以Zn_2TiO_4为填料,硅酸钾(K_2SiO_3)为粘接剂,配制了热控涂料。采用划格法和热循环试验对涂料的结合力和热环境适应性分别进行了研究。结果酸性提纯处理后,实现了高纯度Zn_2TiO_4填料的制备,粒径为0.5～3μm。Zn_2TiO_4/K_2SiO_3无机热控涂层的太阳吸收比为0.13±0.02,红外发射率为0.90±0.02,划格法的结合力等级为1级,经100次-196～200℃热循环试验后,涂层无脱落现象。结论使用高纯度Zn_2TiO_4填料制得的无机热控涂层具有优异的热控性能,可以满足航天器高效、长寿命的热控设计需求,在航天器外表面具有良好的应用前景。     

用于纤维隔热复合材料高发射率涂层的微观结构与性能研究（英文）

以自制的硅溶胶、硼硅玻璃粉,MoSi_2和SiB_4为原料制成涂料,通过喷涂的方法在纤维隔热复合材料基体上制备一种新的涂层。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和发射率测试仪对涂层的微观结构和性能进行表征。结果表明,涂层表面致密且.厚度在200μm左右。MoSi_2和SiB_4提高了涂层的高温发射率,不仅使涂层具有内聚力,而且使涂层和基体具有优良的结合强度。涂层和基体的热膨胀系数匹配很好,提高了涂层的抗热震性。涂层的发射率值高于0.80,并且随着使用温度升高而增大。     

石墨烯对聚氨酯/Al复合涂层光泽度及红外发射率性能的影响

目的在不明显升高聚氨酯(PU)/Al复合涂层红外发射率的前提下,明显降低涂层的光泽度,获得低光泽与低发射率兼容的功能涂层。方法采用石墨烯改性PU/Al复合涂层,系统研究石墨烯改性对涂层的微结构、光泽度、红外发射率及力学性能的影响规律,并对其成因进行分析探讨。结果当石墨烯添加量(占Al粉质量的百分比)小于6%时,石墨烯改性可明显降低涂层的光泽度,且对涂层发射率的影响不明显。当石墨烯添加量为4%时,可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能,其值分别为11.0和0.245。涂层的力学性能对石墨烯改性并不敏感,改性前后涂层的硬度、附着力和耐冲击强度分别可达到3H,1级和50kg·cm。结论石墨烯改性可明显降低PU/Al复合涂层的光泽度。当石墨烯添加量合适时,可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能,从而实现涂层的红外与可见光兼容隐身。     

炭/炭复合材料表面SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层的抗氧化性能与红外发射特性研究

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能并降低其红外发射率,采用包埋–刷涂法在其表面制备了SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层。借助XRD、SEM等表征分析了涂层的成分与微观结构,并研究了SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层包覆C/C复合材料在1500℃动态空气条件下的抗氧化性能,以及在90和500℃下的红外发射率。结果表明:由疏松结构SiC内涂层和镶嵌结构ZrSiO_4-SiO_2外涂层组成的SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层具有优异的抗氧化性能,在1500℃流动空气(0.6 L/min)等温氧化条件下氧化50 h后试样的氧化失重率仅为0.03%。在C/C复合材料表面制备SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层后其红外发射率明显降低,并随温度升高而越低。复合涂层包覆试样在90℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.55和0.66;在500℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.48和0.62。SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层包覆C/C复合材料可作为优良的低红外发射率高温热结构材料应用于航空航天领域。     

建筑节能涂层光学性能影响因素研究

目的通过研究建筑节能涂层光学性能的影响因素,从而提高建筑节能涂层的光学性能。方法改变涂层的固化温度和涂层的厚度,改变增稠剂用量来调节涂料体系的黏度,采用刷涂、刮涂和喷涂来改变涂层的表面光泽度,采用差示扫描量热仪、紫外/可见光/近红外分光光度计、红外发射率测量仪、涂层光泽度测量仪和涂层测厚仪,来研究涂料体系的固化温度、黏度、涂层表面光泽度和涂层厚度对建筑节能涂层光学性能的影响。结果固化温度、黏度、表面粗糙度和厚度对涂层8~14μm波段的红外发射率的影响均较小,但对涂层的全波段和近红外波段的反射率有一定影响。实际应用时,固化温度、增稠剂用量、制备方式和涂层厚度分别以65℃、1%、喷涂和200μm为宜。结论通过改变几种影响因素可较明显地影响建筑节能涂层的反射性能,但对建筑节能涂层的红外发射率影响不大,实际应用时应综合考虑几种影响因素来获得较满意的涂层光学性能。     

两种低红外发射率涂层的防腐蚀效果研究

采用电化学阻抗谱(EIS)研究了分别以三元乙丙橡胶(EPDM)、马来酸酐改性三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)为粘合剂,铜粉为填料的两种低红外发射率涂料在模拟海水环境中的电化学腐蚀行为.结果表明:浸泡初期腐蚀介质均能渗入两种涂层内部,涂层表现出较弱的防护性能,马来酸酐改性三元乙丙橡胶基涂料的防腐蚀性能优于三元乙丙橡胶...     

Ni2Cr(BO3)O2涂层的制备及其红外发射性能

通过喷雾造粒和高温焙烧制备Ni_2Cr(BO_3)O_2粉末后利用等离子喷涂得到一种高红外发射涂层,并研究了该种涂层的红外发射性能。SEM观察涂层的表面、断面形貌,发现涂层与基体结合紧密、无脱落;XRD对焙烧后的粉末物相组成进行了表征,主要以Ni_2Cr(BO_3)O_2为主。对涂层红外波段发射率的测试表明,在0.76~2.5μm波段的发射率为0.896、2.5~14μm波段发射率为0.925,具有优异的红外发射性能。Ni_2Cr(BO_3)O_2晶胞内的畸变、非对称性以及电子转移跃迁是导致Ni_2Cr(BO_3)O_2这种材料具有高红外发射率的主要原因。Ni_2Cr(BO_3)O_2涂层能够经受37次"900℃~水冷"热震循环。该种涂层由于其高红外发射性能、优异的耐热震性能和热稳定性能而具有较高的实用价值。     

红外隐身涂层的热图研究

用热像仪测试了具有不同发射率涂层试样和红外迷彩板的红外热图像,分析了涂层发射率和红外热图的关系.不同发射率涂层在红外热图上表观温度不相同,涂层发射率越低,其表观温度越低;由不同红外发射率涂层组成的红外迷彩板的热图斑块分割效果良好,而仅具有可见光迷彩的板在红外热涂上没有分割效果.     

石墨烯对聚氨酯/Al复合涂层耐盐水性能的影响

目的提高聚氨酯(PU)/Al复合涂层的耐盐水性能。方法以石墨烯为改性剂、PU为粘合剂、Al粉为颜料,采用刮涂法制备石墨烯改性PU/Al复合涂层,分析探讨改性前后涂层经盐水腐蚀不同时间后,微结构、红外发射率、光泽度及力学性能的变化规律及成因。结果石墨烯改性涂层的发射率对盐水腐蚀的稳定性改善明显,经盐水腐蚀21 d后,发射率仅从腐蚀前的0.335上升为腐蚀后的0.355。经长时间盐水腐蚀后,改性后涂层比改性前涂层具有更低的发射率。在不同的盐水腐蚀时间内,改性后涂层比改性前涂层均具有更低的光泽度,且稳定性较高,经盐水腐蚀21d后,改性后涂层的光泽度仍然可保持在16.1,这有利于实现涂层的低发射率与低光泽兼容。改性前后涂层的硬度、附着力对盐水腐蚀均具有较高的稳定性,说明石墨烯改性对改善涂层耐冲击强度及盐水腐蚀的稳定性作用有限,后续仍需进一步研究改进。结论石墨烯改性可明显提高PU/Al复合涂层的红外发射率及光泽度对盐水腐蚀的稳定性。     

红外隐身涂料粘合剂的研究进展

粘合剂是红外隐身涂料的重要成分,对涂料的红外性能有较大的影响.通过对当前红外隐身涂料粘合剂的研究成果进行分析,明确了红外隐身涂料对粘合剂红外性能和力学性能的要求,简要介绍了无机粘合剂、导电和半导电聚合物的性能特点及作用原理,列举了以ITO(掺锡氧化铟)为填料的多种树脂粘合剂的红外性能,详细介绍了通过改性方法获得低发射率或力学性能较好的粘合剂的实例.指出了当前红外隐身涂料粘合剂研究中存在的几点问题及其发展方向,对下一步的研究有一定的辅助作用.     

高发射率金属氧化物涂料的制备与性能

以改性粘结剂、Cr2O3、MnO2为主要原料,辅以ZrSiO4、Fe2O3、MgO等多种氧化物,分别在950、1100和1250℃下保温2 h,水淬急冷出料,然后采用高温熔烧法在不锈钢表面制备高发射率涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、红外辐射测量仪对涂料样品物相、形貌和辐射性能进行了测试表征,并测试了涂层抗热震性能。结果表明:不同温度下煅烧生成不同的尖晶石结构,1250℃煅烧后生成多种复杂尖晶石及其固溶体结构,表现出最佳的红外辐射性能,在1～22μm波段法向发射率可达0.90;涂层试样的抗热震次数可达25次(室温至800℃),表明涂层结合强度较高。     

红外发射率动态调制智能涂层的研究进展

随着更多新兴应用的出现,例如变化环境中的动态热伪装、温度自适应辐射制冷以及航天器智能热控等,传统的静态红外发射率工程已经不能满足需求,发射率动态调制成为研究热点。红外发射率动态调制涂层是指在外场(如热、光、电等)刺激下,红外发射率可以发生可逆变化的材料。根据调制方式的不同,系统总结了热调制、电调制、光调制、应变调制、湿度调制等几大类红外发射率动态调制智能涂层的研究进展,概述了其基本原理、相关材料及应用现状。着重探讨分析了热调制涂层中的二氧化钒(VO2)、GeSeTe(GST),电调制涂层中的三氧化钨(WO3)、钛酸锂(Li4Ti5O12,LTO)、聚苯胺、聚噻吩、石墨烯等几类常用的材料体系,最后对每一类材料的性能特点及其存在的问题进行了对比分析。红外发射率动态调制智能涂层的研究将极大地促进其在隐身伪装及热量控制方面的应用,但其仍处于早期开发阶段,面临诸多机遇和挑战,在未来,红外发射率动态调控涂层将向着柔性化、大面积、多波谱、系统化、更智能的方向发展。     

表面接枝含氟树脂改性HGB的制备及性能研究

目的对中空玻璃微珠(HGB)进行表面接枝含氟树脂改性,以其为填料制备含氟树脂涂料,并进行性能研究。方法将中空玻璃微珠分别经NaOH溶液、硅烷偶联剂KH550、HDI三聚体、含氟树脂处理,并通过FTIR、SEM、EDS等表征手段对接枝情况进行验证。以制备的表面接枝含氟树脂HGB(F-HGB)为填料,制备了含氟树脂隔热涂料,研究了HGB改性温度、时间对F-HGB接触角的影响,以及HGB粒径、添加量、改性、涂层厚度对涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度的影响。结果成功制备出F-HGB,50℃下接枝含氟树脂反应8h,F-HGB与纯水的静态接触角为149.21°。与HGB/含氟树脂涂料相比,F-HGB/含氟树脂涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度均有较大幅度的提高和改善。当F-IM16K添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层与水的接触角为100°,模拟曝晒实验涂层试板温差为7.4℃,拉伸强度为10.39 MPa。当F-K1添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层的导热系数为0.0701 W/(m·K),同时涂层隔热性能随HGB粒径、添加量的增大而增强,拉伸强度随之降低,但表面改性能有效减小涂料拉伸强度的降低幅度。结论 F-HGB具有疏水、隔热、与含氟树脂相容性好的特点,可作为功能填料制备疏水、隔热、力学性能优良的多功能涂料。     

片状涂料对漆膜性能影响的研究

本文选用丙烯酸酯预聚树脂作为双组分丙烯酸／ 聚氨酯涂料［１］ 的一种组分, 加入一定量的片状填料, 如玻璃鳞片、云母鳞片、铝粉石墨等, 研究涂膜的耐蚀和耐老化性能, 并通过扫描电子显微镜对填料粒径和其在漆膜中的分散状态与漆膜性能关系进行了研究。本文研究的目的是获得耐蚀、耐候性优异的涂料, 而涂层的防腐性能显然与涂层的抗渗透性有关, 所以提高涂层的抗渗透性, 是达到此目的的有效方法。据文献报道［２］ , 在树脂中加入片状填料, 可以提高涂层的抗渗性。本研究选择了玻璃鳞片、云母鳞片和铝粉石墨等片状填料, 经过预处理后, 其中云母鳞片和铝粉石墨加入树脂中充分研磨后与固化剂交联成膜。通过调节片状填料的添加量与预处理, 使填料在膜中尽量处于平铺状态, 从而使填料与树脂能充分润湿。     

不同发射率红外隐身涂层在典型背景中的伪装效率研究

通过对发射率F为0．42～0．95的迷彩隐身涂层在典型背景中的红外温度和红外热像图的测试分析,总结出不同红外发射率隐身涂层在周日里与典型背景的融合程度,计算了各发射率隐身涂层的伪装效率。对红外隐身涂层的发射率梯度设计和不同发射率红外斑块在目标表面的分布提出了合理化建议。