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《南京航空航天大学》 2010年
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低红外发射率涂层(LIREC)的组成结构与性能研究

邵春明  
【摘要】:随着红外探测技术的提高,红外隐身材料研发和应用的重要性与日俱增。红外隐身涂层由于其突出的优点,成为红外隐身材料中最重要的品种之一。而如何设计和制备具有低红外发射率及优良工程应用性能的红外隐身涂层成为关键。本文通过理论计算和分析,设计了低红外发射率涂层(LIREC)的理想组成及结构;设计了含片状粒子涂层对辐射吸收的物理模型,并推导出了其红外发射率的计算公式;通过设计相关实验对结论加以验证。选择红外高透明的三元乙丙橡胶(EPDM)和红外低透明的聚氨酯(PU)两种典型树脂为代表,分别对其改性作为黏结剂,制备LIREC。研究LIREC的组成结构与涂层的红外发射率性能、力学性能、耐盐水腐蚀性能和耐老化性能的关系,为LIREC的研制提供基础性指导。主要内容包括: (1)LIREC的组成和结构设计: 通过理论计算和分析,研究了颜料粒子的材质、形状、在涂层中的分布状态及涂层表层黏结剂的红外透明性和厚度对涂层红外发射率的影响,进而设计了LIREC的理想组成及结构。设计了含片状粒子涂层对辐射吸收的物理模型,并推导了其红外发射率的计算公式。 (2)涂层的组成结构与红外发射率性能研究 通过设计相关实验对理想LIREC的设计结论加以验证。结果证明:通过①选用金属类的片状粒子颜料;②红外高透明性黏结剂;③将黏结剂改性提高极性,以增强其与金属颜料的相容性;④通过一定的工艺条件,使薄片状颜料粒子整齐紧凑地平铺在涂层表面等措施,可以显著降低涂层的红外发射率。并可成功制备出红外发射率低至0.1左右的LIREC。 通过制备不同附着率的片状Cu粉颜料,调节红外涂层表面黏结剂的厚度,从而调节涂层的红外发射率。当选用高附着率的片状Cu粉颜料时,黏结剂红外透明性对涂层红外发射率的影响大幅度降低,即使使用红外透明性较差的黏结剂也可制得LIREC。大大拓宽了黏结剂的选择范围,为研制性能优良的LIREC打下了坚实的基础。 通过实验对含片状粒子涂层红外发射率的计算公式进行验证。证明该公式可以近似的计算含片状粒子涂层的红外发射率,并能反映影响涂层红外发射率的主要因素的影响情况。 (3)LIREC的组成结构与力学性能研究: 分析了EPDM接枝的极性基团、颜料含量、黏结剂分子链结构对LIREC力学性能的影响。表明LIREC可经组成结构设计提高其力学性能:1)低极性黏结剂接枝强极性基团。XPS分析证明EPDM-g-MAH中的极性基团可与金属材料形成配位键,显著提高LIREC的力学性能。2)调控颜料的含量。随颜料含量的增加:涂层的附着力增大;硬度先提高后下降;柔韧性和耐冲击强度方面,使用刚性链为主黏结剂的涂层会显著降低,而对使用柔性链为主黏结剂涂层的影响较小。3)调节黏结剂的分子链结构。柔性EPDM-g-MAH制备的LIREC的柔韧性和耐冲击强度好于刚性PU所制备的,而硬度有所不及。PU用附着力和韧性更好的环氧改性后制备的LIREC的柔韧性和耐冲击强度显著提高,而附着力和硬度仍然优良。 (4)LIREC的组成结构与耐盐水腐蚀性能研究 研究了LIREC在盐水中的腐蚀机理和腐蚀进程。结果表明,LIREC的腐蚀失效主要由于Cu粉颜料发生腐蚀引起涂层红外发射率大幅上升造成的。黏结剂可对颜料提供保护,延缓腐蚀。在腐蚀前期,黏结剂的耐渗水性能起主要作用,耐渗水性好,可减缓腐蚀溶液的渗透;而到腐蚀的中后期,黏结剂对颜料的附着力起主要作用,附着力强则能减缓二者界面处的起泡进展。分别对EPDM和PU进行改性作为黏结剂,制备LIREC。研究不同LIREC的组成结构与其耐盐水腐蚀性能的关系。结果表明,LIREC可通过组成结构设计提高其耐腐蚀性能:1)低极性黏结剂接枝强极性基团。EPDM经改性提高极性后显著改善其与金属颜料的相容性和附着力,降低了涂层孔隙率,从而提高了LIREC的耐腐蚀性能。2)通过黏结剂的组分和结构设计,引入强耐腐蚀性组分,但要考虑各组分间的表面张力匹配。PU中引入与金属颜料附着力更强、耐腐蚀性能好的环氧树脂可显著提高LIREC的耐腐蚀性能;而引入耐腐蚀性能强、但表面张力相差太大的含氟组分与环氧树脂时,LIREC的耐腐蚀性能变差。3)提高LIREC的致密度,减少空隙。EPU的研究表明,适当的组分配比、环氧种类及固化温度可提高黏结剂的交联固化程度、减小结构孔隙;而适当的消泡剂用量和固化温度可减少由气泡和溶剂挥发所造成的气孔。4)耐腐蚀性能强的黏结剂制备的LIREC的耐腐蚀性能并不一定强。要综合考虑其所需的颜料添加量、抗渗透性能及与颜料的附着性能,其中与颜料的附着性能更为重要。5)在LIREC上涂覆红外高透明性的防护型面漆。在EPU/50%Cu涂层上涂覆一层可阻隔腐蚀介质渗透的EPDM-g-MAH面漆,其发射率增大较小,但耐盐水腐蚀性能却大幅提高。 (5)LIREC的组成结构与耐热老化和光老化性能研究 研究了不同LIREC的耐热老化性能。结果表明,LIREC经热老化引起红外发射率升高的原因是其中的Cu粉颜料发生氧化。而黏结剂可对颜料提供一定保护,延缓其氧化进程,与颜料相容性好、附着力强的黏结剂的保护性能更好。EPDM-g-MAH/20%Cu、EPU/50%Cu及EPDM-g-MAH@EPU/50%Cu涂层的耐热老化性能较好,可在433K以下长时间使用。 研究了不同LIREC的耐紫外人工加速老化性能。结果表明,随着时间的延长,LIREC发生了失光和变色现象,其红外发射也率逐渐升高。黏结剂组分间相容性差,会加速老化。减少黏结剂中易紫外降解组分的含量能提高涂层的耐光老化性能。LIREC耐紫外人工加速老化性能的优劣顺序为: FPU/50%Cu PU/50%Cu EPDM-g-MAH/20%Cu EPU/50%Cu EPDM-g-MAH@EPU/50%Cu,与其所用的黏结剂的耐光老化性能一致。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ630.7

【引证文献】
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1 赵新龙;赵竞;;红外隐身涂层的研究进展[J];红外;2012年06期
【参考文献】
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1 翁小龙,张捷,刘孝会;热红外低辐射率涂料的研制[J];表面技术;2001年04期
2 杨丽霞 ,张三平 ,林安 ,潘莹 ,程学群;有机涂层渗水率及金属界面腐蚀的研究进展[J];材料保护;2001年10期
3 庄海燕;郑添水;任润桃;庄焱;;红外隐身涂料的研究现状及发展趋势[J];材料开发与应用;2006年03期
4 郦江涛,姜卫陵,赵云峰;红外隐身涂料的研究进展[J];导弹与航天运载技术;2002年05期
5 张春亚,胡裕龙,袁东红,陈学群,陈鐾文;在3% NaCl溶液中试验参数对碳钢点蚀电位的影响[J];腐蚀科学与防护技术;2005年03期
6 张鉴清,曹楚南;电化学阻抗谱方法研究评价有机涂层[J];腐蚀与防护;1998年03期
7 潘霞;王建营;孙家跃;延玺;胡文祥;;红外隐身功能涂料的研究进展[J];国防科技;2001年08期
8 李国强 ,武文军 ,辛欣;当代隐身技术的现状和发展[J];国防科技;2005年04期
9 李齐方,于运花,杨庆泉,马剑峰,金日光;聚氨酯/纳米复合涂料的红外特性及其力学性能的研究[J];高分子材料科学与工程;2002年03期
10 葛文奇;;红外探测技术的进展、应用及发展趋势[J];光机电信息;2007年04期
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1 杨丽霞;有机重防蚀涂层耐蚀性能研究[D];机械科学研究院;2002年
2 左永平;2A12、TC4微观组织及表面状态对红外发射率的影响研究[D];南京航空航天大学;2008年
【共引文献】
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1 刘柏松;刘国栋;张留成;;液晶双马来酰亚胺改性环氧树脂的研究[J];工程塑料应用;2006年03期
2 宋宇华;于名讯;朱洪立;王昶;丁文皓;陈开来;;雷达波吸收性聚氨酯泡沫塑料的研究[J];工程塑料应用;2006年12期
3 尹月;夏英;蹇锡高;;无卤阻燃环氧树脂的研究进展[J];工程塑料应用;2007年09期
4 施奇武;郭刚;颜家振;黄婉霞;涂铭旌;李峙;;耐候型聚酯粉末涂料的研究进展[J];工程塑料应用;2008年03期
5 赵粉娟;郭秀生;于德梅;胡加娟;;树状大分子聚酰胺-胺固化环氧树脂性能研究[J];工程塑料应用;2009年12期
6 王远东;朱涛;;阻燃抗静电预浸料及其性能[J];工程塑料应用;2010年06期
7 孙岩;李晖;陈强;刘亚平;张录平;徐秋红;;典型大气环境中聚氨酯老化研究[J];工程塑料应用;2010年06期
8 李村;权传斌;徐洪耀;何金花;张现利;;掺铝氧化锌ZAO(ZnO∶Al)薄膜研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2007年05期
9 刘都宝;唐邓;张文荣;许戈文;;无溶剂型水性聚氨酯的合成及性能研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年05期
10 金双喜,邓明山,唐拨明;环氧煤沥青厚浆重防腐涂料的研制[J];安徽化工;2000年01期
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1 刘江涛;范基升;陈萍;陈焕铭;王亚红;;水性环氧防腐涂料的研究与制备[A];第十五届全国涂料与涂装技术信息交流会暨商用车、工程机械、轨道交通涂装技术研讨会论文集[C];2012年
2 高志明;文丽娟;;阴极保护电位对Q235钢氢脆敏感性和力学性能的影响[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
3 刘洋洋;高志明;王震;;阴极保护对Q235钢空泡腐蚀行为影响的研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
4 王倩;单景刚;赵晓磊;于同川;史勋汉;;海上钢结构二次涂装过程中的节能减排[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
5 李治岷;魏玉文;;黑体强化辐射传热节能新机理——加热炉再节能的新途径[A];2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会文集[C];2011年
6 王炳霞;郝伟;;利用晶体的拉曼散射获得太赫兹辐射的研究[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
7 武现治;;浅析黄河水质对水机的磨蚀及防护技术[A];泄水建筑物安全及新材料新技术应用论文集[C];2010年
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3 李新义;红壤土壤腐蚀直接、连续监测技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
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1 李靖宇;杜仕国;施冬梅;曾胜;;红外隐身涂料粘合剂的研究进展[J];表面技术;2009年04期
2 崔锦峰;马永强;杨保平;马宏;郭军红;郑愉;;红外隐身材料的研究现状及发展趋势[J];表面技术;2010年06期
3 陈慧敏;徐国跃;王雅君;李九芬;陈砚朋;;聚氨酯基低红外发射率涂层的力学性能研究[J];材料导报;2011年02期
4 陈砚朋;徐国跃;陈慧敏;郭腾超;秦锐;;铁基合金粉包覆改性及在雷达/红外兼容隐身中的应用[J];材料导报;2011年14期
5 孙国亮;;低红外发射率半导体颜料的制备方法与应用现状[J];电镀与涂饰;2010年09期
6 刘江;沈卫东;宋思洪;李超;;基于高吸水/保水材料的红外隐身技术研究[J];光学与光电技术;2009年05期
7 陈彪;张春元;;红外隐身技术在军事上的应用[J];光学技术;2006年S1期
8 田乃林;红外隐身方法与材料的发展[J];化工进展;2002年04期
9 黄勇;王浚;;基于相干热辐射红外隐身技术的机理研究[J];航空科学技术;2010年01期
10 崔方;沈卫东;张振邦;王培文;;光电复合隐身涂料的实现方法研究[J];红外;2006年06期
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1 刘凌云;红外与雷达波兼容隐身复合涂层的机理研究[D];华中科技大学;2006年
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1 何亮;红外隐身涂料的制备与应用研究[D];安徽理工大学;2011年
2 张驰;隐身涂料的防腐蚀性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 余慧娟;低红外发射率涂层的制备及其耐腐蚀性能的研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 王雅君;低红外发射率涂层的耐腐蚀性能研究[D];南京航空航天大学;2011年
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1 孙兆奇,蔡琪,何玉平,宋学萍;Cu块材及Cu膜的光学常数研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年02期
2 赵稼祥;海湾战争与隐身材料[J];兵器材料科学与工程;1992年10期
3 皮德富,王广民,房红兵;宽波段红外隐形材料研究[J];半导体技术;1996年03期
4 闫建忠,梁成浩,赵志强;有机防腐膜层测试技术研究进展[J];表面技术;1998年02期
5 刘朝辉,罗恩炜;分析防中远红外涂料的要求及研究方向[J];表面技术;1998年05期
6 蒋永锋,李均明,蒋百灵,符长璞;铝合金微弧氧化陶瓷层形成因素的分析[J];表面技术;2001年02期
7 翁小龙,张捷,刘孝会;热红外低辐射率涂料的研制[J];表面技术;2001年04期
8 邱贞慧,彭著良,孙元宝,费逸伟,魏贤勇;现代伪装涂料的研究进展[J];表面技术;2005年01期
9 梁峰;刘宏伟;张鉴清;曹楚南;林海潮;董建梁;;沥青涂层下A3钢腐蚀的交流阻抗研究[J];材料保护;1992年12期
10 周卫东,张光国,刘秀生,钟萍,刘兰轩;自清洁型桥梁长效防蚀耐候涂料的研究[J];材料保护;2004年10期
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1 严伟;热氧化工业纯钛表面硬化层的结构与性能[D];浙江大学;2004年
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8 荆玉龙,张梅,唐淑娟;席夫碱的合成及其在织物用热红外伪装涂料中的应用研究[J];天津工业大学学报;2004年03期
9 汪小舟;周钰明;韩凤俊;薛学佳;;胶原-In_2O_3纳米复合低红外发射率涂料的制备及性能研究[J];涂料工业;2006年08期
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1 王函;徐国跃;翁履谦;王芹;王秀华;;微米级硫化物半导体的红外发射率研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
2 冀志江;金宗哲;梁金生;王静;;铁镁电气石的红外发射率研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
3 王庭慰;程从亮;张其土;;8μm~14μm低红外发射率涂料的研究[A];中国化学会第二届隐身功能材料学术研讨会论文集[C];2004年
4 卢晓蓉;徐国跃;赵毅;汤浩;樊瑞新;杨德仁;;载流子浓度和迁移率对材料红外发射率的影响[A];2002年材料科学与工程新进展(下)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
5 刘海鹰;刁训刚;杨盟;王天民;;磁控溅射制备低红外发射率TiO_2/Ag/TiO_2纳米多层膜研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
6 刘海鹰;刁训刚;杨盟;王天民;;磁控溅射制备低红外发射率TiO_2/Ag/TiO_2纳米多层膜研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
7 单云;周钰明;;明胶接枝改性用于制备红外低发射率涂层的研究[A];第七届全国精细化学品化学学术会议论文集[C];2004年
8 于斌;齐鲁;;红外隐身纤维性能的研究[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
9 黄长庚;张拴勤;徐怡;蒋晓军;;热红外抑制涂层研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
10 曹勇;周钰明;;接枝胶原复合纳米氧化铝锡红外低发射率材料制备与表征[A];第七届全国精细化学品化学学术会议论文集[C];2004年
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1 ;太阳能热水器[N];黑龙江日报;2000年
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1 闫小星;金属/聚氨酯红外低发射率复合涂层界面改性及性能研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 邵春明;低红外发射率涂层(LIREC)的组成结构与性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
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4 高琦;聚吡咯及其复合物红外辐射及微波反射性能研究[D];北京交通大学;2014年
5 冀志江;电气石自极化及应用基础研究[D];中国建筑材料科学研究院;2003年
6 林保平;含硅聚酰亚胺及其复合薄膜的制备与性能[D];东南大学;2005年
7 刘凌云;红外与雷达波兼容隐身复合涂层的机理研究[D];华中科技大学;2006年
8 周建华;介孔碳—金属纳米复合材料的制备及雷达/红外隐身特性[D];南京航空航天大学;2010年
9 黄建平;EB-PVD制备La-CeO_2涂层的微观结构与热辐射性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
10 卢琪;电气石/Al_2O_3复合材料的制备及其红外辐射性能研究[D];中国地质大学(北京);2011年
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1 余慧娟;低红外发射率涂层的制备及其耐腐蚀性能的研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 何岷洪;红外隐身材料的制备及红外发射率性能研究[D];中北大学;2013年
3 李冬琳;低红外发射率橡胶材料的制备及性能研究[D];中北大学;2014年
4 姚银华;过渡元素掺杂ZnO粉末红外发射率的研究[D];西安电子科技大学;2013年
5 陶启宇;红外—激光兼容隐身涂层的制备研究[D];安徽理工大学;2013年
6 李会会;掺杂ZnO粉体的制备和红外发射率的研究[D];西安电子科技大学;2014年
7 苏青林;Al/PS,Al/CdS和铜粒子的制备及红外发射率研究[D];中北大学;2011年
8 颜世韬;掺杂锰酸镧陶瓷制备与性能研究[D];北京交通大学;2010年
9 李杨;SiC和SiC/ZSO复合涂层的氧化与红外发射率特性初探[D];中南大学;2013年
10 孔志强;稀土掺杂ZAO系陶瓷红外发射率及光致发光性能[D];南京航空航天大学;2010年
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