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红外—激光兼容隐身涂层的制备研究

作　者: 陶启宇
导　师: 邢宏龙
学　校: 安徽理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 红外隐身激光隐身兼容隐身聚氨酯粘合剂包覆粒子涂层
分类号: TQ637
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文分别制备了聚碳酸酯基水性聚氨酯黏合剂和三氧化铬包覆铝粒子(Al/Cr2O3)填料,并以该两种物质为主要原料,加入分散剂、增稠剂、流平剂等助剂,制备了红外—激光兼容隐身涂层。以聚碳酸酯二元醇(PCDL)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,二羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,三乙胺为成盐剂,乙二胺为二次扩链剂,采用自乳化法合成了聚碳酸酯基低红外发射率水性聚氨酯。研究了PCDL/IPDI比例、亲水扩链剂、交联剂、中和剂和二次扩链剂对合成水性聚氨酯胶膜红外发射率的影响。采用红外光谱仪、红外发射率测试仪等对聚氨酯的结构和红外性能进行了表征。结果表明：PCDL/IPDI质量比为2.5：1,加入DMPA的量为单体总量的6%,TMP加入量为1.5%,中和度为100%,控制二次扩链剂乙二胺的加入量使得-NH3与-NCO的比例为1.5：1,所合成的乳液黏合剂在8-14μm波段红外基本透明,红外发射率可低至0.825,涂膜物理综合性能良好,可以应用于隐身涂层。以三氯化铬、片状铝粉和氨水为主要原料,采用水热氢氧化物沉淀法制备了氢氧化铬包覆铝粒子,再经高温煅烧制得氧化铬包覆片状铝粒子。研究了包覆粒子中三氧化二铬与铝粉质量比,分散剂分散方式、种类及加入量,反应温度、反应时间、反应pH等对包覆粒子光学性能的影响。采用红外光谱仪、红外发射率测试仪、X-射线衍射仪、可调谐二氧化碳激光器和扫描电镜等对包覆粒子结构和光学性能进行了表征。结果表明：铝粉与三氧化二铬的加入比例为1：1.2,分散剂选择六偏磷酸钠且加入量为铝粉添加量的8%,分散方式采用超声分散,反应温度为60℃,反应时间为4小时,控制反应体系pH=7时,反应体系稳定,片状铝粉被三氧化二铬包覆较为完全,反应制得的包覆粒子经红外发射率和激光反射测量证明具有较低红外发射率和较好的抗激光反射性能,可以作为红外-激光兼容隐身涂料用填料。以三氧化二铬包覆片状铝粉粒子为填料,聚碳酸酯基水性聚氨酯为粘合剂,涂敷于玻璃片上,自然干燥制得涂层。研究了粘合剂、填料及它们的加入量对涂层红外发射率和激光反射性能的影响。采用红外发射率测量仪、可调谐二氧化碳激光器和扫描电镜对涂层在8-14μm红外发射率、10.6μm激光反射性能和涂层结构进行了测试。结果表明：使用的粘合剂较普通水性聚氨酯发射率低,固定粘合剂量,改变填料加入量,涂层在8-14μm波段发射率和10.6μm激光的反射性能都随着包覆粒子的增加而减小,当加入量达到30%时,涂层的红外发射率可以降低至0.688,激光反射能量降至初始入射能量的1%,且涂层综合物理性能良好,达到红外—激光兼容隐身的要求。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-15
引言  15-16
1 文献综述  16-27
  1.1 红外隐身概述  16-20
    1.1.1 红外隐身基本知识  16-17
    1.1.2 红外探测及隐身原理  17-18
    1.1.3 红外隐身方法  18-19
    1.1.4 红外隐身涂层  19-20
  1.2 激光隐身概述  20-24
    1.2.1 激光隐身基本知识  20-21
    1.2.2 激光探测及隐身原理  21-23
    1.2.3 激光隐身方法  23
    1.2.4 激光隐身涂层  23-24
  1.3 红外-激光兼容隐身  24-26
    1.3.1 红外-激光兼容隐身原理  24
    1.3.2 红外-激光兼容隐身涂层  24-26
  1.4 本课题的研究目的、内容和创新点  26-27
    1.4.1 研究目的  26
    1.4.2 研究内容  26
    1.4.3 创新点  26-27
2 碳酸酯基水性聚氨酯粘合剂的制备研究  27-43
  2.1 前言  27
  2.2 实验部分  27-29
    2.2.1 实验药品与仪器  27-28
    2.2.2 实验方法  28-29
  2.3 测试与表征  29-30
    2.3.1 外观  29
    2.3.2 固含量  29
    2.3.3 粘度测定  29
    2.3.4 乳液稳定性测试  29-30
    2.3.5 乳液的成膜性  30
    2.3.6 吸水率测定  30
    2.3.7 红外光谱分析  30
    2.3.8 外发射率测试  30
    2.3.9 热性能分析  30
  2.4 结果与讨论  30-42
    2.4.1 PCDL/IPDI比例对乳液及胶膜性能的影响  30-32
    2.4.2 亲水扩链剂加入量对乳液和胶膜性能的影响  32-33
    2.4.3 交联剂加入量对乳液及胶膜性能的影响  33-34
    2.4.4 中和剂对乳液及胶膜性能的影响  34-36
    2.4.5 二次扩链剂乙二胺加入量对乳液及胶膜性能的影响  36-38
    2.4.6 胶膜的红外光谱分析  38-40
    2.4.7 胶膜的热分析  40-41
    2.4.8 碳酸酯基水性聚氨酯黏合剂与其它黏合剂的红外发射率的比较  41-42
  2.5 本章小结  42-43
3 包覆粒子填料的制备研究  43-57
  3.1 前言  43
  3.2 实验部分  43-44
    3.2.1 实验药品与仪器  43-44
    3.2.2 实验方法  44
  3.3 测试与表征  44-45
    3.3.1 外观  44
    3.3.2 红外光谱分析  44-45
    3.3.3 红外发射率测试  45
    3.3.4 XRD测试  45
    3.3.5 扫描电镜测试  45
  3.4 结果与讨论  45-56
    3.4.1 铝/三氧化二铬比例的选择  45-46
    3.4.2 铝粉分散性能的控制  46-49
    3.4.3 反应条件的选择  49-53
    3.4.4 包覆粒子的红外光谱图  53-54
    3.4.5 包覆粒子的XRD图  54-55
    3.4.6 包覆粒子的SEM图  55-56
    3.4.7 包覆粒子的红外发射率和激光反射性能  56
  3.5 本章小结  56-57
4 红外-激光兼容隐身涂层的制备研究  57-64
  4.1 前言  57
  4.2 实验部分  57-58
    4.2.1 实验药品与仪器  57-58
    4.2.2 红外-激光兼容隐身涂料的制备  58
    4.2.3 红外-激光兼容隐身涂层的制备  58
  4.3 测试与表征  58-59
    4.3.1 外观  58
    4.3.2 涂层的形貌分析  58-59
    4.3.3 红外发射率测试  59
    4.3.4 激光反射性能测试  59
    4.3.5 涂料粘度测试  59
    4.3.6 涂料细度测试  59
  4.4 结果与讨论  59-63
    4.4.1 涂料的配方及技术指标  59-60
    4.4.2 填料加入量对涂层红外发射率的影响  60-61
    4.4.3 填料加入量对涂层激光反射性能的影响  61-62
    4.4.4 涂层表面形貌分析  62-63
  4.5 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-70
致谢  70-71
作者简介及读研期间主要科研成果  71

红外—激光兼容隐身涂层的制备研究

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