1.本發(fā)明屬于高溫隱身材料領(lǐng)域，特別涉及一種表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

2.隱身性能是未來高速飛行器的典型特征，可以顯著提升其生存與突防能力。高速飛行器飛行速度快，嚴(yán)重的氣動加熱導(dǎo)致飛行器表面具有較高的溫度，紅外暴露特性顯著，面臨著嚴(yán)峻的紅外探測與制導(dǎo)武器裝備威脅。同時，為確保高速飛行器的正常工作，具備防隔熱一體化功能的熱防護(hù)系統(tǒng)是高速飛行器表面必不可缺的組成部分，可以起到保持飛行器外形與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，確保內(nèi)部電子系統(tǒng)正常工作等關(guān)鍵作用。因此，使高速飛行器的熱防護(hù)系統(tǒng)具備紅外隱身功能非常必要。高溫紅外隱身涂層具有高溫低紅外發(fā)射率特性，將之涂覆于飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)表面，可以顯著降低其紅外輻射特性，起到紅外隱身的作用。

3.樹脂基防熱復(fù)合材料是目前高速飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)的主要形式，樹脂基復(fù)合材料在熱環(huán)境下的分解、碳化等機(jī)制可以帶走大量的熱，達(dá)到防隔熱效果。但在樹脂基防熱復(fù)合材料表面制備高溫紅外隱身涂層需要解決以下問題：1）樹脂基防熱復(fù)合材料在使用過程中存在高溫分解問題，要求紅外隱身涂層在復(fù)合材料分解時仍然可以牢固的附著在材料表面，不發(fā)生脫落；2）高速飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)部件較大，要求施工工藝簡單，不需要專門的大型設(shè)備，且要具備低成本特性；3）高溫紅外隱身涂料要具備低溫固化特點，防止高溫處理造成樹脂基防熱復(fù)合材料分解；4）為保證環(huán)保性，盡量避免采用含有大量有機(jī)溶劑的原料和常壓噴涂工藝，并且原料中盡量避免含鉛等重金屬原料的采用。

4.目前現(xiàn)有技術(shù)仍無法較好地解決以上問題，需要提出新的方案解決樹脂基防熱復(fù)合材料表面高溫紅外隱身涂層及其制備問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的在于提供一種表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料及其制備方法，從而克服背景技術(shù)中提到的不足與缺陷。

6.為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料，所述樹脂基防熱復(fù)合材料中纖維主要成分為氧化物，所述纖維為高硅氧纖維、石英纖維、鋁硅酸鹽纖維或玄武巖纖維，樹脂基體為酚醛、硅樹脂的一種或混合物，空心微珠為添加劑；所述高溫紅外隱身涂層以貴金屬為低發(fā)射率填料，無鉛玻璃為粘結(jié)劑，無鉛玻璃軟化點溫度為400~1100℃。樹脂基防熱復(fù)合材料在高溫條件下可以通過樹脂基體的分解帶走熱量起到防隔熱的作用；高溫紅外隱身涂層中貴金屬低發(fā)射率填料具有高溫抗氧化和低發(fā)射率特性，涂層中玻璃相在使用溫度高溫環(huán)境下可以快速熔融，具有高粘度特性，并可以對復(fù)合材料表面實現(xiàn)有效封填，且玻璃相可以與復(fù)合材料的氧化物纖維發(fā)生燒結(jié)，使涂層附著于復(fù)合材料表面而不脫落。

7.優(yōu)選的，上述表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料中，所述樹脂基防熱復(fù)合材料密度為0.4~1.5g/cm3，所述空心微珠的密度為0.1~0.6g/cm3、粒徑為20~100μm，在所述樹脂基防熱復(fù)合材料中的體積含量不大于20%。

8.優(yōu)選的，上述表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料中，所述高溫紅外隱身涂層中貴金屬為銀或銀鈀合金，貴金屬在涂層中的質(zhì)量含量為80~95%，所述高溫紅外隱身涂層厚度為5~20μm。

9.一種上述的表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）采用樹脂基復(fù)合材料成型工藝制備樹脂基防熱復(fù)合材料，對樹脂基防熱復(fù)合材料的待涂覆涂層面進(jìn)行打磨粗化處理；（2）采用絲網(wǎng)印刷或者刷涂工藝將高溫紅外隱身涂料涂覆于樹脂基防熱復(fù)合材料表面，經(jīng)干燥獲得高溫紅外隱身涂層。

10.優(yōu)選的，上述制備方法中，所述步驟（2）中，干燥溫度為120~150℃，時間為20~30min。

11.優(yōu)選的，上述制備方法中，所述步驟（2）中，高溫紅外隱身涂料是由以下方法制備而成：將經(jīng)熔煉、水冷、球磨后的玻璃粉過200~400目篩，然后將玻璃粉與貴金屬粉末采用行星式重力混料機(jī)混合均勻，再與有機(jī)載體混合均勻后，采用三輥研磨機(jī)研磨，即得到高溫紅外隱身涂料。

12.優(yōu)選的，上述制備方法中，有機(jī)載體主要由松油醇、二乙二醇二丁醚、鄰苯二甲酸二丁酯、乙基纖維素組成，高溫紅外隱身涂料中有機(jī)載體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~25%。

13.與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：1. 本發(fā)明的表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料以高溫抗氧化和低發(fā)射率特性的貴金屬為低發(fā)射率填料，無鉛玻璃為粘結(jié)劑的高溫紅外隱身涂層體系，該涂層中玻璃相在中低熱流高溫環(huán)境下可以快速熔融，并且由于玻璃熔體具有較高的粘度和一定流動性，可以完成對分解復(fù)合材料表面的有效封填，且玻璃熔體可以與復(fù)合材料中的氧化物纖維發(fā)生燒結(jié)而牢固的附著于材料表面，在中低熱流密度環(huán)境下不會由于復(fù)合材料的分解造成高溫紅外隱身涂層的脫落與剝離。

14.3. 本發(fā)明中的復(fù)合材料制備方法中高溫紅外隱身涂層的制備采用較為簡單的涂料涂覆工藝，工藝與設(shè)備簡單，可制備大型構(gòu)件，可用于中低熱流密度環(huán)境高速飛行器，提高其紅外隱身性能。

15.4. 本發(fā)明避免了大量化學(xué)溶劑和鉛等重金屬原料的使用，環(huán)保性好，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

16.圖1是本發(fā)明實施例1中打磨粗化處理后的樹脂基防熱復(fù)合材料照片。

17.圖2是本發(fā)明實施例1中制備的高溫紅外隱身涂層照片。

18.圖3是本發(fā)明實施例1中表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基復(fù)合材料經(jīng)過800℃

?

10min熱考核后照片。

19.圖4是本發(fā)明實施例2中打磨粗化處理后的樹脂基防熱復(fù)合材料照片。

20.圖5是本發(fā)明實施例2中制備的高溫紅外隱身涂層照片。

21.圖6是本發(fā)明實施例2中表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基復(fù)合材料經(jīng)過800℃

?

10min熱考核后照片。

具體實施方式

22.下面對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實施方式的限制。

23.實施例1一種表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料，樹脂基防熱復(fù)合材料以石英纖維縫合織物為增強(qiáng)體，樹脂基體為酚醛樹脂，空心微珠為添加劑，樹脂基防熱復(fù)合材料密度為1.41g/cm3，空心微珠的密度為0.35g/cm3、粒徑為30μm，空心微珠在樹脂基防熱復(fù)合材料中的體積含量為5%；高溫紅外隱身涂層以銀為低發(fā)射率填料，銀在涂層中的質(zhì)量含量為90%，粘結(jié)劑為bao

?

b2o3?

zno體系無鉛低熔點玻璃，玻璃軟化點溫度為530℃。高溫紅外隱身涂層厚度為6μm。

24.本實施例還提供表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）采用樹脂基復(fù)合材料成型工藝制備樹脂基防熱復(fù)合材料，對樹脂基防熱復(fù)合材料的待涂覆涂層面進(jìn)行打磨粗化處理，打磨粗化處理后的樹脂基防熱復(fù)合材料如圖1所示；（2）采用絲網(wǎng)印刷工藝將高溫紅外隱身涂料涂覆于樹脂基防熱復(fù)合材料表面，經(jīng)150℃、30min干燥獲得高溫紅外隱身涂層（見圖2）。

25.高溫紅外隱身涂料是由以下方法制備而成：將經(jīng)熔煉、球磨后的玻璃粉過200~400目篩，然后將玻璃粉與銀粉末混合均勻，最后與有機(jī)載體混合均勻并研磨，即得到高溫紅外隱身涂料，有機(jī)載體主要由松油醇、二乙二醇二丁醚、鄰苯二甲酸二丁酯、乙基纖維素組成，高溫紅外隱身涂料中有機(jī)載體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。

26.本實施例制備的復(fù)合材料中高溫紅外隱身涂層與樹脂基防熱復(fù)合材料表面具有較好的結(jié)合，紅外發(fā)射率為0.25。圖3為經(jīng)過800℃、10min空氣環(huán)境熱震考核后復(fù)合材料照片，熱考核后基材出現(xiàn)了約為26%的熱失重，但高溫紅外隱身涂層完整，無明顯開裂、脫落等現(xiàn)象，考核后紅外發(fā)射率未發(fā)生明顯變化，說明樹脂基防熱復(fù)合材料表面制備的高溫紅外隱身涂層表現(xiàn)出優(yōu)良的耐熱、低發(fā)射率和與基材的強(qiáng)結(jié)合特性。

27.實施例2一種表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料，樹脂基防熱復(fù)合材料以石英纖維針刺件為增強(qiáng)體，樹脂基體為酚醛樹脂，空心微珠為添加劑，樹脂基防熱復(fù)合材料密度為0.42g/cm3，空心微珠的密度為0.4g/cm3、粒徑為30μm，空心微珠在樹脂基防熱復(fù)合材料中的體積含量為8%；高溫紅外隱身涂層以銀為低發(fā)射率填料，銀在涂層中的質(zhì)量含量為92%，粘結(jié)劑為bao

?

b2o3?

zno體系無鉛低熔點玻璃，玻璃軟化點溫度為580℃。高溫紅外隱身涂層厚度為12μm。

28.本實施例還提供表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）采用樹脂基復(fù)合材料成型工藝制備樹脂基防熱復(fù)合材料，對樹脂基防熱復(fù)合材料的待涂覆涂層面進(jìn)行打磨粗化處理，打磨粗化處理后的樹脂基防熱復(fù)合材料如圖4所示；（2）采用刷涂工藝將高溫紅外隱身涂料涂覆于樹脂基防熱復(fù)合材料表面，經(jīng)120℃、30min干燥獲得高溫紅外隱身涂層（見圖5）。

29.高溫紅外隱身涂料是由以下方法制備而成：將經(jīng)熔煉、球磨后的玻璃粉過200~400目篩，然后將玻璃粉與銀粉末混合均勻，最后與有機(jī)載體混合均勻并研磨，即得到高溫紅外隱身涂料，有機(jī)載體主要由松油醇、二乙二醇二丁醚、鄰苯二甲酸二丁酯、乙基纖維素組成，高溫紅外隱身涂料中有機(jī)載體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%。

30.本實施例制備的復(fù)合材料中高溫紅外隱身涂層與樹脂基防熱復(fù)合材料表面具有較好的結(jié)合，紅外發(fā)射率為0.22。圖6為經(jīng)過800℃、10min空氣環(huán)境熱震考核后的復(fù)合材料照片，熱考核后基材出現(xiàn)了約為11%的熱失重，但高溫紅外隱身涂層完整，無明顯開裂、脫落等現(xiàn)象，考核后紅外發(fā)射率未發(fā)生明顯變化，說明樹脂基防熱復(fù)合材料表面制備的高溫紅外隱身涂層表現(xiàn)出優(yōu)良的耐熱、低發(fā)射率和與基材的強(qiáng)結(jié)合特性。

31.前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。技術(shù)特征：

1.一種表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料，其特征在于，所述樹脂基防熱復(fù)合材料中纖維主要成分為氧化物，所述纖維為高硅氧纖維、石英纖維、鋁硅酸鹽纖維或玄武巖纖維，樹脂基體為酚醛、硅樹脂的一種或混合物，空心微珠為添加劑；所述高溫紅外隱身涂層以貴金屬為低發(fā)射率填料，無鉛玻璃為粘結(jié)劑，無鉛玻璃軟化點溫度為400~1100℃。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料，其特征在于，所述樹脂基防熱復(fù)合材料密度為0.4~1.5g/cm3，所述空心微珠的密度為0.1~0.6g/cm3、粒徑為20~100μm，所述空心微珠在所述樹脂基防熱復(fù)合材料中的體積含量不大于20%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料，其特征在于，所述高溫紅外隱身涂層中貴金屬為銀或銀鈀合金，貴金屬在涂層中的質(zhì)量含量為80~95%，所述高溫紅外隱身涂層厚度為5~20μm。4.一種如權(quán)利要求1~3中任一項所述的表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）采用樹脂基復(fù)合材料成型工藝制備樹脂基防熱復(fù)合材料，對樹脂基防熱復(fù)合材料的待涂覆涂層面進(jìn)行打磨粗化處理；（2）采用絲網(wǎng)印刷或者刷涂工藝將高溫紅外隱身涂料涂覆于樹脂基防熱復(fù)合材料表面，經(jīng)干燥獲得高溫紅外隱身涂層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，干燥溫度為120~150℃，時間為20~30min。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，高溫紅外隱身涂料是由以下方法制備而成：將經(jīng)熔煉、水冷、球磨后的玻璃粉過200~400目篩，然后將玻璃粉與貴金屬粉末采用行星式重力混料機(jī)混合均勻，再與有機(jī)載體混合均勻后，采用三輥研磨機(jī)研磨，即得到高溫紅外隱身涂料。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，有機(jī)載體主要由松油醇、二乙二醇二丁醚、鄰苯二甲酸二丁酯、乙基纖維素組成，高溫紅外隱身涂料中有機(jī)載體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~25%。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及高溫隱身材料領(lǐng)域，具體公開了一種表面涂覆高溫紅外隱身涂層的樹脂基防熱復(fù)合材料及其制備方法，樹脂基防熱復(fù)合材料以高硅氧纖維、石英纖維、鋁硅酸鹽纖維或玄武巖氧化物纖維為增強(qiáng)體，樹脂基體為酚醛、硅樹脂的一種或混合物，空心微珠為樹脂基體中添加劑；高溫紅外隱身涂層以貴金屬為低發(fā)射率填料，無鉛玻璃為粘結(jié)劑，玻璃軟化點溫度為400~1100℃。本發(fā)明的復(fù)合材料具備好的防隔熱性和紅外隱身性，復(fù)合材料表面的高溫紅外隱身涂層中玻璃相在中低熱流高溫環(huán)境下可以快速熔融，對分解復(fù)合材料表面有效封填，且玻璃熔體與復(fù)合材料中的氧化物纖維發(fā)生燒結(jié)而牢固的附著于材料表面，不會由于復(fù)合材料的分解造成涂層的脫落與剝離。的脫落與剝離。

技術(shù)研發(fā)人員：劉海韜 黃文質(zhì) 孫遜 甘霞云

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.01.29

技術(shù)公布日：2021/6/7