專利名稱：納米吸波復(fù)合涂料組合物及其制備和噴涂方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料，特別適用納米吸波復(fù)合涂料組合物及其制備和噴涂方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)在吸波材料方面已投入了大量的人力和資金，取得了一定的成果，但在軍事、航天等領(lǐng)域我國(guó)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家仍有很大差距，急需解決性能優(yōu)良的吸波材料。
吸波材料的研究國(guó)外發(fā)展很快，從20世紀(jì)70～80年代起，美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家投入了大量的精力從事該向研究，并取得了顯著成果。90年代以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家也將其技術(shù)作為競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略中優(yōu)先發(fā)展的新技術(shù)。
在電磁波防護(hù)領(lǐng)域需求迅增。電磁波已被列為空氣污染、水污染、噪音污染之后的第四大污染源。我國(guó)國(guó)家環(huán)保總局1999年5月7日正告各界電磁波輻射對(duì)機(jī)體(人體)有害，國(guó)標(biāo)號(hào)為GB8702-88，將電磁輻射納入了環(huán)保法制管理軌道。國(guó)家對(duì)電磁輻射防護(hù)明確規(guī)定了職業(yè)照射導(dǎo)出限值，電磁輻射的功率密度不能超過(guò)20μW/cm2；在生活環(huán)境中，電磁輻射的功率密度不能超過(guò)40μW/cm2。
美國(guó)、英國(guó)、日本、加拿大、瑞典、德國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家從三、四十年代就開始進(jìn)行特種防護(hù)織物的研究，到了八十年代，美國(guó)北美航空公司研制為保護(hù)生物力量防止雷達(dá)探測(cè)被發(fā)現(xiàn)的防護(hù)衣和頭盔。到九十年代初期，發(fā)達(dá)國(guó)家為防止家用電器的輻射危害，諸如微波爐、電磁灶、電腦、電熱毯、吸塵器等對(duì)人體特別是對(duì)孕婦及少年兒童的影響，掀起了“主婦”穿屏蔽圍裙、屏蔽大褂以及青少年穿屏蔽馬甲，屏蔽西服的熱潮。到九十年代中期，日本率先研制成功金屬化材料，在普通材料基礎(chǔ)上進(jìn)行硫化物處理，國(guó)內(nèi)主要以鍍膜屏蔽織物據(jù)多，將納米鎳系、銅系屏蔽涂料涂刷在紡織品上形成屏蔽層，軍用屏蔽室往往需要用厚達(dá)3公分左右的鋼板制造，1950年，美國(guó)頒布了大功率電磁輻射對(duì)人體健康造成危害的首例報(bào)道。聯(lián)合國(guó)在1969年的人類環(huán)境會(huì)議上，將電磁輻射列入“被控制的空氣污染物”，正式確認(rèn)電磁污染的存在及危害對(duì)電磁波輻射的控制相繼被納入一些國(guó)家法制管理和環(huán)境保護(hù)的范圍。我國(guó)1999年環(huán)?？偩终娓鹘珉姶挪ㄝ椛鋵?duì)機(jī)體(人體)有害，國(guó)標(biāo)號(hào)為GB8702-88，將電磁輻射納入了環(huán)保法制管理軌道。
世界衛(wèi)生組織還認(rèn)為，癌癥、行為改變、記憶力減退與喪失、神經(jīng)衰弱、白血病、腦瘤、心血管疾病、白內(nèi)障、免疫功能降低、生殖力減退、孕婦流產(chǎn)等疾病均與電磁輻射有關(guān)。
我國(guó)手機(jī)用戶已達(dá)1.23億人，電腦擁有量達(dá)9700萬(wàn)臺(tái)，各種電子、電氣設(shè)備、家用電器也以很高的速度增長(zhǎng)。我國(guó)已經(jīng)像工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家那樣，快速地出現(xiàn)電磁環(huán)境復(fù)雜、電磁頻譜擁擠、電磁危害日趨嚴(yán)重等問(wèn)題。如微波中繼塔或高壓輸電線周圍，甚至家用電器附近及計(jì)算機(jī)終端等設(shè)備周圍，都可能產(chǎn)生電磁波的非離子化輻射。據(jù)歐美及日本等國(guó)就電磁波對(duì)人體的影響研究表明，受電磁波輻射后，人體的免疫力下降，白血病發(fā)病率高出3.8倍。另外大腦分泌腺松果體受電磁波輻射后，正常分泌的荷爾蒙會(huì)大大減少，而荷爾蒙能抑制腫瘤細(xì)胞的產(chǎn)生。電磁波的輻射還會(huì)引起諸多疾病，如老年癡呆、腦瘤、皮膚癌，影響生育等。電腦、電視機(jī)產(chǎn)生的輻射對(duì)孕婦及胎兒的影響更為嚴(yán)重，容易產(chǎn)生怪胎、胎兒畸形等。所以，電磁波防護(hù)、屏蔽等問(wèn)題的解決已迫在眉睫。特別是軍用、航天、信息安全等領(lǐng)域?qū)﹄姶挪ǖ钠帘我蟾摺＿@樣對(duì)高性能屏蔽、高性能吸波材料的需求將迅速增加。防止電磁波輻射污染，加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)已經(jīng)不僅僅是從事專業(yè)技術(shù)與生產(chǎn)作業(yè)人員的防護(hù)措施，而是已成為全民，特別是大中城市、工業(yè)化發(fā)展地區(qū)人人需要重視的大事。其中以下群體更應(yīng)該積極采取個(gè)體防護(hù)措施1.平均每天連續(xù)操作電腦、終端顯視器(特別是未經(jīng)防電磁輻射處理的顯視器)3小時(shí)以上人員(特別是中小學(xué)生)；2.居住或工作在變電站、廣播電臺(tái)、電視臺(tái)、無(wú)線雷達(dá)站、高壓線、電磁波發(fā)射塔附近的居民及工作人員；3.配有心臟起搏器的患者；4.經(jīng)常使用電子儀器設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、現(xiàn)代化辦公設(shè)備的人員；5.經(jīng)常使用微波爐的家庭主婦；6.在現(xiàn)代化辦公工作環(huán)境中的孕婦。
通過(guò)上述分析，電磁污染對(duì)人的生命威脅較大，而現(xiàn)有的防護(hù)材料又存在附著力差，透氣性差，不耐洗滌，質(zhì)地較硬。屏蔽效果主要以反射為主。引起二次電磁污染，推廣前景等方面均受到制約。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有吸收頻帶寬、吸收率高、反射小，不引起二次電磁污染的，生產(chǎn)工藝筒便，成本低，噴涂物表面結(jié)合牢度強(qiáng)的納米吸波復(fù)合涂料組合物。
本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提供一種制備納米吸波復(fù)合涂料組合物的方法及其涂料的噴涂方法。
實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣解決的包括甲基異丁基甲酮，乙二醇丁醚，正丁醇，樹脂，納米碳化硅，納米鎳，碳黑，其特征在于還包括由甲基異丁基甲酮、乙二醇丁醚、正丁醇組成溶劑組合物，其質(zhì)量比為甲基異丁基甲酮∶乙二醇丁醚∶正丁醇＝(3.5～4.5)∶(2.5～1.8)∶(0.8～1.5)；由溶劑、樹脂組成樹脂溶解液，其質(zhì)量比為溶劑∶樹脂＝(55％～60％)∶(40％～55％)；由樹脂溶解液、碳黑組成底層碳黑噴涂組合物，其質(zhì)量比為(75％～85％)∶(15％～25％)；由樹脂溶解液，β納米碳化硅、納米鎳組成表層吸波復(fù)合涂料組合物，其質(zhì)量比為樹脂溶解液∶β納米碳化硅∶納米鎳＝(50％～91％)∶(8～48％)∶(0.8～9％)。納米吸波復(fù)合涂料組合物的制備方法，按以下步驟進(jìn)行①、溶劑的配制按權(quán)利要求1所述質(zhì)量比例稱取甲基異丁基甲酮、乙二醇丁醚、正丁醇攪拌均勻配制成溶劑；②、樹脂溶解液的配制按權(quán)利要求1所述質(zhì)量比例稱取溶劑與樹脂，將樹脂勻速、緩慢的添加到溶劑中，用強(qiáng)力攪拌器加熱攪拌，(60～80℃)下冷凝回流(30min～60min)，其樹脂溶解液為均勻透明體即可；③、底層碳黑噴涂組合物的配制按權(quán)利要求1所述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液與碳黑攪拌均勻配制成底層碳黑噴涂涂料溶液，封存待用；④、表層吸波復(fù)合涂料組合物的配制按權(quán)利要求1所述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液、炭化硅、納米鎳；a.將溶解后的樹脂溶液按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中；b.將納米炭化硅、納米鎳按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中，用玻璃棒初步攪拌均勻；c.球磨速度400r/h、時(shí)間50min～80min；d.倒出球磨好的液體即為表層吸波復(fù)合涂料溶液、封存待用。
10、一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物的噴涂方法，依次按以下步驟進(jìn)行①、清洗被噴物表面；②、底層涂料噴涂將被噴物表面清洗干凈后，用噴槍將底層涂料溶液均勻噴涂在被噴物體表面，噴涂厚度為30μm；③、將吸波涂料溶液用噴槍均勻噴到底層涂料表面上，根據(jù)吸波性能與反射損耗的不同要求，表層噴涂1～5層，每層厚度30μm。
④、經(jīng)上述噴涂后，即可形成具有吸波的產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有吸收頻帶寬，不引起二次電磁污染的，生產(chǎn)工藝筒便，成本低，噴涂物表面結(jié)合牢度強(qiáng)，電磁波吸收率高、反射率低、不產(chǎn)生二次污染，是良好的吸波涂料，具有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。廣泛用在軍工、軍裝、航天、航海、軍事設(shè)施隱身、移動(dòng)電話、對(duì)講機(jī)、微波爐、廣播電視塔、建筑物內(nèi)外墻、通訊電纜和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，尤其在軍事上應(yīng)用更具有顯著的效果。
技術(shù)指標(biāo)1.屏蔽范圍400MHZ～20GHZ2.散射參數(shù)S110.3～0.7S220.2～0.9S120.6～0.83.功率反射率RP3％～95％4.功率透射率TP3％～8％5.功率吸收率AP8～5 0％6.電磁衰減 26.2dB～-3.23dB
圖1為本發(fā)明工藝流程圖；圖2為本發(fā)明微波衰減原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
附圖為本發(fā)明的實(shí)施例。
下面結(jié)合附對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明參照?qǐng)D1所示為本發(fā)明工藝流程，其步驟為第一步，溶劑1的配制
按權(quán)利要求1所述質(zhì)量比例稱取甲基異丁基甲酮、乙二醇丁醚、正丁醇攪拌均勻配制成溶劑；溶劑組合物按質(zhì)量比由甲基異丁基甲酮∶乙二醇丁醚∶正丁醇＝(3.7～4.2)∶(2.3～1.9)∶(0.9～1.3)組成溶劑；第二步，樹脂溶解液2的配制溶劑、樹脂組成樹脂溶解液，其質(zhì)量比為溶劑∶樹脂＝(55％～60％)∶(40％～55％)，將樹脂勻速、緩慢的添加到溶劑中，用強(qiáng)力攪拌器加熱攪拌，(60～80℃)下冷凝回流(30min～60min)，其樹脂溶解液為均勻透明體即可；第三步、底層碳黑噴涂組合物4的配制由樹脂溶解液、碳黑組成底層碳黑噴涂組合物，其質(zhì)量比為(75％～85％)∶(15％～25％)的組合物攪拌均勻配制成底層碳黑噴涂涂料溶液，封存待用；第四步、表層吸波復(fù)合涂料組合物3的配制按下述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液，β納米碳化硅、納米鎳組成表層吸波復(fù)合涂料組合物，其質(zhì)量比為樹脂溶解液∶β納米碳化硅∶納米鎳＝(50％～91％)∶(8～48％)∶(0.8～9％)；a.將溶解后的樹脂溶液按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中；b.將納米炭化硅、納米鎳按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中，用玻璃棒初步攪拌均勻；c.球磨速度400r/h、時(shí)間50min～80min；d.倒出球磨好的液體即為表層吸波復(fù)合涂料溶液、封存待用。
納米吸波復(fù)合涂料組合物的噴涂方法，依次按以下步驟進(jìn)行第五步、清洗被噴物表面5；第六步、底層涂料6噴涂將被噴物表面清洗干凈后，用噴槍將底層涂料溶液均勻噴涂在被噴物體表面，噴涂厚度為30μm；第七步、將吸波涂料7溶液用噴槍均勻噴到底層涂料6表面上，根據(jù)吸波性能與反射損耗的不同要求，表層噴涂1～5層，每層厚度30μm；
第八步、經(jīng)上述噴涂后，即可形成具有吸波的產(chǎn)品8。
基礎(chǔ)原理納米材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)引起的量子尺寸效應(yīng)及隧道效應(yīng)，在一定尺寸范圍導(dǎo)致它產(chǎn)生良好的吸波性能。
電磁波屏蔽的目的主要有兩個(gè)方面一是控制內(nèi)部輻射區(qū)域的電磁場(chǎng)，不使其越出某一區(qū)域；二是防止外來(lái)的輻射進(jìn)入某一區(qū)域。電磁波可看成是由電場(chǎng)分量E和磁場(chǎng)分量H有機(jī)疊加而成的平面波。電磁波的屏蔽主要依靠屏蔽體的反射、吸收作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。在高頻條件下，屏蔽體表面產(chǎn)生渦流、渦流產(chǎn)生反磁場(chǎng)來(lái)抵消原干擾磁場(chǎng)，同時(shí)產(chǎn)生熱損耗。
電磁波在遇到屏蔽后，發(fā)生迸射、吸收、反射、折射等多種現(xiàn)象，總的電磁波屏蔽效能SE應(yīng)為電磁波被屏蔽物反射損耗R，吸收損耗A，內(nèi)部分射損耗B的總和，即SE＝R+A+BA＝1.7d√f/eR＝(Z0-Z1)/(Z0+Z1)＝50+10Log(ρ·f)-1式中Z0＝(μ0/ε0)1/2Z1＝(μ1/ε1)1/2μ0和μ1——自由空間和吸波材料的磁導(dǎo)率；ε0和ε1——自由空間和吸波材料的介電常數(shù)。
ρ屏蔽物體積電阻率(Ω·cm)f頻率(MHz)d屏蔽層厚度(cm)為了不產(chǎn)生反射，反射系數(shù)必須為零。即滿足Z0＝Z1或μ0/ε0＝μ1/ε1，這就是理想吸波材料阻抗匹配原理。由于現(xiàn)實(shí)材料的μ常小于μ0而ε大于ε0，很難滿足上述要求，因而本項(xiàng)目中采用阻抗?jié)u變過(guò)渡的方法來(lái)近似地達(dá)到阻抗匹配。
由公式可以看出，當(dāng)f和d一定時(shí)，ρ值決定了屏蔽層導(dǎo)電性能，而SE值越高，屏蔽效果越好。納米微粒的表面原子數(shù)與粒子總原子數(shù)之比大體與α/γ成正比，(γ為粒子半徑，α為原子半徑)，納米粒子的表面原子存在大量的懸掛鍵和晶格畸變，具有較大的活性。納米粒子粒度越小，其表面原子就越多，其物理化學(xué)活性就越大。從吸波機(jī)理角度來(lái)說(shuō)，吸波材料可分為導(dǎo)電型和導(dǎo)磁型兩類。所謂導(dǎo)電型吸波材料，即當(dāng)吸波材料受到外界磁場(chǎng)感應(yīng)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流又產(chǎn)生與外界磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，從而與外界磁場(chǎng)相抵消，達(dá)到對(duì)外界電磁場(chǎng)的屏蔽作用。導(dǎo)磁型吸波材料則是通過(guò)磁滯損耗和鐵磁共振損耗而大量吸收電磁波的能量，并將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能。納米材料由晶相和非晶相組成，對(duì)于雙相軟磁材料在材料內(nèi)部出現(xiàn)不利于疇壁運(yùn)動(dòng)的雜散磁化，使得磁損耗增加，隨磁損耗的增加會(huì)導(dǎo)致材料對(duì)電磁波吸收損耗的增強(qiáng)，宏觀反映材料的電磁參量增大，這就是粒徑小的納米材料的磁損耗大于粒徑大的納米材料的磁損耗的物理本質(zhì)。納米材料的吸波能力隨頻率的增加而增加，主要是由于磁潰損耗，渦流損耗等損耗方式有隨頻率的增加而增大的特性所致。
納米材料是指材料組分的特征尺寸在1-100nm范圍的材料。當(dāng)一個(gè)微粒的尺寸小到納米量級(jí)時(shí)，它的微觀結(jié)構(gòu)和性能既不同于原子、分子的微觀體系，也不同于顯示本特征性質(zhì)的大顆粒材料宏觀體系，而是介于二者之間的一個(gè)過(guò)渡體系。納米微粒尺寸小，比表面積大，具有很高的表面能，從而對(duì)其化學(xué)性質(zhì)有很大影響。實(shí)驗(yàn)證明，粒子分散度提高到一定程度后，隨著粒子直徑的減小，位于粒子表面的原子數(shù)與總原子數(shù)的比值急劇增大，當(dāng)粒徑降為5nm時(shí)，表面原子所占比例可達(dá)50％。由于表面原子數(shù)增加，微粒內(nèi)原子數(shù)減少，使能帶中的電子能級(jí)發(fā)生分裂，分裂后的能級(jí)間隔正處于微波的能量范圍內(nèi)(1×12-2-1×10-5eV)，從而導(dǎo)致新的吸波通道。納米材料由于其自身結(jié)構(gòu)上的特征而具有小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)，因而與同組分的常規(guī)材料相比，在催化、光學(xué)、磁性、力學(xué)等方面具有許多奇異的性能，在電磁波吸收方面顯示出很好的發(fā)展前景。
電磁波在通訊、航天工業(yè)、軍事、生活民用等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)電磁波從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射、折射、繞射和散射、吸收等現(xiàn)象，所謂防電磁波性能，是指當(dāng)電磁波射向某一屏蔽材料時(shí)有較大的傳輸衰減；從而達(dá)到使電磁波高吸收衰減的效果。
傳輸衰減可用圖2所示，電磁波發(fā)射源發(fā)射電磁波，當(dāng)電磁波傳輸?shù)酵苛媳砻鏁r(shí)，一部分被反射，反射角為-175°，一部分被吸收轉(zhuǎn)化為其他能量，一部分穿透涂料，電磁波射出角度為-34.8，涂料具有屏蔽性能，其屏蔽性能與ε(介電常數(shù))；ρ(電阻率)；f(頻率Hz)；μ(相對(duì)導(dǎo)磁)；α/γ(γ為粒子半徑，α為原子半徑)密切相關(guān)；即與涂料中的吸波元含量、納米粒子尺寸大小、涂料電阻率、介電常數(shù)、涂層厚度密切相關(guān)，不同的含量和厚度具有不同的屏蔽性能。
材料要求①β-SiC、Ni納米β-SiC、Ni粒徑選擇為d＜100nm(純度99％)。因?yàn)榱讲煌?，比表面積、外露自由電子差異很大，對(duì)吸波性能影響很大。因而是吸波涂料的關(guān)鍵技術(shù)。
②涂料黏合樹脂涂料用黏合樹脂根據(jù)不同場(chǎng)合使用的要求選擇不同的樹脂，本發(fā)明使用B133樹脂。
③碳黑選擇粒徑300目，型號(hào)VULCAN XC72。
SiC、Ni納米子粒徑與涂料的吸波性能研究非常重要，只有選擇準(zhǔn)的粒子尺寸，才能使涂料在吸收電磁波方面顯示出很好的性能。本發(fā)明選用納米SiC、Ni的粒徑d＜100nm。
SiC、Ni納米子粒徑不同，則吸波性能不同，當(dāng)f和d一定時(shí)，ρ值決定了屏蔽層導(dǎo)電性能，而SE值越高，屏蔽效果越好。納米微粒的表面原子數(shù)與粒子總原子數(shù)之比大體與α/γ成正比，(γ為粒子半徑，α為原子半徑)，納米粒子的表面原子存在大量的懸掛鍵和晶格畸變，具有較大的活性。納米粒子粒度越小，其表面原子就越多。其物理化學(xué)活性就越大。從吸波機(jī)理角度來(lái)說(shuō)，吸波材料可分為導(dǎo)電型和導(dǎo)磁型兩類。所謂導(dǎo)電型吸波材料，即當(dāng)吸波材料受到外界磁場(chǎng)感應(yīng)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流又產(chǎn)生與外界磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，從而與外界磁場(chǎng)相抵消，達(dá)到對(duì)外界電磁場(chǎng)的屏蔽作用。導(dǎo)磁型吸波材料則是通過(guò)磁滯損耗和鐵磁共振損耗而大量吸收電磁波的能量，并將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能。
納米材料由晶相和非晶相組成，對(duì)于雙相軟磁材料在材料內(nèi)部出現(xiàn)不利于疇壁運(yùn)動(dòng)的雜散磁化，使得磁損耗增加，隨磁損耗的增加會(huì)導(dǎo)致材料對(duì)電磁波吸收損耗的增強(qiáng)，宏觀反映材料的電磁參量增大。這就是粒徑小的納米材料的磁損耗大于粒徑大的納米材料的磁損耗的物理本質(zhì)。納米材料的吸波能力隨頻率的增加而增加，主要是由于磁潰損耗，渦流損耗等損耗方式有隨頻率的增加而增大的特性所致。
納米材料是指材料組分的特征尺寸在1-100nm范圍的材料。當(dāng)一個(gè)微粒的尺寸小到納米量級(jí)時(shí)，它的微觀結(jié)構(gòu)和性能既不同于原子、分子的微觀體系，也不同于顯示本特征性質(zhì)的大顆粒材料宏觀體系，而是介于二者之間的一個(gè)過(guò)渡體系。納米微粒尺寸小，比表面積大，具有很高的表面能，從而對(duì)其化學(xué)性質(zhì)有很大影響。實(shí)驗(yàn)證明，粒子分散度提高到一定程度后，隨著粒子直徑的減小，位于粒子表面的原子數(shù)與總原子數(shù)的比值急劇增大，當(dāng)粒徑降為5nm時(shí)，表面原子所占比例可達(dá)50％。由于表面原子數(shù)增加，微粒內(nèi)原子數(shù)減少，使能帶中的電子能級(jí)發(fā)生分裂，分裂后的能級(jí)間隔正處于微波的能量范圍內(nèi)(1×12-2-1×10-5eV)，從而導(dǎo)致新的吸波通道。納米材料由于其自身結(jié)構(gòu)上的特征而具有小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)，因而與同組分的常規(guī)材料相比，在催化、光學(xué)、磁性、力學(xué)等方面具有許多奇異的性能。
③兼具納米導(dǎo)電和導(dǎo)磁性能的寬頻帶屏蔽吸波涂料工藝配方經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，制定生產(chǎn)納米SiC/Ni吸波涂料工藝配方、生產(chǎn)工藝流程。β-SiC、Ni含量不同，吸波性能影響非常大，因而本項(xiàng)目是在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上確定了合理的配方，利用納米粒子大的比表面效應(yīng)和電子隧道效應(yīng)使電磁波通過(guò)涂料時(shí)大部分被吸收阻隔，從而達(dá)到使電磁波高吸收低反射的效果，可做成各種寬帶高性能吸波屏蔽產(chǎn)品。
④納米β-SiC、Ni的分散和溶解技術(shù)⑤噴涂工藝、噴涂方法直接影響吸波性能，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，本項(xiàng)目采用底層和表層分別噴涂的方法，底層和表面采用不同的涂料，根據(jù)不同吸波要求表層噴涂不同的噴涂層數(shù)。
⑥納米β-SiC、Ni與被噴涂物表面的結(jié)合牢度技術(shù)。
納米粒子β-SiC、Ni的粒徑與涂料的吸波性能研究非常重要，β-SiC、Ni納米子粒徑不同，則吸波性能不同，當(dāng)f和d一定時(shí)，ρ值決定了屏蔽層導(dǎo)電性能，而SE值越高，屏蔽效果越好。納米微粒的表面原子數(shù)與粒子總原子數(shù)之比大體與α/γ成正比，(γ為粒子半徑，α為原子半徑)，納米粒子的表面原子存在大量的懸掛鍵和晶格畸變，具有較大的活性。納米粒子粒度越小，其表面原子就越多。其物理化學(xué)活性就越大。
實(shí)施例1本發(fā)明工藝流程，其步驟為第一步，首先進(jìn)行溶劑組合物1的配制，溶劑組合物按質(zhì)量比由甲基異丁基甲酮∶乙二醇丁醚∶正丁醇＝3.7∶2.3∶0.9組成溶劑；第二步，樹脂溶解液2的配制溶劑、樹脂組成樹脂溶解液，其質(zhì)量比為溶劑∶樹脂＝55％∶45％，將樹脂勻速、緩慢的添加到溶劑中，用強(qiáng)力攪拌器加熱攪拌，60℃下冷凝回流30min，其樹脂溶解液為均勻透明體即可；第三步、底層碳黑噴涂組合物4的配制由樹脂溶解液、碳黑組成底層碳黑噴涂組合物，其質(zhì)量比為75％∶25％的組合物攪拌均勻配制成底層碳黑噴涂涂料溶液，封存待用；第四步、表層吸波復(fù)合涂料組合物3的配制按下述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液，本發(fā)明所說(shuō)的納米碳化硅為β納米碳化硅、納米鎳組成表層吸波復(fù)合涂料組合物，其質(zhì)量比為樹脂溶解液∶β納米碳化硅∶納米鎳＝(50％∶41％∶9％)；a.將溶解后的樹脂溶液按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中；b.將納米炭化硅、納米鎳按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中，用玻璃棒初步攪拌均勻；c.球磨速度400r/h、時(shí)間60min；d.倒出球磨好的液體即為表層吸波復(fù)合涂料溶液、封存待用。
納米吸波復(fù)合涂料組合物的噴涂方法，依次按以下步驟進(jìn)行第五步、清洗被噴物表面5；第六步、底層涂料6噴涂將被噴物表面清洗干凈后，用噴槍將底層涂料溶液均勻噴涂在被噴物體表面，噴涂厚度為30μm；第七步、將吸波涂料7溶液用噴槍均勻噴到底層涂料6表面上，根據(jù)吸波性能與反射損耗的不同要求，表層噴涂1～5層，每層厚度30μm；第八步、經(jīng)上述噴涂后，即可形成具有吸波的產(chǎn)品8。
實(shí)施例2第一步，首先進(jìn)行溶劑組合物1的配制溶劑組合物按質(zhì)量比由甲基異丁基甲酮∶乙二醇丁醚∶正丁醇＝3.9∶2.1∶1.0組成溶劑；
第二步，樹脂溶解液2的配制溶劑、樹脂組成樹脂溶解液，其質(zhì)量比為溶劑∶樹脂＝57％∶43％，將樹脂勻速、緩慢的添加到溶劑中，用強(qiáng)力攪拌器加熱攪拌，(65℃)下冷凝回流35min，其樹脂溶解液為均勻透明體即可；第三步、底層碳黑噴涂組合物4的配制由樹脂溶解液、碳黑組成底層碳黑噴涂組合物，其質(zhì)量比為(78％∶22％的組合物攪拌均勻配制成底層碳黑噴涂涂料溶液，封存待用；第四步、表層吸波復(fù)合涂料組合物3的配制按下述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液，β納米碳化硅、納米鎳組成表層吸波復(fù)合涂料組合物，其質(zhì)量比為樹脂溶解液∶β納米碳化硅∶納米鎳＝(55％∶37％∶8％)；a.將溶解后的樹脂溶液按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中；b.將納米炭化硅、納米鎳按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中，用玻璃棒初步攪拌均勻；c.球磨速度400r/h、時(shí)間60min；d.倒出球磨好的液體即為表層吸波復(fù)合涂料溶液、封存待用。
納米吸波復(fù)合涂料組合物的噴涂方法，依次按以下步驟進(jìn)行第五步、清洗被噴物表面5；第六步、底層涂料6噴涂將被噴物表面清洗干凈后，用噴槍將底層涂料溶液均勻噴涂在被噴物體表面，噴涂厚度為30μm；第七步、將吸波涂料7溶液用噴槍均勻噴到底層涂料6表面上，根據(jù)吸波性能與反射損耗的不同要求，表層噴涂1～5層，每層厚度30μm；第八步、經(jīng)上述噴涂后，即可形成具有吸波的產(chǎn)品8。
實(shí)施例3①溶劑的配制按下述質(zhì)量比例稱取甲基異丁基甲酮∶乙二醇丁醚∶正丁醇＝4.0∶2.2∶1.1組合物攪拌均勻配制成溶劑；②樹脂溶解液的配制溶劑、樹脂組成樹脂溶解液，其質(zhì)量比為溶劑∶樹脂＝58％∶42％，將樹脂勻速、緩慢的添加到溶劑中，用強(qiáng)力攪拌器加熱攪拌，(70℃)下冷凝回流45min，其樹脂溶解液為均勻透明體即可；③、底層碳黑噴涂組合物的配制按下述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液∶碳黑＝80％∶20％的組合物攪拌均勻配制成底層碳黑噴涂涂料溶液，封存待用；④、表層吸波復(fù)合涂料組合物的配制按下述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液∶β炭化硅∶納米鎳＝60％∶33％∶7％的組合物；a.將溶解后的樹脂溶液按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中；b.將納米β炭化硅、納米鎳按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中，用玻璃棒初步攪拌均勻；c.球磨速度400r/h、時(shí)間60min；d.倒出球磨好的液體即為表層吸波復(fù)合涂料溶液、封存待用。
納米吸波復(fù)合涂料組合物的噴涂方法同實(shí)施例1實(shí)施例4①溶劑的配制按下述質(zhì)量比例稱取甲基異丁基甲酮∶乙二醇丁醚∶正丁醇＝4.1∶2.3∶1.3組合物攪拌均勻配制成溶劑；②樹脂溶解液的配制溶劑、樹脂組成樹脂溶解液，其質(zhì)量比為溶劑∶樹脂＝60％∶40％，將樹脂勻速、緩慢的添加到溶劑中，用強(qiáng)力攪拌器加熱攪拌，(80℃)下冷凝回流60min，其樹脂溶解液為均勻透明體即可；③、底層碳黑噴涂組合物的配制
按下述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液∶碳黑＝85％∶15％的組合物攪拌均勻配制成底層碳黑噴涂涂料溶液，封存待用；④、表層吸波復(fù)合涂料組合物的配制按下述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液∶β炭化硅∶納米鎳＝65％∶29％∶6％的組合物；a.將溶解后的樹脂溶液按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中；b.將納米β炭化硅、納米鎳按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中，用玻璃棒初步攪拌均勻；c.球磨速度400r/h、時(shí)間60min；d.倒出球磨好的液體即為表層吸波復(fù)合涂料溶液、封存待用。
實(shí)施例5表層吸波復(fù)合涂料組合物的配制按下述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液∶β炭化硅∶納米鎳＝70％∶24％∶6％的組合物；a.將溶解后的樹脂溶液按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中；b.將納米β炭化硅、納米鎳按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中，用玻璃棒初步攪拌均勻；c.球磨速度400r/h、時(shí)間60min；d.倒出球磨好的液體即為表層吸波復(fù)合涂料溶液、封存待用。
其他步驟同實(shí)施例3。
納米吸波復(fù)合涂料組合物的噴涂方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例6表層吸波復(fù)合涂料組合物的配制按下述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液∶β炭化硅∶納米鎳＝91％∶8％∶1％的組合物；a.將溶解后的樹脂溶液按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中；b.將納米β炭化硅、納米鎳按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中，用玻璃棒初步攪拌均勻；
c.球磨速度400r/h、時(shí)間60min；d.倒出球磨好的液體即為表層吸波復(fù)合涂料溶液、封存待用。
其他步驟同實(shí)施例4。
納米吸波復(fù)合涂料組合物的噴涂方法同實(shí)施例1。
綜上所述，采用本發(fā)明的涂料噴涂到軍工、軍裝、航天、航海、軍事設(shè)施隱身、移動(dòng)電話、對(duì)講機(jī)、微波爐、廣播電視塔、建筑物內(nèi)外墻、通訊電纜和計(jì)算機(jī)的表面，一方面將大量的電磁波通過(guò)涂料時(shí)大部分被涂料吸收阻隔，從而達(dá)到使電磁波高吸收低反射的效果，可做成各種寬帶高性能吸波屏蔽產(chǎn)品。另一方面作為隱身措施，防御國(guó)外發(fā)來(lái)的電磁波偵察我軍事要地及軍事設(shè)施，將開創(chuàng)隱身和環(huán)保材料等新領(lǐng)域，極大地改善人們的工作及生活環(huán)境，預(yù)防疾病，創(chuàng)建綠色消費(fèi)空間。
權(quán)利要求
1.一種納米吸波復(fù)合涂料組合物，包括甲基異丁基甲酮，乙二醇丁醚，正丁醇，樹脂，納米碳化硅，納米鎳，碳黑，其特征在于還包括由甲基異丁基甲酮、乙二醇丁醚、正丁醇組成溶劑組合物，其質(zhì)量比為甲基異丁基甲酮∶乙二醇丁醚∶正丁醇＝(3.5～4.5)∶(2.5～1.8)∶(0.8～1.5)；由溶劑、樹脂組成樹脂溶解液，其質(zhì)量比為溶劑∶樹脂＝(55％～60％)∶(40％～55％)；由樹脂溶解液、碳黑組成底層碳黑噴涂組合物，其質(zhì)量比為(75％～85％)∶(15％～25％)；由樹脂溶解液，納米碳化硅、納米鎳組成表層吸波復(fù)合涂料組合物，其質(zhì)量比為樹脂溶解液∶納米碳化硅∶納米鎳＝(50％～91％)∶(8％～48％)∶(0.8％～9％)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物，其特征在于所說(shuō)的溶劑組合物按質(zhì)量比由甲基異丁基甲酮∶乙二醇丁醚∶正丁醇＝(3.7～4.2)∶(2.3～1.9)∶(0.9～1.3)組成溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物，其特征在于所說(shuō)的溶劑組合物按質(zhì)量比由甲基異丁基甲酮∶乙二醇丁醚∶正丁醇＝(3.9～4.1)∶(2.1～1.95)∶(0.95～1.1)組成溶劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物，其特征在于所說(shuō)的表層吸波復(fù)合涂料組合物的質(zhì)量比由樹脂∶納米碳化硅∶納米納米鎳＝(58％～90％)∶(9％～40％)∶(1.0％～7％)組成表層吸波復(fù)合涂料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物，其特征在于所說(shuō)的表層吸波復(fù)合涂料組合物按質(zhì)量比由樹脂∶納米碳化硅∶納米鎳＝(60％～85％)∶(13％～36％)∶(1.5％～6％)組成表層吸波復(fù)合涂料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物，其特征在于所說(shuō)的表層吸波復(fù)合涂料組合物按質(zhì)量比由樹脂∶納米碳化硅∶納米鎳＝(70％～80％)∶(18％～28％)∶(1.6％～5％)組成表層吸波復(fù)合涂料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物，其特征在于所說(shuō)的底層碳黑噴涂組合物的質(zhì)量比為(78％～80％)∶(18％～23％)組成底層碳黑噴涂涂料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物，其特征在于所說(shuō)的底層碳黑噴涂組合物的質(zhì)量比為(80％～82％)∶(20％～22％)組成底層碳黑噴涂涂料。
9.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物的制備方法，按以下步驟進(jìn)行①、溶劑的配制按權(quán)利要求1所述質(zhì)量比例稱取甲基異丁基甲酮、乙二醇丁醚、正丁醇攪拌均勻配制成溶劑；②、樹脂溶解液的配制按權(quán)利要求1所述質(zhì)量比例稱取溶劑與樹脂，將樹脂勻速、緩慢的添加到溶劑中，用強(qiáng)力攪拌器加熱攪拌，(60～80℃)下冷凝回流(30min～60min)，其樹脂溶解液為均勻透明體即可；③、底層碳黑噴涂組合物的配制按權(quán)利要求1所述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液與碳黑攪拌均勻配制成底層碳黑噴涂涂料溶液，封存待用；④、表層吸波復(fù)合涂料組合物的配制按權(quán)利要求1所述質(zhì)量比例稱取樹脂溶解液、炭化硅、納米鎳；a.將溶解后的樹脂溶液按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中；b.將納米炭化硅、納米鎳按重量百分比稱取所需的重量倒入球磨罐中，用玻璃棒初步攪拌均勻；c.球磨速度(400r/h)、時(shí)間(50min～80min)；d.倒出球磨好的液體即為表層吸波復(fù)合涂料溶液、封存待用。
10.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的納米吸波復(fù)合涂料組合物的噴涂方法，依次按以下步驟進(jìn)行①、清洗被噴物表面；②、底層涂料噴涂將被噴物表面清洗干凈后，用噴槍將底層涂料溶液均勻噴涂在被噴物體表面，噴涂厚度為30μm；③、將吸波涂料溶液用噴槍均勻噴到底層涂料表面上，根據(jù)吸波性能與反射損耗的不同要求，表層噴涂1～5層，每層厚度30μm；④、經(jīng)上述噴涂后，即可形成具有吸波的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米吸波復(fù)合涂料組合物及其制備和噴涂方法。納米吸波復(fù)合涂料組合物，包括甲基異丁基甲酮，乙二醇丁醚，正丁醇，樹脂，納米碳化硅、納米鎳，碳黑；制備方法包括溶劑、樹脂溶解液、底層碳黑、表層吸波復(fù)合涂料組合物的配制；攪拌、球磨、噴涂等工藝。具有吸收頻帶寬，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，成本低，噴涂物表面結(jié)合牢度強(qiáng)，電磁波吸收率高、反射率低、不產(chǎn)生二次污染，是良好的吸波涂料。廣泛用在軍工、軍裝、航天、航海、軍事設(shè)施隱身、移動(dòng)電話、對(duì)講機(jī)、微波爐、廣播電視塔、建筑物內(nèi)外墻、通訊電纜和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，尤其在軍事上應(yīng)用更具有顯著的效果。將開創(chuàng)隱身和環(huán)保材料新領(lǐng)域，預(yù)防疾病，創(chuàng)建綠色消費(fèi)空間。具有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C09D5/32GK1624052SQ20041007320
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者高建中 申請(qǐng)人:西安華捷科技發(fā)展有限責(zé)任公司