专利名称：：一种多功能防护复合涂层材料的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种多功能防护复合涂层材料，具体涉及一种降温防腐红外伪装复合涂层材料。技术背景目前我国陆军装甲装备表面综合防护性能存在着诸多的问题，主要表现在一是装备在海洋环境条件下训练使用时，装备外部腐蚀锈蚀严重，造成了装备车外部件锈死或损坏，车体表面出现漆膜脱落等现象，从而对装备的技术性能造成了一定的影响，给装备的使用管理和维护保养带来了诸多问题和困难，同时也增加了装备维修保养的工作量和经费的开支；二是夏季装备训练使用时，车内温度较高(约5(TC以上)，对乘员的体能消耗较大，同时也加速了车内橡胶制品、电气元件的老化损坏，降低了装备的使用寿命，严重影响了装备的技术性能和部队的作战能力。三是装备隐身防护性能和防侦察能力低，战场生存性能较低。针对上述存在的诸多问题，现在社会上存在有诸多的功能性涂料，用以分别解决上述的多种问题，但是这些功能性涂料功能单一，在使用时为了达到综合的防护目的，需要在装备外层进行多次的涂覆，且大多数的涂料在混合使用时会降低其本身的防护效果，这样就大大降低了涂料的效能，无法为装备提供长期有效的保护，同时这些种类繁多的功能性涂料的效果一般，如国内某公司提供的功能性涂料在对装甲车进行涂覆后的降温实验时，仅仅可以使装甲车内的温度降低2-4°C，红外信号基本没有改变，这在实战中基本可以忽略不计，因此无法有效提高装备的舒适性和降低装备的红外信号；除此之外现有涂料在防腐等效果上也屡有不佳表现，因此急需研制一种多功能的复合涂料来解决我军装备表面综合防护性能存在着诸多的问题。
发明内容本发明的目的在于提供一种复合涂层材料，通过对金属底材的防锈处理有效降低锈蚀转化、热阻隔、热反射及热发射，它采用了一层或多层的特异性功能涂层复合而成，实现高效防腐、装饰、降温、隐身于一体的效果，以克服传统隔热涂层材料的缺陷。本发明的具体内容是一种多功能防护复合涂层材料，包括下述I、II、III三种功能涂层中的至少一种，这三种功能涂层的材料组成以重量份计分别为I涂层材料-成膜树脂50-70份，颜料5-20份，功能性填料10-20份，溶剂8-12份，特种助剂3-5份，固化剂8-12份；II涂层材料成膜树脂40-60份，功能性填料25-35份，助剂3-5份，稀释剂15-25份，固化剂6-9份；m涂层材料成膜树脂25-40份，填料15-25份，防锈颜料40-50份，增塑剂2-3份，溶剂10-15份，固化剂8-12份。上述三种涂层可以单独使用，也可以多层复合使用，具体的使用顺序等可以根据被涂覆设备的具体功效和要求而定；一般为了起到最佳的多重防护效果将r凃层作为面层材料，n涂层作为中层材料，m涂层作为底层材料，并将这这三层涂层材料逐层涂覆到装备的表面。当采用这种涂覆顺序后，装备表面将形成多功能的复合防护层，为装备提供最佳的防护效果。在上述多功能防护复合涂层材料的配方中，I涂层材料中成膜树脂采用热固型丙烯酸树脂，为了达到最佳的效果采用羟基丙烯酸树脂，热固性丙烯酸树脂具有很好的耐候性，使用该树脂使涂层材料不易龟裂，长时间日晒不变色；功能性填料为粒径小于500纳米碳化硅材料或粒径小于40微米的空心微珠，空心结构的填料在涂层材料体系内可形成一层热缓冲层，从而提高了涂层材料的隔热效果，粒径过大会降低其隔热效果因此将碳化硅材料的粒径控制小于500纳米；颜料采用金红石型钛白粉(Ti02)与深色煅烧金属氧化物的混合物，该深色煅烧金属氧化物主要包括氧化铁红、钴兰、钴绿、钛黄等颜料，金红石型Ti02及深色煅烧金属氧化物颜料也具有良好的耐候性，不易变色。从太阳光谱能量分布曲线上看，太阳能绝大部分集中于可见光区和近红外区，其中可见光区(波长400-720nm)，占总能量的45%,近红外区(720-2500nm)，占总能量的50%，因此良好的太阳热反射涂层材料应满足对可见光和近红外光的高反射，这就要求涂层材料使用对可见光和近红外光的吸收小，折光指数高的颜料，而深色煅烧金属氧化物的折光指数高，满足上述降低太阳能吸收以降温的要求；溶剂采用醋酸丁酯、丁酮与DBE的混合物，其混合比例为4:3:3-4:4:2(以重量计)；特种助剂采用无定型、多孔二氧化硅，该二氧化硅可直接采用市场上购得的标准无定型、多孔二氧化硅，这样由于该特种助剂的存在起到颜料粒子间的分散隔离作用；固化剂采用己二异氰酸酯三聚体，实现快速干燥、高耐候性和高抗冲击的性能。该涂层的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将丙烯酸树脂溶解，然后加入其它配料(固化剂除外，固化剂在涂料进行涂覆使用时再加以添加)，用砂磨机研磨至少三遍，以刮板细度计检验浆体细度(以小于10微米为合格)后配漆包装。II涂层材料中成膜树脂可采用环氧树脂或fe基丙烯酸树脂，考虑到成本及配套等因素，优先采用羟基丙烯酸树脂；功能性填料采用细度40-50微米的空心陶瓷微珠或粒径小于70微米的空心无机纤维，或粒径达到或小于70微米的有机纤维中的一种或多种，其中当采用空心无机纤维时，选用的是粒径为40-50微米，导热系数为0.034的硅酸铝纤维，釆用这种硅酸铝纤维后可以有效的提高涂层强度及保温性能；有机纤维是一种天然纤维素纤维，比重轻、比表面积大，具有良好的保温隔热效果；助剂采用降粘聚酯型分散机，这样增加填料分散性；稀释剂采用醋酸丁酯、丁酮与DBE的混合物，其混合比例为4:3:3-4:4:2(以重量计)与I涂层中的配比一致；固化剂采用TDI三聚体，这样可以有效的降低成本同时增加交联密度。该涂层涂料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将成膜树脂溶解，然后加入其它配料，用分散机在200-300转/分的转速下分散，之后包装，在使用时再将固化剂单独加入即可。III涂层涂料的配方中，成膜树脂采用环氧树脂，为了达到最佳的防护效果釆用环氧E-20或E—44，这样用以增加涂层与底材的附着力；填料采用绢云母粉或超细硫酸钡或它们的混合物，由于上述填料均可以有效屏蔽射线等，这样就增加对装备的屏蔽作用降低成本，两者可以单独使用，也可按比例混合使用，当混合使用时屏蔽的效果更好；防锈颜料是片状磷铁粉和陶瓷粉钝化防锈颜料，采用这种防锈颜料其附着程度高不易脱落，可以长时间的起到防锈作用，其中的片状磷铁粉对底材具有较高效的封闭和电化学作用；陶瓷粉钝化防锈颜料通过漆膜的水解作用，形成六价铬铝钛为主的阴离子络合物，与铁锈形成难溶的"杂多酸"络合物，从而使金属的表面钝化；此外颜料中的氧化锌水解时生成的氢氧化锌能与铁锈酸作用生成稳定的类似&304的结构，因此在水解过程中对金属也有阴极阻蚀作用；增塑剂采用DOP;溶剂采用丁酮丁醇或二甲苯丁醇的重量比为8:2或7:3，为了保护操作人员和装备使用者的安全，溶剂一般采用丁酮和丁醇的混合物；固化剂采用可带锈涂装的腰果壳改性胺固化剂，这样就可带湿带锈涂装，增加了涂料的适用范围简化了使用的步骤。该涂层涂料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将丙烯酸树脂溶解，然后加入其它配料，用砂磨机研磨两遍，以刮板细度计检验浆体细度，当细度小于40微米合格，之后配漆包装，在使用时加入固化剂。采用本发明所述配比和加工方法的涂层材料，在可见光及红外波段最大限度地反射掉太阳光的辐射能，即较高的反射率；在大气窗口，特别是人=813.5um波段范围，尽可能将可见光、红外光、紫外光等以红外辐射的方式通过大气窗口发射到大气层，使基体吸收到的辐射能降低到最低限度，即较高的发射率;经涂层的反射和发射作用后，再由较低的导热系数的阻隔性隔热涂层对极少残留的辐射能进行有效的阻断，具有很好的降温效果。在气温28度的晴天，可使得被涂物内部温度降低7-IO'C(与涂普通防腐涂料相比)，同时使目标与背景(如水泥、草地或者是裸露的土壤)的红外辐射特征相融合，并在其他强反射的特性波段内使用时控制光泽度小于10°，这样就可以减少闪光，使其与背景的发射率相融合，使被涂物件具有较好的红外伪装效果。本发明涂料应用范围广泛,除了用于装甲装备，战舰外，用于汽车内表面、化工管道及油罐、建筑物外墙、彩钢瓦等有着极好的民用市场前景。具体实施方式实施例1一种多功能防护复合涂层材料，同时采用i、n、m三种功能涂层，并且r凃层为面层材料，n涂层为中层材料，m涂层为底层材料，这三种功能涂层的材料组成以重量份计分别为i涂层材料-成膜树脂60份，颜料12份，功能性填料15份，溶剂10份，特种助剂5份，固化剂io份；其中成膜树脂采用羟基丙烯酸树脂，功能性填料为粒径小于500纳米碳化硅材料，颜料采用金红石型钛白粉(Ti02)与氧化铁红、钴兰、钴绿、钛黄等颜料的混合物，溶剂采用醋酸丁酯、丁酮与DBE的混合物，其混合比例为4:3:3，特种助剂采用无定型、多孔二氧化硅，固化剂釆用己二异氰酸酯三聚体；该涂层的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将丙烯酸树脂溶解，然后加入其它配料，用砂磨机研磨5遍，以刮板细度计检验浆体细度，细度为8微米，符合行业标准，之后配漆包装待用。n涂层材料成膜树脂55份，功能性填料30份，助剂4份，稀释剂25份，固化剂8份；其中成膜树脂采用羟基丙烯酸树脂，功能性填料采用细度40-50微米的空心陶瓷微珠和粒径是40-50微米，导热系数为0.034的硅酸铝纤维，两者的比例为5:5，助剂采用降粘聚酯型分散剂BYK161，溶剂(即稀释剂)采用醋酸丁酯、丁酮与DBE的混合物，其混合比例为4:4:2(以重量计)，固化剂采用TDI三聚体；该涂层涂料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将成膜树脂溶解，然后加入其它配料，用分散机在220-250转/分的转速下分散，之后包装待用。III涂层材料成膜树脂35份，填料15份，防锈颜料50份，增塑剂3份，溶剂12份，固化剂12份；其中成膜树脂采用环氧E-20，填料采用绢云母粉和1200目的超细硫酸钡的混合物，混合的重量比例为4:6，防锈颜料是片状磷铁粉和陶瓷粉钝化防锈颜料的混合物，混合的重量比例为4:1;增塑剂采用DOP;溶剂采用8:2的丁酮丁醇，固化剂采用腰果壳改性胺固化剂；该涂层涂料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将环氧树脂溶解，然后加入其它配料，用砂磨机研磨两遍，以刮板细度计检验浆体细度，当细度小于40微米合格，之后配漆包装待用。使用时该复合涂层的加工喷涂方法是1.设备钢材的预处理1)用干净的抹布或刷子蘸稀料擦去钢材表面的油脂，以达到"钢结构涂装委员会表面处理标准"(以下简称SSPC)的SP1"溶剂清洁"标准。对于附着比较牢固的污点应先刮去然后用稀料清洗；2)钢材上的腐蚀性盐，如氯化物和硫酸盐等采用清水擦去。水分及湿雾应用干布擦去或通过用热气流干燥钢材除去；3)金属锈皮、旧涂料的起皮痕迹等用钢丝刷除去，除锈标准达到国际标准IS08501-Sal.5即可；4)当底漆涂装之前，应除去表面的灰尘、残砂、碎钢粒以及其他污染物。2.对原旧漆的处理首先确定旧漆与所涂多功能防护涂装材料能否配套性，如不能配套，需将原漆除去，如果其配套性良好，可用600-800目的砂纸将旧涂膜轻微打磨一遍，除去漆皮、粗颗粒、油污等。3、喷涂操作与工艺要求1)喷涂前必须将I、II、III三种功能涂层材料充分搅拌均匀后方可使用，以保证施工质量和产品性能；2)底层涂层材料按主剂固化剂稀释剂=10:1:2;中层涂层材料按主剂.*固化剂稀释剂=18:1:4;面层涂层材料按主剂固化剂稀释剂=10:1:3的比例，准确称取主剂、固化剂和稀释剂混和搅拌均匀；3)采用喷涂或刷涂的施工方式，刷涂方向要一致，首先施工一道底涂，要求干膜厚度30-40微米，不得漏涂；干燥6小时后方可进行中涂施工；4)中涂膜厚要求在90-110微米之间，一般厚喷涂两道即可达到，如喷涂黏度较低需喷涂三道，每道之间间隔6小时，冬天需8小时以上；5)面涂膜厚要求在50-60微米之间，需要喷涂两道，每道之间间隔6小时，冬天需8小时以上。总膜厚要求在170-210微米之间，配好的涂料应在8小时以内用完，以免固化浪费，同时避免雨淋条件下施工。实施例2一种多功能防护复合涂层材料，其功能涂层的材料组成以重量份计为成膜树脂50份，颜料20份，功能性填料10份，溶剂8份，特种助剂3-5份，固化剂8-12份；其中成膜树脂采用羟基丙烯酸树脂，功能性填料为粒径小于500纳米碳化硅材料，颜料采用金红石型钛白粉(Ti02)与氧化铁红、钴兰、钴绿、钛黄等颜料的混合物，溶剂采用醋酸丁酯、丁酮与DBE的混合物，其混合比例为4:3:3，特种助剂采用无定型、多孔二氧化硅，固化剂采用己二异氰酸酯三聚体。该涂层材料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将丙烯酸树脂溶解，然后加入其它配料，之后用砂磨机研磨三遍，以刮板细度计检验浆体细度为10微米，之后配漆包装，使用时再按常用比例添加固化剂。在对目标材料进行涂覆时采用日常的涂覆工艺涂覆即可。实施例3一种多功能防护复合涂层材料，其功能涂层的材料组成以重量份计为成膜树脂40份，功能性填料35份，助剂5，稀释剂18，固化剂6份；其中成膜树脂采用羟基丙烯酸树脂，功能性填料采用小于70微米的空心硅酸铝纤维，助剂采用降粘聚酯型分散剂BYKllO，溶剂(即稀释剂)采用醋酸丁酯、丁酮与DBE的混合物，其混合比例为4:3:3(以重量计)，固化剂采用TDI三聚体或其他涂料用固化剂。该涂层涂料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将成膜树脂溶解，然后加入其它配料，用分散机在250-280转/分的转速下分散，之后包装，使用时再按正常比例添加固化剂。在对目标材料进行涂覆时采用日常的涂覆工艺涂覆即可。实施例4一种多功能防护复合涂层材料，其功能涂层的材料组成以重量份计为成膜树脂25份，填料22份，防锈颜料40份，增塑剂2份，溶剂12份，固化剂8份；其中成膜树脂采用环氧E-44，填料采用绢云母粉和超细硫酸钡的混合物，混合的重量比例为5:5，防锈颜料是片状磷铁粉和陶瓷粉钝化防锈颜料的混合物，混合的重量比例为4:1;增塑剂采用DOP;溶剂采用7:3的丁酮丁醇，固化剂采用腰果壳改性胺固化剂.该涂层涂料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将环氧树脂溶解，然后加入其它配料，用砂磨机研磨三遍，以刮板细度计检验浆体细度，当细度小于30微米合格，之后配漆包装待用。在对目标材料进行涂覆时采用日常的涂覆工艺涂覆即可。实施例5一种多功能防护复合涂层材料，同时采用n、in两种功能涂层，n涂层为面层材料，ni涂层为底层材料，这两种功能涂层的材料组成以重量份计和加工方法分别为n涂层材料成膜树脂60份，功能性填料24份，助剂3份，稀释剂15份，固化剂9份;其中成膜树脂采用羟基丙烯酸树脂，功能性填料采用细度40-50微米的空心陶瓷微珠，助剂采用降粘聚酯型分散剂BYK161，溶剂采用醋酸丁酯、丁酮与DBE的混合物，其混合比例为4:4:2(以重量计)，固化剂采用TDI三聚体；该涂层涂料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将成膜树脂溶解，然后加入其它配料，用分散机在280-300转/分的转速下分散，之后包装。ni涂层材料成膜树脂25份，填料25份，防锈颜料40份，增塑剂3份，溶剂10份，固化剂8份；其中成膜树脂采用环氧E-20，填料采用1250目的超细硫酸钡，防锈颜料是片状磷铁粉和陶瓷粉钝化防锈颜料的混合物，混合的重量比例为4:1;增塑剂采用DOP;溶剂采用8:2的二甲苯丁醇，固化剂采用腰果壳改性胺固化剂；该涂层涂料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将环氧树脂溶解，然后加入其它配料，用砂磨机研磨三遍，以刮板细度计检验浆体细度，当细度小于30微米合格，之后配漆包装待用。使用时首先将in涂层材料作为底层材料涂覆在装备表面，待其晾干后将n涂层材料作为面层材料涂覆在装备的表面即可。在对目标材料进行涂覆时采用日常的涂覆工艺，逐层涂覆即可。实施例6一种多功能防护复合涂层材料，同时采用i、in两种功能涂层，并且i涂层为面层材料，III涂层为面层材料，这两种功能涂层的材料组成以重量份计和加工方法分别为I涂层材料成膜树脂70份，颜料10份，功能性填料10份，溶剂8份，特种助剂3份，固化剂8份；其中成膜树脂釆用羟基丙烯酸树脂，功能性填料为粒径小于500纳米碳化硅材料，颜料采用金红石型钛白粉(Ti02)与氧化铁红、钴兰、钴绿、钛黄等颜料的混合物，溶剂采用醋酸丁酯、丁酮与DBE的混合物，其混合比例为4:4:2，特种助剂采用无定型、多孔二氧化硅，固化剂采用己二异氰酸酯三聚体；该涂层的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将丙烯酸树脂溶解，然后加入其它配料，用砂磨机研磨5遍，以刮板细度计检验浆体细度，细度为8微米，符合行业标准，之后配漆包装。III涂层材料成膜树脂30份，填料25份，防锈颜料45份，增塑剂2份，溶剂15份，固化剂12份；其中成膜树脂采用环氧E-20，填料采用绢云母粉，防锈颜料是片状磷铁粉和陶瓷粉钝化防锈颜料的混合物，混合的重量比例为4:1;增塑剂采用DOP;溶剂采用8:2的丁酮丁醇，固化剂采用腰果壳改性胺固化剂；该涂层涂料的制备方法为按上述配方比例称取各配料备用，用溶剂将环氧树脂溶解，然后加入其它配料，用砂磨机研磨三遍，以刮板细度计检验浆体细度，当细度小于30微米合格，之后配漆包装待用。在对目标材料进行涂覆时采用日常的涂覆工艺，逐层涂覆即可。当采用实施例1的方法制得的涂料后，以其与其它产品比较如下陆上模拟测试环境情况气温29°C风力3-4级天气晴朗测试结果如下表复合反射涂层与普通涂层在太阳热辐射下的表面温度与内部温度比较<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由上表可以看出与采用一般迷彩涂层相比，采用自制复合涂层的桶内部温度最高相差irc,外部温度最高相差i5t:;而国内某公司的复合涂层与采用一般迷彩涂层相比，桶内部温度最高仅相差4。C，外部温度最高相差7。c，由此可见自制复合涂层的降温性能远好于现有技术，降温效果极好。自制产品经实涂装甲车证明在28'C以上的晴朗的天气，可使装甲车内部的温度降低8—10°c，有很好的降温效果。海洋防腐防锈试验试验装备喷涂复合防护涂层干燥3天后进行了下海试验使用，每天下海不少于2个小时，装备上岸后不经淡水冲洗连续试验两个月。试验试用结果表明，该试验装备车体表面不起泡、无裂缝、无脱落、无锈斑，涂层完整，达到了防腐性能的研究目的和要求。后来在参加中俄联演的50台装备恢复中全部采用这种新型涂料整修修复，到目前为止已使用两年多，新型涂层材料仍完好如初。且光学和近红外伪装效果极佳。权利要求1.一种多功能防护复合涂层材料，其特征在于它包括下述I、II、III三种功能涂层中的至少一种，这三种功能涂层的材料组成以重量份计分别为I涂层材料成膜树脂50-70份，颜料5-20份，功能性填料10-20份，溶剂8-12份，特种助剂3-5份，固化剂8-12份；II涂层材料成膜树脂40-60份，功能性填料25-35份，助剂3-5份，稀释剂15-25份，固化剂6-9份；III涂层材料成膜树脂25-40份，填料15-25份，防锈颜料40-50份，增塑剂2-3份，溶剂10-15份，固化剂8-12份。2.根据权利要求1所述的涂层材料，其特征是所述I涂层材料中的成膜树脂为热固型丙烯酸树脂。3.根据权利要求2所述的涂层材料，其特征是所述的热固型丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂。4.根据权利要求1或2所述的涂层材料，其特征是所述I涂层材料中的颜料为金红石型Ti02和深色煅烧金属氧化物颜料的混合物。5.根据权利要求4所述的涂层材料，其特征是所述的深色煅烧金属氧化物颜料为氧化铁红或钴兰或钴绿或钛黄或其混合物。6.根据权利要求1或2所述的涂层材料，其特征是所述I涂层材料中的功能性填料为粒径小于500纳米碳化硅材料或粒径小于40微米的空心微珠。7.根据权利要求1所述的涂层材料，其特征是所述的II涂层材料中的功能填料采用空心微珠或空心无机纤维或空心有机纤维或其混合物。8.根据权利要求7所述的涂层材料，其特征是所述的功能填料采用细度40-50孩i米的空心陶f:存b朱或粒径小于7(》孩i米的空心无才几纤维或粒径达到或小于70微米的有机纤维或其混合物。9.根据权利要求8所逸的涂层材料，其特征是所述的空心无机纤维的粒径是40-50微米，导热系数为0.034的硅酸铝纤维。10.根据权利要求1或7所述的涂层材料，其特征是所述的III涂层材料中成膜树脂为环氧E-20。11.根据权利要求IO所述的涂层材料，其特征是所述的III涂层材料中的防锈颜料是片状磷铁粉和陶瓷粉钝化防锈颜料。12.根据权利要求1所述的涂层材料，其特征是当同时采用I、II、III三种功能涂层时，i涂层为面层材料，n^层为中层材料，m涂层为底层材料。全文摘要本发明涉及一种多功能防护复合涂层材料，它采用了一层或多层的特异性功能涂层复合而成，通过对金属底材的防锈处理有效降低锈蚀转化、热阻隔、热反射及热发射，该涂层材料具有对可见太阳光和近红外太阳光有高反射率、在8-13.5μm波段内强辐射率，热导系数低、在夏天降温效果好，在可见光、红外波段具有与背景相近的热辐射特征，伪装效果良好，防腐性能佳等优点。文档编号B05D1/36GK101235243SQ20081001405公开日2008年8月6日申请日期2008年1月23日优先权日2008年1月23日发明者宁作宪,李少香,贾艾昌,陈树望申请人:陈树望;李少香;贾艾昌;宁作宪