一种碳纳米有机耐温吸波涂料、制备方法及涂层涂装方法技术

本发明专利技术涉及吸波材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种碳纳米有机耐温吸波涂料、制备方法及涂层涂装方法，通过球磨工艺将碳纳米吸波剂、导电陶瓷填料在酚醛树脂基体和有机溶剂中良好分散，制备得到碳纳米有机耐温吸波涂料；通过喷涂工艺将碳纳米有机耐温吸波涂料涂敷于聚合物基板表面，通过程序升温固化工艺制备得到以聚合物材料为基底的碳纳米有机耐温吸波涂层，研究涂料制备工艺参数、涂层涂装及固化工艺参数对涂层吸波性能、耐温性能的影响。通过调节涂层方阻，可以实现吸波涂层对C波段（4 GHz~8 GHz）或Ku波段（12.5 GHz~18 GHz）的单波段吸收，以及C波段、Ku波段双波段同时吸收，涂层可短时耐受500℃高温，在300℃下长期稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米有机耐温吸波涂料、制备方法及涂层涂装方法
本专利技术涉及吸波材料制备
，更具体而言，涉及一种碳纳米有机耐温吸波涂料、制备方法及涂层涂装方法。
技术介绍
随着航空航天、电子装备的快速发展，高功率和集成化的电子器件在飞行器、电子装备中的使用越来越广泛。由于电子器件工作时产生高热量或器件位置接近高放热源，器件周围温度达几百摄氏度。导致针对关键受热部位的电磁防护存在难题。航天飞行器、高集成电子装备在结构、工作状态、运行环境的特殊性，要求关键受热部位使用的电磁防护材料，需要具备耐温、宽频吸波，轻质的性能。基于此，耐温吸波涂层成为理想的电磁防护材料。传统的耐高温吸波涂层以陶瓷基吸波涂层为主，耐高温性能好，但涂层密度高，涂覆厚度大，涂装工艺要求较高，且成本高昂，因而限制了陶瓷基吸波涂层在500℃以下高温环境的使用。以石墨烯、碳纳米管为代表的碳纳米材料在吸波领域表现出独特的优势，是一种潜力巨大的吸波剂。石墨烯的密度小，且在无氧环境下具备良好的化学稳定和热稳定性，石墨烯的高介电常数使得其具备可设计的电磁损耗性能，是极具应用前景的高效吸收剂。碳纳米管本身具备良好的导电性，良好分散的碳纳米管彼此搭接形成导电网络，对入射电磁波产生一定的电阻损耗；此外，基于宏观量子隧道效应，使得碳纳米管存在分裂的电子能级，能级间隔恰处于微波的能量范围（10-2～10-4eV），在微波辐照下，加剧运动的原子和电子促使磁化，使电子能转化为热能，实现对电磁波的衰减；更为重要的是，碳纳米管具有吸收峰的等离子共振频，碳纳米管表现出吸收峰的等离子共振频移，可通过调控尺寸与吸收边的位移，以达到调控吸收带宽的目的。然而，单一的碳纳米材料对电磁波表现为良好的电磁反射特征，阻抗匹配程度低，吸波性能不理想。有报道称，纯石墨烯反射率（RL）最低值仅-7dB。此外，纯石墨烯或碳纳米管暴露于500℃以下的含氧高温环境下会快速烧蚀而失效。因此，如何将碳纳米材料涂层化并提高其耐热性能与吸波性能是本专利技术的关键。
技术实现思路
为了克服现有有机耐温吸波涂层吸波性能不足、耐温性能不足的问题，本专利技术提供一种碳纳米有机耐温吸波涂料、制备方法及涂层涂装方法，利用耐高温酚醛树脂高热稳定性赋予涂层良好的耐温性能；采用高热稳定性、高电导损耗的碳纳米材料提高涂层的电磁吸收性能；采用具有一定介电损耗、一定导电性、良好耐温性能的无机填料进一步提升涂层的耐温和吸波性能。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种碳纳米有机耐温吸波涂料，由以下重量份原料组成：酚醛树脂30份～50、碳纳米材料3份～8份、导电陶瓷填料5份～15份、溶剂40份～60份。进一步地，所述酚醛树脂采用熔融态酚醛树脂。进一步地，所述碳纳米材料为石墨烯或多壁碳纳米管；所述导电陶瓷材料为导电云母粉、导电钛白粉、导电ATO、导电钛酸钾晶须、导电硫酸钡中的一种或几种；所述溶剂为无水乙醇或丙酮。一种碳纳米有机耐温吸波涂料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碳纳米材料置于烧杯中，加入酚醛树脂和溶剂并混合均匀；S2、将混合好的体系转移至球磨罐中，进行第一次球磨；S3、待一次球磨完成后，将导电陶瓷填料加入上述球磨体系进行二次球磨，制备得到碳纳米耐温吸波涂料。进一步地，所述步骤S2中一次球磨的时间为2～6小时；所述步骤S3中二次球磨的时间为0.5～1小时。一种碳纳米有机耐温吸波涂层的涂装方法，包括以下步骤：S1、采用喷涂工艺将碳纳米耐温吸波涂料涂装在基材，通过调节涂覆厚度控制涂层的表面方阻和吸波性能；S2、涂层固化采用常压下程序升温固化。进一步地，所述步骤S1中，涂层涂覆的基材选择玻璃纤维增强环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺中的一种。进一步地，所述步骤S1中基材依次经乙醇与去离子水清洗后涂装。进一步地，所述步骤S2中，固化升温程序为80℃保温30min中；100℃保温20min；120℃保温30min；165℃保温150min；固化升温速率2℃/min。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术提供了一种碳纳米耐温吸波涂层的制备方法，利用石墨烯、碳纳米管的宽频高效吸收特性，以及导电陶瓷粉体的耐高温、介电损耗、电阻损耗作为增强助剂，结合酚醛树脂的耐高温性能，实现涂料同时具备耐高温、额定方阻、电磁损耗的性能。针对电磁波吸收，一部分电磁波作用于额定方阻的涂层表面，形成表面电流并转化为热量损耗；另一部分电磁波与碳纳米相、陶瓷相作用形成极化弛豫，产生对入射电磁波的介电损耗，两种损耗机制共同实现了对电磁波的有效衰减。针对耐高温性能，酚醛树脂和陶瓷相本身良好的热稳定性，可以满足涂料耐受500℃瞬时高温，在300℃以下长期保持稳定。陶瓷相均匀分散于碳纳米相周围，且酚醛树脂对碳纳米相的良好封装作用，可以有效阻隔氧气，保证了在高温下涂层的稳定性。与现有技术相比，本专利技术不需要对聚合物基底本身添加吸波剂，而是通过在聚合物基底表面简单涂装一层耐温轻质涂层，实现在高温环境下的轻质，高效吸波，具备耐受瞬时500℃高温、300℃以下长期稳定的效果。解决了常规吸波涂层在高温下失效，而陶瓷基吸波涂层成本高昂、密度大、不适用于800℃以下聚合物表面电磁防护的问题。对比采用吸波剂改性聚合物的方法，本专利技术采用的涂层方案避免了在聚合物基底内部填充吸波剂导致的吸波以外其他功能的下降、加工工艺的复杂化、重量的增加以及高温环境的失效的问题。附图说明图1为本专利技术提供的一种碳纳米有机耐温吸波涂层的制备方法；图2为本专利技术提供的一种以碳纳米管为吸收剂的有机耐温吸波涂层的SEM图；图3为本专利技术提供的一种碳纳米有机耐温吸波涂层的热重曲线；图4为玻璃纤维增强环氧树脂基板表面喷涂碳纳米有机耐温吸波涂层样品照片；图5为玻璃纤维增强环氧树脂基板表面喷涂碳纳米有机耐温吸波涂层样品反射率曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种碳纳米有机耐温吸波涂料，由以下重量份原料组成：酚醛树脂30份～50、碳纳米材料3份～8份、导电陶瓷填料5份～15份、溶剂40份～60份。在本实施例中，所述酚醛树脂采用熔融态酚醛树脂。所述碳纳米材料为石墨烯或多壁碳纳米管；所述导电陶瓷材料为导电云母粉、导电钛白粉、导电ATO、导电钛酸钾晶须、导电硫酸钡中的一种或几种；所述溶剂为无水乙醇或丙酮。一种碳纳米有机耐温吸波涂料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碳纳米材料置于烧杯中，加入酚醛树脂和溶剂并混合均匀；S2、将混合好的体系转移至球磨罐中，进行第一次球磨；一次球磨的时间为2～6小时；S3、待一次球磨完成后，将导电陶瓷填本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米有机耐温吸波涂料，其特征在于，由以下重量份原料组成：酚醛树脂30份～50份、碳纳米材料3份～8份、导电陶瓷填料5份～15份、溶剂40份～60份。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米有机耐温吸波涂料，其特征在于，由以下重量份原料组成：酚醛树脂30份～50份、碳纳米材料3份～8份、导电陶瓷填料5份～15份、溶剂40份～60份。


2.根据权利要求1所述的一种碳纳米有机耐温吸波涂料，其特征在于：所述酚醛树脂采用熔融态酚醛树脂。


3.根据权利要求1所述的一种碳纳米有机耐温吸波涂料，其特征在于：所述碳纳米材料为石墨烯或多壁碳纳米管；所述导电陶瓷材料为导电云母粉、导电钛白粉、导电ATO、导电钛酸钾晶须、导电硫酸钡中的一种或几种；所述溶剂为无水乙醇或丙酮。


4.一种碳纳米有机耐温吸波涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将碳纳米材料置于烧杯中，加入酚醛树脂和溶剂并混合均匀；
S2、将混合好的体系转移至球磨罐中，进行第一次球磨；
S3、待一次球磨完成后，将导电陶瓷填料加入上述球磨体系进行二次球磨，制备得到碳纳米耐温吸波涂料。


5.根据权利要求4所述的一种碳纳米有机耐温吸波涂料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张捷，王蓬，谷建宇，王东红，马晨，王权，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十三研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14