《高弹性吸波重防腐纳米涂料.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高弹性吸波重防腐纳米涂料.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)授权公告号 CN 101280144 B (45)授权公告日 2011.05.04 CN 101280144 B *CN101280144B* (21)申请号 200710303447.6 (22)申请日 2007.12.28 C09D 133/00(2006.01) C09D 7/12(2006.01) C09D 5/08(2006.01) (73)专利权人 长沙科星纳米工程技术有限公司 地址 410100 湖南省长沙市经济技术开发区 东二路 8 号 (72)发明人 辛湘杰 杨雷 马金华 冯江 长孙俊 辛伟 (74)专利代理机构 长沙正奇专利事务所有限责 任公司 43113 代理人 。
2、马强 JP 5242455 A,1993.09.21, 摘要 . JP 61276112 A,1986.12.06, 摘要 . CN 101081434 A,2007.12.05, 全文 . (54) 发明名称 高弹性吸波重防腐纳米涂料 (57) 摘要 一种高弹性吸波重防腐纳米涂料， 其重量 比组成为 ： 纳米钛合金 1-5、 碳纤维 1-10、 铜粉 1-10、 四角针晶氧化锌 13-25、 磁铅石 型铁氧体棒 15-30， 环氧改性丙烯酸弹性树脂 25-68 ； 纳米钛合金半径为 20-50nm， 碳纤维半 径20-30nm、 长度100-500nm ； 铜粉为半径20-30nm 纳米颗粒。
3、 ； 四角针晶氧化锌为半径 40-70nm 纳 米颗粒 ； 磁铅石型铁氧体棒的半径 20-100nm， 长 度 100-300nm ； 环氧改性丙烯酸弹性树脂的 1.1-1.2。本产品具有超强耐腐功能， 长期工作于 恶劣腐蚀环境下可保证设备完好无腐蚀， 且与基 材粘结牢固， 具有高弹性， 吸波性能优良。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 邓军谋 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 CN 101280144 B1/1 页 2 1. 一种高弹性吸波重防腐纳米涂料， 其特征是， 它的重量比组成为 ： 纳米钛合金 1 -5， 碳纤。
4、维 1 -10， 铜粉 1 -10， 四角针晶氧化锌 13 -25， 磁铅石型铁氧体棒 15 -30， 环氧改性丙烯酸弹性树脂 25 -68 ； 其中， 所述纳米钛合金为半径 20nm-50nm 的纳米颗粒 ； 碳纤维的半径为 20nm-30nm， 长 度为 100nm-500nm ； 铜粉为半径 20nm-30nm 的纳米颗粒 ； 四角针晶氧化锌为半径 40nm-70nm 的纳米颗粒 ； 磁铅石型铁氧体棒的半径为 20nm-100nm， 长度为 100nm-300nm ； 环氧改性丙烯 酸弹性树脂的 1.1-1.2。 2. 根据权利要求 1 所述高弹性吸波重防腐纳米涂料， 其特征是 ： 所述。
5、纳米钛合金由钛 合金 Ti-0.3Mo-0.8Ni、 Ti-15Mo、 Ti-32Mo、 Ti-0.15Pa、 Ti-0.12Pa、 Ti-2Ni、 Ti-4Ni 中的任意 一种或一种以上制得。 权 利 要 求 书 CN 101280144 B1/4 页 3 高弹性吸波重防腐纳米涂料 技术领域 0001 本发明涉及涂料， 特别涉及一种含有兼具重防腐及吸波特性纳米微粒的高弹复合 涂料。 背景技术 0002 目前的重防腐材料主要有防锈颜料、 不锈钢片、 玻璃鳞片、 较负电位金属粉等， 但 防腐效果并不理想， 不能完全满足需求。现有吸波涂料有电阻型， 电介质型及磁介质型， 也 出现了纳米吸波涂料， 。
6、但已有吸波涂料对基材的粘结力及防护性尚不能满足需求， 存在吸 波涂料对基材粘结不牢， 易开裂剥落， 防腐效果不好等缺点。 发明内容 0003 本发明的目的是， 针对现有技术存在的不足， 提出一种高弹性吸波重防腐纳米涂 料， 采用具有耐蚀金属之王称谓的钛制备而成的钛合金纳米粉末作为防腐组分与有机树脂 键合而成的致密立体网络结构， 具有超强耐腐功能， 长期工作于恶劣腐蚀环境下可保证设 备完好无腐蚀 ； 且该涂料与基材粘结牢固， 具有高弹性， 吸波性能优良。 0004 本发明的技术方案是， 所述高弹性吸波重防腐纳米涂料的重量比组成为 ： 0005 纳米钛合金 1 -5， 0006 碳纤维 1 -10。
7、， 0007 铜粉 1 -10， 0008 四角针晶氧化锌 13 -25， 0009 磁铅石型铁氧体棒 15 -30， 0010 环氧改性丙烯酸弹性树脂 25 -68 ； 0011 其 中， 所 述 纳 米 钛 合 金 为 半 径 20nm-50nm 的 纳 米 颗 粒 ； 碳 纤 维 的 半 径 为 20nm-30nm， 长度为100nm-500nm ； 铜粉为半径20nm-30nm的纳米颗粒 ； 四角针晶氧化锌为半 径 40nm-70nm 的纳米颗粒 ； 磁铅石型铁氧体棒的半径为 20nm-100nm， 长度为 100nm-300nm ； 环氧改性丙烯酸弹性树脂的 1.1-1.2。 001。
8、2 以下对本发明做出进一步说明。 0013 本发明组分的选材原理是 ： 0014 纳米钛合金 ： 采用有耐蚀金属之王称谓的钛制备而成的钛合金纳米粉末作为防腐 组分， 这种合金表面键有特殊键合剂能与有机树脂键合而成的致密立体网络结构， 具有超 强耐腐功能， 长期工作于恶劣腐蚀环境下可保证设备完好无腐蚀。 0015 金属微粉 ： 金属微粉吸收剂应具有 (1) 居里温度高 (770K)， 温度稳定性好 ； (2) 在 磁性材料中， 磁化强度最高， 微波磁导率较大 ； (3) 介电常数较大。金属微粉在吸波材料领 域得到了广泛应用， 它主要是通过磁滞损耗、 涡流损耗等吸收电磁波。 磁性金属微粉兼有自 由。
9、电子吸波和磁损耗， 磁导率、 介电常数大， 电磁损耗大， 和 ” 随频率上升而降低， 有 利于达到阻抗匹配和展宽吸收频带， 再加上磁性金属及合金粉末温度稳定性能好等优点， 说 明 书 CN 101280144 B2/4 页 4 使其成为吸波材料的主要发展方向。目前主要使用的磁性金属粉是微米级 (1 10m) 纯 Fe、 Co、 Ni、 Cu 及其合金粉。但作为吸波材料， 要求材料具有较高的电阻率， 否则电磁波将产 生反射， 而不是吸收。 因而导电金属粉末的填充率不可能很高， 故金属粉类的吸波材料的低 频磁导率小。目前磁性金属粉面临的主要问题是低频 ( 2GHz) 吸收性能不理想， 比重较 大。。
10、 故本发明中， 金属铜粉添加量较小， 主要作为导电桥接的分散结点， 兼具介电损耗性能。 0016 导电纤维 ： 当吸收剂颗粒为圆片或针形时， 其吸收能力明显大于球形 ； 同时， 导电 纤维能起半波谐振子作用， 产生感应场， 激发耗散电流使电磁波能量转为热能。 导电磁性纤 维本身还具有很好电磁特性， 加入材料中可作为电偶极子来调节介电常数。与传统的吸波 材料相比的特点有 ： (1) 质量可降低 40 60； (2) 增加材料强度 ； (3) 工作频带宽 ； (4) 能 同时吸收表面行波 ； (5) 具有较好的斜入射特性。在铁氧体吸波涂料中加入导电短纤维可 大幅提高吸波效应， 并展宽吸波频带。虽然。
11、金属纤维吸波效果良好， 但由于其导电性好， 添 加量较高时， 杂乱分布的纤维易于缠结形成导电网络通路， 对电磁波产生屏蔽反射， 制约吸 收效果 ； 此外， 纤维缠结会使高含量纤维涂料的流动性和致密性大为降低， 实际涂覆极为困 难， 故本发明采用适度量的导电碳纤维， 从而不致于形成导电网络通路， 以保证施工方便及 吸波效果。 0017 四角晶系氧化锌 ： 金属和氧化物纳米颗粒、 线及薄膜对宽频微波乃至光波具有优 异的超宽频吸收性能。纳米金属与氧化物表面原子数量极大， 表面原子能带结构不同于体 内， 呈现量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。纳米粒子有较高的矫顽力， 可引起磁滞损耗， 界面极化、 多重散。
12、射及分子分裂能级激发也是重要的吸波机制 ； 表面电子与晶格及电子间 的相互作用， 在不同频率的电磁波作用下均能被激发， 产生宽频吸波效应。 纳米氧化物吸收 剂主要有单一氧化物和复合氧化物两类， 单一氧化物纳米吸收剂主要有 Fe2O3。 、 Fe3O4、 ZnO、 Co3O4、 TiO2等纳米微粉， 复合氧化物纳米吸收剂主要有 LaFeO3。 、 La1-xSrxFeO3等复合氧化物 纳米微粉， 不仅吸波性能优异， 而且还兼有抑制红外辐射等数种功能。 0018 本发明采用吸波性能最好的四角晶系氧化锌， 达到最佳的吸波效果。 0019 铁氧体 ： 铁氧体价格低廉， 是发展最早较为成熟的吸波剂。 在。
13、应用于雷达吸波材料 优化设计时， 要考虑与其它介质材料的匹配， 即需要特定的 () 和 () 材料， 并采取 分级层状结构， 以实现宽带雷达波吸收特性 ； 磁畴的自然共振是铁氧体吸收电磁波的主要 机制， 当交变电磁场角频率与共振频率相等时， 铁氧体大量吸收电磁波能量。 按微观结构的 不同， 铁氧体可分为尖晶石型、 石榴石型和磁铅石型， 它们均可作吸波材料。 许多研究表明， 3 种铁氧体中六角晶系磁铅石型吸波材料的性能最好。六角晶系磁铅石型铁氧体为片状颗 粒， 而片状颗粒是吸收剂的最佳形状 ； 其次六角晶系磁铅石型铁氧体具有较高的磁性各向 异性等效场， 因而有较高的自然共振频率。 0020 目前。
14、， 国内铁氧体吸波材料的性能水平低于国外， 在 8 18GHz 的频率范围内， 反 射衰减达到 10dB。铁氧体吸波涂层存在的问题是比重大、 吸波频率不够宽、 要求涂层较厚、 高温特性差。其发展方向是与超细纳米粉末和导电磁性纤维吸波剂复合， 提高吸波性能。 故本发明将其与导电纤维， 导电金属微粉， 金属氧化物合用， 以弥补其不足， 又能发挥其特 有的性能 ； 因本发明组分中已有四角晶系氧化锌， 纤维状碳， 片状铜， 故考虑到宽谱宽频下 具有强吸收的效果， 因而铁氧体采用棒状和针状吸波剂与其它吸波剂复合树脂而成吸波涂 料。 说 明 书 CN 101280144 B3/4 页 5 0021 将重防。
15、腐材料作为组分和吸波材料复合于涂料中而得高弹纳米重防腐吸波材料， 因钛合金已与树脂键合而成网络结构， 并不会形成导电网络而影响吸波材料吸收性能， 此 外单独的钛合金纳米粒子还具有微粒尺寸小， 比表面积大， 表面原子比例高， 悬挂键增多， 从而界面极化和多重散射成为重要的吸波机制。 量子尺寸效应使纳米粒子的电子能级发生 分离， 分裂的能级间隔正处于微波的能量范围内 (10-2 10-5eV)， 从而形成新的吸波通道， 这样复合而得的复合材料具有优异的重防腐兼波效果， 或将重防腐涂料作为底涂， 吸波涂 料作为面涂， 从而达到更优的重防腐及吸波性能的高弹纳米重防腐吸波复合材料。 0022 本发明所述。
16、高弹性吸波重防腐纳米涂料的一种制备工艺是， 按所述比例将环氧改 性丙烯酸弹性树脂、 纳米钛合金、 铜粉、 磁铅石型铁氧体棒投入搅拌缸内以 1500-2000r/min 的搅拌速度高速搅拌分散约十五分钟后， 进行研磨分散 ( 细度 D 20-50 微米 ) ； 之后， 再 将物料全部移入搅拌缸中， 按比例投入碳纤维、 四角针晶氧化锌继续以 1500-2000r/min 的 搅拌速度高速搅拌分散约十五分钟， 过滤， 用稀释剂 ( 可采用二甲苯或醋酸丁醋、 丙二醇甲 醚醋酸酯 ) 调整粘度， 检测出厂。研磨可采用重庆市红旗化工机械有限公司生产的 WM 系列 卧式砂磨机或株洲欧华实业有限公司生产的 K。
17、FM 系列卧式砂磨机 ； 高速搅拌分散可采用江 苏省宜兴市鼎盛涂料化工机械有限公司生产的 GFJ 系列高速分散机 ； 钛合金纳米的制备可 采用立式或卧式行星球磨机。 0023 本发明涂料兼具重防腐及吸波隐身功能， 由一种超强耐蚀钛合金纳米微粒同广谱 宽频下具有强电磁波吸收及损耗率的吸波材料复合成为高弹有机无机复合涂料， 它能键合 有机物而形成超强耐蚀保护网络的重防腐功能材料发挥其重防腐功能， 而吸波材料兼含有 电阻型电介质型和磁介质型吸波材料， 同时加工到纳米尺度范围内， 使吸波材料具有电介 性能好、 微波磁导率高， 温度稳定性好等特点， 金属微粉或金属介质组分的尺寸超过趋肤深 度值一个数量级。
18、或者不多于一个数量级， 具有介电性能的组分使均匀分布的金属组分完全 绝缘， 因而材料的吸波能力最大 ； 本发明通过研究介电常数和磁导率对不同频率波长下的 电磁波的吸收及损耗研究确定最佳的吸收电磁能值材料， 该吸波材料在热作用、 腐蚀作用 及其它条件的影响下， 吸波材料的结构、 成分及性能具备高度的稳定性， 从而吸波效果稳定 优良。 0024 由以上可知， 本发明为高弹性吸波重防腐纳米涂料， 它采用具有耐蚀金属之王称 谓的钛制备而成的钛合金纳米粉末作为防腐组分与有机树脂键合而成的致密立体网络结 构， 具有超强耐腐功能， 长期工作于恶劣腐蚀环境下可保证设备完好无腐蚀 ； 且该涂料与基 材粘结牢固，。
19、 具有高弹性， 吸波性能优良。 具体实施方式 0025 一种高弹性吸波重防腐纳米涂料， 它的重量比组成为 ： 纳米钛合金 3、 碳纤维 8、 铜粉 6、 四角针晶氧化锌 20、 磁铅石型铁氧体棒 26、 环氧改性丙烯酸弹性树脂 37。 0026 其 中， 所 述 纳 米 钛 合 金 为 半 径 20nm-50nm 的 纳 米 颗 粒 ； 碳 纤 维 的 半 径 为 20nm-30nm， 长度为 100nm-500nm ； 铜粉为半径 20nm-30nm 的纳米颗粒 ； 四角针晶氧化 锌为半径 40nm-70nm 的纳米颗粒 ； 磁铅石型铁氧体棒的半径为 20nm-100nm， 长度为 100nm-300nm ； 环氧改性丙烯酸弹性树脂的 1.1-1.2。所述纳米钛合金可以用钛合金 说 明 书 CN 101280144 B4/4 页 6 Ti-0.3Mo-0.8Ni、 Ti-15Mo、 Ti-32Mo、 Ti-0.15Pa、 Ti-0.12Pa、 Ti-2Ni、 Ti-4Ni 等制备， 即可 采用其中的任意一种或一种以上 ( 比例不限 ) 钛合金制备纳米钛合金， 并可采用已公开的 CN101081434 说明书记载的技术方案制取。其它各组分物料亦可通过现有技术获得。 0027 将所述物料按前述方法进行高搅及研磨分散即得。 说 明 书 。