一种耐腐蚀防静电高红外发射率涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀防静电高红外发射率涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

在航空航天领域，航天器处于恶劣的太空环境，因此为了能够保证航天设备的长期稳定运行，航天设备的涂层必须满足耐腐蚀、防静电、高红外发射率的要求。太空中存在各种辐射，要求设备涂层一定要耐腐蚀耐老化；太空中存在大量的灰尘，要求涂层要防静电，因为一旦有了静电，就容易被灰尘等污染，影响设备正常工作；为了保证航天器内部设备在适当的温度下工作，需要将多余的热量以红外辐射形式快速高效的辐射出去，以降低基体温度，保证航天器的可靠性(高分子学报，2014，4，557)，而这些要求涂层具有较高的红外发射率。

现有涂料仅能满足上述三个指标中的一个或两个，很难同时满足三个指标。另外，目前高发射率涂料通常局限于氢氧化物和过渡金属氧化物等材料，但这些材料密度较大，无疑会给航天设备带来高负载高成本的问题，限制了其进一步应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀防静电高红外发射率涂料及其制备方法和应用，本发明提供的涂料能够同时实现耐腐蚀、防静电和高红外发射率的技术效果，且石墨烯和炭黑的密度较小，不会对航天设备造成高负载问题，适宜推广应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种耐腐蚀防静电高红外发射率涂料，按重量份数计，包括以下制备原料：环氧树脂26份，环氧树脂固化剂2.6～5.2份，石墨烯粉末0.9～3.8份，炭黑粉末0.5～10份。

优选地，所述环氧树脂包括4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯或e51环氧树脂。

优选地，所述环氧树脂固化剂包括氢化二聚酸或t-31固化剂。

优选地，所述石墨烯粉末中石墨烯片径尺寸为10nm～10μm。

优选地，所述炭黑粉末的粒径为10～500nm。

本发明提供了上述技术方案所述耐腐蚀防静电高红外发射率涂料的制备方法，包括以下步骤：

将环氧树脂、环氧树脂固化剂、石墨烯粉末和炭黑粉末在丙酮中混合，得到混合液；

将所述混合液中的丙酮去除，得到耐腐蚀防静电高红外发射率涂料。

优选地，所述环氧树脂和丙酮的用量比为26g：20～100ml。

优选地，所述环氧树脂、环氧树脂固化剂、石墨烯粉末和炭黑粉末在丙酮中的混合方法为：先将环氧树脂和丙酮混合，然后依次加入环氧树脂固化剂、石墨烯粉末和炭黑粉末。

本发明提供上述技术方案所述耐腐蚀防静电高红外发射率涂料或上述技术方案所述制备方法制备得到的耐腐蚀防静电高红外发射率涂料在航空航天设备用涂层中的应用。

本发明提供了一种耐腐蚀防静电高红外发射率涂料，按重量份数计，包括以下制备原料：环氧树脂26份，环氧树脂固化剂2.6～5.2份，石墨烯粉末0.9～3.8份，炭黑粉末0.5～10份。在本发明中，石墨烯粉末可以阻隔水汽及氧气等物质渗入树脂中，将石墨烯掺入环氧树脂中，不仅可以提高环氧树脂的耐腐蚀性，而且可以提高环氧树脂的导电性；同时掺入一定的炭黑粉末，可以调节整个涂料的红外发射率；另外，由于石墨烯和炭黑的密度较小，不会对航天设备造成高负载问题，本发明采用粉末状的石墨烯和炭黑，能够提高环氧树脂的强度以及涂料与设备的结合牢固度。本发明充分发挥环氧树脂、石墨烯粉末和炭黑粉末的协同效应，得到耐腐蚀性、防静电效果和红外发射率均较高的涂料。实施例结果表明，本发明提供的涂料盐雾实验>800h，表面电阻<100kω，红外发射率为0.87～0.91，能够满足航空航天领域对涂层的需求。

附图说明

图1为涂覆本发明涂料的镁合金块体与裸镁合金块体的对比图。

具体实施方式

本发明提供了一种耐腐蚀防静电高红外发射率涂料，按重量份数计，包括以下制备原料：环氧树脂26份，环氧树脂固化剂2.6～5.2份，石墨烯粉末0.9～3.8份，炭黑粉末0.5～10份。

按重量份数计，本发明提供的涂料包括环氧树脂26份，作为涂料主体及粘结剂。在本发明中，所述环氧树脂优选包括4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯(tde-85)或e51环氧树脂。

以所述环氧树脂的重量份数为基准，本发明提供的涂料包括环氧树脂固化剂2.6～5.2份，优选为3～4份。在本发明中，所述环氧树脂固化剂优选包括氢化二聚酸(hdma)或t-31固化剂。在本发明的具体实施例中，当所述环氧树脂为tde-85时，所述环氧树脂固化剂为hdma；当所述环氧树脂为e51时，所述环氧树脂固化剂为t-31。

以所述环氧树脂的重量份数为基准，本发明提供的涂料包括石墨烯粉末0.9～3.8份，优选为1.9～3份。在本发明中，所述石墨烯粉末中石墨烯片径尺寸优选为10nm～10μm。在本发明中，石墨烯粉末能够阻隔水汽及氧气等物质渗入树脂中，而且具有优异的导电性，能够提高涂料的耐腐蚀性和抗静电效果。本发明优选采用纳米级别的石墨烯粉末，有利于提高涂料与设备基材的结合牢固度。

以所述环氧树脂的重量份数为基准，本发明提供的涂料包括炭黑粉末0.5～10份，优选为1.9～5份。在本发明中，所述炭黑粉末的粒径优选为10～500nm。本发明优选采用纳米级别的炭黑粉末，和石墨烯粉末配合使用，有利于提高涂料与设备基材的结合牢固度；同时能够在使用较少量炭黑粉末和石墨烯粉末的前提下，提高涂料的综合性能。

本发明还提供了上述技术方案所述耐腐蚀防静电高红外发射率涂料的制备方法，包括以下步骤：

将环氧树脂、环氧树脂固化剂、石墨烯粉末和炭黑粉末在丙酮中混合，得到混合液；

将所述混合液中的丙酮去除，得到耐腐蚀防静电高红外发射率涂料。

本发明提供的制备方法操作简单易行，条件温和，适宜规模化生产。

本发明将环氧树脂、环氧树脂固化剂、石墨烯粉末和炭黑粉末在丙酮中混合，得到混合液。在本发明中，所述环氧树脂和丙酮的用量比优选为26g：20～100ml，更优选为26g：40ml。本发明以丙酮作为介质，一方面丙酮可以用作环氧树脂的溶解剂；另一方面丙酮容易蒸发掉。

在本发明中，所述环氧树脂、环氧树脂固化剂、石墨烯粉末和炭黑粉末在丙酮中的混合方法优选为：先将环氧树脂和丙酮混合，然后依次加入环氧树脂固化剂、石墨烯粉末和炭黑粉末。本发明限定上述混合顺序能够保证环氧树脂充分溶解。

本发明优选在添加完所有制备原料后，将所得体系超声分散，得到混合液。在本发明中，所述超声分散的功率优选为60w，所述超声分散的时间优选为20min～5h，更优选为2h。本发明通过超声分散使各原料混合均匀。

得到混合液后，本发明将所述混合液中的丙酮去除，得到耐腐蚀防静电高红外发射率涂料。在本发明中，所述丙酮的去除方法优选为蒸发；所述蒸发的温度优选为40～60℃。

本发明还提供了上述技术方案所述耐腐蚀防静电高红外发射率涂料或上述技术方案所述制备方法制备得到的耐腐蚀防静电高红外发射率涂料在航空航天设备用涂层中的应用，具体方法优选包括：将所述耐腐蚀防静电高红外发射率涂料涂覆在航空航天设备的表面，干燥后形成涂层。在本发明中，所述干燥的方式优选为依次在60℃条件下干燥1h、90℃条件下干燥1h和120℃条件下干燥1h。在本发明中，所述涂层的厚度优选为5～100μm。本发明提供的涂料能够同时实现耐腐蚀、防静电和高红外发射率的技术效果，适宜制备航空航天设备用涂层。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将26g环氧树脂tde-85加入40ml丙酮中，然后加入相应的环氧树脂固化剂hdma2.6g，并搅拌至分散均匀，接着加入0.9g石墨烯粉末(片径为50nm)和0.5g炭黑粉末(粒径为10nm)，超声(功率为60w)分散2h，得到混合液；将所述混合液中的丙酮蒸发掉，得到耐腐蚀防静电高红外发射率涂料。

所得涂料的各项指标为：盐雾实验850h，表面电阻98kω(检测方法为：利用万用表测表面电阻，两个表针间距1cm)，红外发射率0.87。

实施例2

将26g环氧树脂tde-85加入40ml丙酮中，然后加入相应的环氧树脂固化剂hdma5.2g，并搅拌至分散均匀，接着加入1.9g石墨烯粉末(片径为5μm)和1.9g炭黑粉末(粒径为50nm)，超声(功率为60w)分散2h，得到混合液；将所述混合液中的丙酮蒸发掉，得到耐腐蚀防静电高红外发射率涂料。

所得涂料的各项指标为：盐雾实验900h，表面电阻80kω，红外发射率0.89。

实施例3

将26g环氧树脂e51加入40ml丙酮中，然后加入相应的环氧树脂固化剂t-315.2g，并搅拌至分散均匀，接着加入3.8g石墨烯粉末(片径为500nm)和5g炭黑粉末(粒径为200nm)，超声(功率为60w)分散2h，得到混合液；将所述混合液中的丙酮蒸发掉，得到耐腐蚀防静电高红外发射率涂料。

所得涂料的各项指标为：盐雾实验950h，表面电阻70kω，红外发射率0.90。

实施例4

将26g环氧树脂e51加入40ml丙酮中，然后加入相应的环氧树脂固化剂t-315.2g，并搅拌至分散均匀，接着加入3.8g石墨烯粉末(片径为10μm)和10g炭黑粉末(粒径为500nm)，超声(功率为60w)分散2h，得到混合液；将所述混合液中的丙酮蒸发掉，得到耐腐蚀防静电高红外发射率涂料。

所得涂料的各项指标为：盐雾实验1050h，表面电阻60kω，红外发射率0.91。

对比例1

与实施例4的制备方法基本相同，不同之处仅在于不添加炭黑粉末，所得涂料的各项指标为：盐雾实验800h，表面电阻85kω，红外发射率0.82。

对比例2

与实施例4的制备方法基本相同，不同之处仅在于不添加石墨烯粉末，所得涂料的各项指标为：盐雾实验500h，表面电阻150kω，红外发射率0.87。

对比例3

与实施例4的制备方法基本相同，不同之处仅在于不添加石墨烯粉末和炭黑粉末，所得涂料的各项指标为：盐雾实验10h，表面电阻200mω，红外发射率0.59。

由以上实施例和对比例可以看出，本发明充分发挥环氧树脂、石墨烯粉末和炭黑粉末的协同效应，得到了耐腐蚀性、防静电效果和红外发射率均较高的涂料。

应用例

将本发明实施例4提供的耐腐蚀防静电高红外发射率涂料，涂覆在镁合金块体的表面，干燥后形成涂层，如图1的左侧所示。图1的右侧为裸镁合金块体。由图1可以看出，涂覆本发明涂料的镁合金块体表面颜色较深，能够提高涂层的红外发射率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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