防可见光近红外迷彩系列隐身涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 防可见光近红外迷彩系列隐身涂料及其制备方法 (Invisible light-proof near-infrared camouflage series stealth coating and preparation method thereof ) 是由 刘岳麟 陈小庆 宋欢欢 李超宇 王学龙 李志宝 侯继宗 于 2020-11-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及的是防可见光近红外系列迷彩隐身涂料及其制备方法,涂料由甲、乙组分组成。其中甲组分由丙烯酸树脂、分散剂、流平剂、消泡剂、混合溶剂A、云母粉、铝粉、二氧化钛、光学特种颜料、紫外线吸收剂等组成；乙组分由多异氰酸酯、混合溶剂B、催化剂组成。本发明通过对树脂及固化剂的考察、颜料品种及搭配比例的筛选与复配,涂料精度、重现度、稳定度极佳；铝粉、二氧化钛及光学特种颜料能有效减少红外线反射,降低目标发现率,大大提高了涂料的隐身性能。(The invention relates to a visible light and near infrared resistant camouflage stealth coating and a preparation method thereof. Wherein the component A comprises acrylic resin, a dispersant, a leveling agent, a defoaming agent, a mixed solvent A, mica powder, aluminum powder, titanium dioxide, an optical special pigment, an ultraviolet absorbent and the like; the component B consists of polyisocyanate, mixed solvent B and catalyst. By inspecting the resin and the curing agent and screening and compounding the pigment variety and the matching proportion, the coating has excellent precision, repeatability and stability; the aluminum powder, the titanium dioxide and the optical special pigment can effectively reduce infrared reflection, reduce the target discovery rate and greatly improve the stealth performance of the coating.)
技术领域
本发明属于隐身涂料技术领域，具体涉及防可见光近红外迷彩系列隐身涂料及其制备方法。
背景技术
光电技术在军事领域的应用日益广泛深入，使各种现代化武器装备的性能大大提高，随着红外线探测技术的发展和先进红外线探测器的问世，红外线探测在现代战争中将占据越来越重要的地位，对于伪装目标的威胁也越来越大。近几年出现的高光谱遥感探测技术更是给光学波段的隐身提出了更高的要求。
高光谱遥感探测技术的出现被誉为是遥感技术的一场革命，高光谱成像仪能够在连续光谱段上对同一目标同时成像，直接反映出被观测目标的光谱特征，通过光谱特征曲线直接反演出对应的每一个像素的目标物组成成分，从而揭露与背景环境不同的伪装目标。高光谱遥感探测技术典型的探测范围为400～2500nm，囊括紫外、可见光、近红外三个波段，对伪装目标的战场生存造成严重威胁。
对于装备的可见光近红外隐身，是指目标与所在背景达到“同色同谱”，因此色差(ΔE)、可见光亮度因数(Y)及近红外亮度因数(β)是非常关键的参数。迷彩隐身涂料作为一种方便、经济、适应性好的光学伪装材料，除具有一般涂料的防护性和装饰性外，还具有迷彩变形作用，它可根据目标所处的自然背景或活动地域的不同(草原、山地、雪地、荒地、荒漠、丘陵、森林等)，采用单色或多色迷彩斑点，以歪曲目标外形特征，人为减少背景与伪装目标之间色差、可见光及近红外亮度的差别，进而达到隐身的目的。除此之外，迷彩隐身涂料还特别适宜现场及野战条件下对武器装备实施快速伪装隐身；对武器装备的外形不需作任何的改动，对设计不提出任何要求，可见其对装备的可见光及近红外隐身具有非常重要的影响。
国内对近红外隐身涂料的研究起步较晚，不少单位开展了大量研究，传统的伪装涂料通过调配颜料来模拟绿色植被的颜色以达到“同色”，但由于不具备植被的组织结构和物质成分而无法实现近红外波段的“同谱”，在高光谱遥感探测下目标明显的暴露出来。此外，据用户单位反映，国内现有可见光近红外隐身涂料在使用一段时间后，由于耐候性不佳而出现隐身失效的现象；且可修补性差，修补后会形成明显的红外特征差异。不仅如此，军事装备及车辆常年服役于气候复杂的野外环境，对耐介质及耐候要求较为严格，现有产品光学性能与机械性能、耐介质性能等无法两全，造成机械性能及耐介质性能方面较为薄弱，不能满足实际使用需求。综上考虑，研制出一套综合性能优异的近红外迷彩隐身涂料是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对军用装备及车辆防可见光近红外迷彩隐身涂料的研究与应用现状，研制综合性能优异的防可见光近红外迷彩系列隐身涂料，解决国内现有产品近红外波段光学性能与机械性能、耐腐蚀性能等无法兼容的缺陷。掌握近红外波段光学性能、综合性能优异的隐身涂料制备的理论基础和关键技术，突破相应技术难点，完成近红外迷彩隐身的功能化研究，研究制备出系列化的近红外隐身涂料，并形成批量化、稳定化的生产供货能力。
本发明主要针对军用野外装备及车辆的应用及防护要求，进行了专业的技术研究，制备了一系列防可见光近红外迷彩隐身涂料，主要颜色包括DG0730深绿色、EG1456翠绿色、SE2635沙土色(参照《GJB798-90伪装涂料漆膜颜色》相关要求)。
所述系列防可见光近红外迷彩隐身涂料由甲、乙组分组成。其中甲组分由丙烯酸树脂、分散剂、流平剂、消泡剂、混合溶剂A、云母粉、铝粉、二氧化钛、光学特种颜料、紫外线吸收剂等组成；乙组分由多异氰酸酯、混合溶剂B、催化剂组成。
按质量百分数计，防可见光近红外迷彩系列隐身涂料甲组分的配方为：
所述的丙烯酸树脂为自制研发的不同羟值丙烯酸树脂任一一种或两种以任意比例的混合物。
所述的分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物加有聚硅氧烷共聚物、含酸性基团共聚物中的至少一种。
所述的流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷中的至少一种。
所述的消泡剂为破泡聚硅氧烷、破泡聚合物和聚硅氧烷中的至少一种。
所述的混合溶剂A为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、丁酮、甲基异丁基酮、醋酸丁酯中的至少一种。
所述的光学特种颜料为钴绿、铁绿、铬绿、铁黄、镍钛黄、锌铬黄、铁黑、碳黑、苝黑的任一一种或几种以任意比例的混合物。
所述的紫外线吸收剂为Eversorb 84、Eversorb 71、Eversorb 79的至少一种。
按质量百分数计，防可见光近红外迷彩系列隐身涂料乙组分的配方为：
多异氰酸酯 84％～96％
催化剂 0.06％～0.30％
混合溶剂B 3％～20％
所述的多异氰酸酯为官能度在2以上的异氰酸酯化合物，其NCO含量在8％～30％。
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种。
所述混合溶剂B为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、丁酮、醋酸丁酯的至少一种。
本发明防可见光近红外系列迷彩隐身涂料的制备方法，按照以上所述配方备料，其甲组分的制备工艺为：
在搅拌状态下向丙烯酸树脂中依次加入混合溶剂A、分散剂、流平剂、消泡剂及紫外线吸收剂，混合均匀后再依次加入云母粉、铝粉、二氧化钛、不同比例光学特种颜料，研磨至细度小于30μm，过滤出料，即得甲组分。
本发明防可见光近红外系列迷彩隐身涂料的制备方法，按照以上所述配方备料，其乙组分的制备工艺为：
在搅拌状态下向多异氰酸酯中依次加入催化剂、混合溶剂B，搅拌均匀后过滤，即得乙组分。
本发明的技术关键点在于：防可见光近红外系列迷彩隐身涂料甲组分的制备。具体表现在光学特种颜料种类及比例的调配以达到光学性能指标要求和综合性能的平衡。
本发明涉及的是防可见光近红外系列迷彩隐身涂料，主要颜色包括DG0730深绿色、EG1456翠绿色、SE2635沙土色(参照《GJB798-90伪装涂料漆膜颜色》相关要求)。该方法具有如下有益效果：
(1)本发明实施例结合可见光谱范围光学性能及反射率的探究，克服伪装漆膜颜色繁杂，无相关标准色卡等困难，通过对树脂及固化剂的考察、颜料品种及搭配比例的筛选与复配，兼顾色差、光泽及可见光及近红外亮度等光学特性，完全实现了仅靠光学参数值进行迷彩配色这一技术难点，涂料精度、重现度、稳定度极佳。
(2)本发明实施例中的铝粉、二氧化钛及光学特种颜料能有效减少红外线反射，降低目标发现率，大大提高了涂料的隐身性能。同时，各组分之间的配合良好，对涂装后的涂层的机械性能、耐介质性能、耐候性及三防性能均有增益作用，所研制的可见光及近红外迷彩隐身涂料完全满足《GJB 798-90伪装涂料漆膜颜色》、《GJB 1887-94防可见光近红外溶剂型伪装涂料规范》、《GJB 7928-2012伪装涂料通用要求》及《GJB 150-2009军用设备环境试验方法》中有关三防性能的要求。
具体实施方式
本实施例示范了防可见光近红外系列迷彩隐身涂料的制备方法。
实施例一：
(1)防可见光近红外迷彩隐身涂料(DG0730深绿色)甲组分的制备：在搅拌状态下向52.0kg丙烯酸树脂中依次加入3kg二甲苯、3kg醋酸丁酯、3.0kg的分散剂、BYK-110、0.2kg流平剂BYK-306及0.4kg消泡剂BYK-066N搅拌分散均匀，再依次加入5.4kg云母粉、3.5kg铝粉、5.7kg二氧化钛、23.4kg光学特种颜料及0.4kg Eversorb 84紫外线吸收剂，搅拌30分钟后，研磨分散至细度小于30μm，过滤出料，即得甲组分。
(2)防可见光近红外迷彩隐身涂料乙组分的制备：在搅拌状态下向拉缸中加入NCO含量为18％的多异氰酸酯90kg、4.9kg二甲苯、4.9kg醋酸丁酯及0.2kg二月桂酸二丁基锡，搅拌25分钟后，过滤出料，即得乙组分。
实施例二：
(1)防可见光近红外迷彩隐身涂料(EG1456翠绿色)甲组分的制备：在搅拌状态下向49.0kg丙烯酸树脂中依次加入4.0kg二甲苯、4.0kg醋酸丁酯、2.5kg的分散剂BYK-110、0.30kg流平剂BYK-306及0.40kg消泡剂BYK-066N搅拌分散均匀，再依次加入4.2kg云母粉、5.0kg铝粉、5.5kg二氧化钛、24.8kg光学特种颜料及0.30kg Eversorb 84紫外线吸收剂，搅拌30分钟后，研磨分散至细度小于30μm，过滤出料，即得甲组分。
(2)防可见光近红外迷彩隐身涂料乙组分的制备：在搅拌状态下向拉缸中加入NCO含量为22％的多异氰酸酯88.2kg、5.3kg二甲苯、5.3kg醋酸丁酯及0.2kg二月桂酸二丁基锡，搅拌25分钟后，过滤出料，即得乙组分。
实施例三：
(1)防可见光近红外迷彩隐身涂料(SE2635沙土色)甲组分的制备：在搅拌状态下向50.0kg丙烯酸树脂中依次加入3.5kg二甲苯、3.5kg醋酸丁酯、2.7kg的分散剂BYK-110、0.25kg流平剂BYK-306及0.3kg消泡剂BYK-066N搅拌分散均匀，再依次加入5.0kg云母粉、6.8kg铝粉、7.0kg二氧化钛、20.7kg光学特种颜料及0.25kg Eversorb 84紫外线吸收剂，搅拌30分钟后，研磨分散至细度小于30μm，过滤出料，即得甲组分。
(2)防可见光近红外迷彩隐身涂料乙组分的制备：在搅拌状态下向拉缸中加入NCO含量为26％的多异氰酸酯84.5kg、7.7kg二甲苯、7.7kg醋酸丁酯及0.1kg二月桂酸二丁基锡，搅拌25分钟后，过滤出料，即得乙组分。
实施效果
参考国军标《GJB 798-90伪装涂料漆膜颜色》、《GJB 1887-94防可见光近红外溶剂型伪装涂料规范》、《GJB 7928-2012伪装涂料通用要求》及《GJB 150-2009军用设备环境试验方法》对实施例1-3防可见光近红外迷彩隐身涂料的性能进行测试，测试结果如下：
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