改性環氧涂料雷達吸波效果突出

    雷達吸波也即隱身技術在現代戰爭中越來越重要。雷達吸波涂料目前主要以聚氨酯、環氧樹脂、氯丁橡膠等為基材,但都難以完全滿足要求。環氧樹脂涂層優點明顯,同時又有柔韌性較差缺點。而進行改性的環氧樹脂固化體系,應用于雷達吸波就顯得效果突出。據環氧樹脂行業協會專家介紹,地質大學材料科學與化學工程學院、華中科技大學電子科技與技術系,近研究的改性固化劑與環氧樹脂E-51,樹脂和吸收劑所組成的雷達吸波涂料,可滿足飛行器對涂層柔韌性和附著力的要求。
    環氧樹脂優良的物理化學性能只有通過與固化劑發生交聯聚合作用才能得以實現,固化劑自身的結構和性能在環氧樹脂配方技術中占據重要的地位。因此科研人員同時研究了改性固化劑、改性環氧樹脂。他們選用原料己二胺、環氧樹脂、丙烯腈合成改性固化劑,由該固化劑、環氧樹脂E-51以及其它組分制成了涂料。經測試其涂層具有較高的柔韌性和良好的粘接強度,力學性能基本滿足雷達吸波涂料的技術要求。據環氧樹脂行業協會專家介紹,其原理是:己二胺氨基上的活潑H部分與環氧基加成進行羥烷基化,再與丙烯腈的雙鍵加成進行氰乙基化,反應產物中仍然存在活潑H可與環氧樹脂發生交聯聚合反應。
    隱身技術已成為現代戰爭的關鍵技術,其實現方法主要是外形隱身和材料隱身2種。外形隱身技術難度較大,容易使目標的結構性能劣化,而采用隱身材料技術相對簡單易行;雷達吸波涂料因其制備簡單、施工方便、不受工件形狀限制等諸多優勢,而成為飛行器隱身的理想措施。盡管雷達吸波涂層的厚度比外蒙皮漆大得多,其顏基比較非常大,但要求涂層具有良好的附著力和一定的韌性,以便于涂刷和機械加工。目前雷達吸波涂料采用的樹脂有聚氨酯、環氧樹脂、氯丁橡膠等,但目前這些樹脂都不能完全滿足飛行器的使用要求。環氧樹脂涂層具有優異的附著力、高填充量、耐化學藥品、防腐蝕和耐水性,但制得的雷達吸波涂層柔韌性較差,必須對環氧樹脂固化體系進行改性。
    實驗中先對固化劑進行制備:在干燥四口瓶中裝入適量的己二胺,通入氮氣保護、水浴升溫至75℃,滴人計算量的環氧樹脂E-44約1小時滴完;滴完后繼續反應1小時后降低溫度至65℃,滴人計算量的丙烯腈約20~30min滴完,繼續反應1小時停止反應、取出產物,產物為淡黃色黏稠液體。涂料的制備則是固化劑與環氧樹脂E-5l按比例配合,用混合溶劑調節黏度,稱取一定質量的吸收劑(羰基鐵粉)與所配膠粘劑混合,放在超聲波發生器中振蕩1小時。環氧樹脂行業協會專家介紹說,涂料涂裝在底版的表面處理按GB 9271規定進行:室溫下進行刷涂或噴涂,涂層厚度為0.5mm,涂層在47℃固化8h。然后按GB/T5210-1985測定涂層的附著力、GB/T1731-1993測定柔韌性按。實驗中反應溫度是較為關鍵的參數。據環氧樹脂行業協會專家介紹說,己二胺的熔點為41℃、丙烯腈的沸點為78℃。反應溫度應高于反應物的熔點,使反應體系保持液態均相;但反應溫度過高會使胺類化合物氧化,己二胺與環氧樹脂的反應溫度為70~80℃,加入的丙烯腈由于沸點較低,而且氰乙基化是劇烈的放熱反應,反應溫度可降到60~70℃。固化劑改性比的選擇也十分重要,固定己二胺/丙烯腈物質的量比為1:1,研究環氧樹脂E-44的環氧基與己二胺中活潑H物質的量比對涂層力學性能的影響:當上述比值小于0.200,涂層具有較強的附著力,而柔韌性很差;而該值大于0.200時,2種性能則與之相反;固定環氧樹脂E-44的環氧基與己二胺中活潑H物質的量比為0.210時,研究己二胺/丙烯腈的物質的量比對涂層力學性能的影響。隨著己二胺/丙烯腈物質的量比的增加,涂層柔韌性變好、相應的附著力變小。
    關于組分樹脂用量對涂層力學性能的影響,數據表明:環氧樹脂E-44中環氧基與己二胺活潑H的物質的量比為0.210,己二胺、丙烯腈物質的量比為1.0,合成固化劑與環氧樹脂E-51配合,涂層附著力為16.8MPa,柔韌性為10mm,綜合力學性能較好。為了提高柔韌性,樹脂被添加到E-51和固化劑的固化體系中。樹脂具有長鏈結構且含有較多極性側基,樹脂的加入量為15%時涂層既有良好的柔韌性又有較高的附著力。雷達吸波涂層的附著力和柔韌性指標:附著力(與鋁合金)10~15MPa,柔韌性10~15mm。本文合成的固化劑與環氧樹脂E-51、第3組分樹脂、吸收劑配合所組成的雷達吸波涂料有較高的附著力(14.4MPa)和優異的柔韌性(5mm),其力學性能基本滿足雷達吸波涂料的技術指標,具有一定的應用前景。