学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

舰艇雷达隐身快速修复涂料及其界面行为研究

作　者: 杨亮
导　师: 王亦菲
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 快速固化雷达吸波涂层界面行为(润湿性) 界面结构快速修复
分类号: TQ637
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 279次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文针对战场快速修复的要求以羰基铁粉(CIP)为吸收剂,聚氨酯树脂为胶粘剂制备快速固化雷达隐身修复涂料,并对涂料与基材之间界面行为进行初步研究。通过选择适宜的聚氨酯种类,改性多羟基组分,确定双组分比例、催化剂及CIP含量设计快速固化雷达隐身修复涂料的初步配方;研究CIP、基材润湿剂、硅烷偶联剂及表面处理工艺对快速固化雷达隐身涂料界面行为(润湿性)及涂料与基材界面结构的影响,以提高快速固化隐身修复涂料的附着力;通过各种助剂的选择减少快速固化雷达隐身涂层的表面缺陷,进一步优化修复涂料配方;制备出性能优良的快速固化雷达隐身修复涂料,对不同面积的平板及二面角结构隐身涂层机械损伤进行修复,修复后吸波性能达到原来的80%以上,满足战场快速修复要求。研究确定快速固化雷达隐身修复涂料初步配方。以六甲基二异氰酸酯(HDI)缩二脲为异氰酸酯组分,摩尔比为2:5的3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)/羟基丙烯酸树脂(HPAR)为多羟基组分,异氰酸根指数(R值)为1.15,CIP/胶粘剂质量比为4:1,催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)用量为体系的0.03%。所制备涂料性能为:常温固化,表干时间为30min,实干时间为3h,附着力为4.6MPa,耐冲击性为50kg·cm,反射率最低为-9.4dB,小于-8dB带宽为6GHz(12GHz～18GHz)。研究快速固化雷达隐身修复涂料的界面行为(润湿性),采用FT-IR、RA-IR、SEM和EDXA等手段表征涂层与基材的界面结构。研究结果表明:随着CIP含量增加,快速固化雷达隐身修复涂料的表面张力增大,接触角增大,粘结功减小,附着力降低;隐身涂料中加入含量为0.1%的基材润湿剂BYK-306,涂料表面张力降低,接触角减小,粘结功增加,附着力提高为5.0MPa;隐身涂料中加入含量为1.0%的硅烷偶联剂KH-560,涂料表面张力降低,接触角减小,粘结功增加,附着力提高为5.6MPa,提高了21.7%,KH-560直接加入隐身涂料中,在涂层结构中增强CIP颗粒与树脂基体界面结合,改善涂料润湿性;打磨处理和化学处理钢板,增大钢板表面能和粗糙度,粗糙度增大促进附着和浸透润湿行为自发进行,提高涂层附着力;5.0%的硅烷偶联剂KH-550水解溶液处理钢板,钢板表面能降低,涂层附着力提高为7.3MPa,提高了58.7%,KH-550水解溶液处理钢板后,在钢板表面形成底膜,与钢板表面的Fe-OH发生作用,以一种化学键方式结合。硅烷膜与涂层紧密结合,因为KH-550膜中氨基可能与-NCO作用。研究消泡剂、防缩孔流平剂和润湿分散剂对涂层性能影响,解决CIP颗粒团聚、起泡和缩孔等涂膜缺陷问题。Deform5400用量为体系的0.2%~0.3%,防缩孔流平剂Levelov 837用量为体系的0.3%~0.4%,润湿分散剂BYK-W980用量为CIP含量的1.0%~1.5%。通过以上各种助剂对快速固化雷达隐身修复涂料配方进一步优化,在保持其它性能稳定前提下,附着力提高为7.8MPa。本文采用优化后的快速固化雷达隐身修复涂料和适宜的表面处理工艺对不同面积机械损伤平板及二面角隐身涂层进行修复。研究结果表明:平板涂层快速修复后,在8~18GHz频率范围内反射率可达原来的85%以上,高频区域修复效果不如低频区域好;二面角结构涂层快速修复后,反射率在8~18GHz频率范围可达原有涂层80%左右,修复效果明显,但没有平板涂层损伤修复效果好。从整体上看,用快速固化隐身涂料修复不同面积的机械损伤涂层,修复效果能够满足战场快速修复的要求。

全文目录

缩略语表  4-11
摘要  11-13
ABSTRACT  13-15
第一章绪论  15-33
  1.1 引言  15-16
  1.2 雷达隐身涂层研究概况  16-20
    1.2.1 雷达隐身涂层的工作原理  16-18
    1.2.2 雷达隐身涂层的国内外研究现状  18-20
  1.3 涂层附着力及界面研究进展  20-28
    1.3.1 涂层的附着机理和影响因素  20-24
    1.3.2 金属基材表面处理工艺  24-25
    1.3.3 硅烷偶联剂处理工艺  25-28
  1.4 雷达隐身涂层损伤与修复技术研究进展  28-32
    1.4.1 隐身涂层的损伤研究  28-30
    1.4.2 隐身涂层修复技术研究  30-32
  1.5 本课题主要研究内容  32-33
第二章实验及表征方法  33-39
  2.1 实验原料及设备  33-34
  2.2 快速固化隐身修复涂层的制备  34-35
    2.2.1 隐身涂层制备工艺流程  34
    2.2.2 金属基材表面处理  34-35
    2.2.3 涂层人工机械损伤设计  35
  2.3 快速固化隐身修复涂料的性能检测  35-38
    2.3.1 涂层附着力测试  35-36
    2.3.2 柔韧性和耐冲击性测试  36
    2.3.3 反射率测试  36
    2.3.4 接触角测定  36
    2.3.5 表面张力测定  36-37
    2.3.6 表面能计算  37-38
  2.4 分析表征  38-39
    2.4.1 红外光谱分析  38
    2.4.2 扫描电镜显微镜分析  38-39
第三章结果与讨论  39-76
  3.1 雷达隐身涂层快速固化体系研究  39-45
    3.1.1 聚氨酯树脂的选择  39-40
    3.1.2 多羟基组分的改性  40-41
    3.1.3 异氰酸根指数R 的选择  41-42
    3.1.4 催化剂对涂料性能的影响  42-43
    3.1.5 CIP 含量的选择  43-45
  3.2 快速固化雷达隐身修复涂层界面行为及界面结构研究  45-64
    3.2.1 CIP 含量对隐身涂料界面行为（润湿性）研究  45-47
    3.2.2 基材润湿剂对隐身涂料界面行为（润湿性）研究  47-48
    3.2.3 SCA 对隐身涂料界面行为（润湿性）及涂层结构研究  48-53
    3.2.4 表面处理工艺对隐身涂料界面行为（润湿性）及界面结构研究  53-64
  3.3 快速固化雷达隐身修复涂料配方优化研究  64-67
    3.3.1 助剂对雷达隐身涂料性能的影响  64-66
    3.3.2 快速固化雷达隐身修复涂料优化配方研究  66-67
  3.4 雷达隐身涂层快速修复研究  67-76
    3.4.1 平板雷达隐身涂层快速修复研究  67-70
    3.4.2 二面角雷达隐身涂层快速修复研究  70-76
第四章结论  76-78
致谢  78-79
参考文献  79-83
作者在学期间取得的学术成果  83

舰艇雷达隐身快速修复涂料及其界面行为研究

内容摘要

全文目录

相似论文