[發明專利]一種復合型耐激光燒蝕涂料、制備方法及其使用方法

有效

• 申請號: 202010164052.8
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111500146B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 張黎黎;陳凱鋒;張心悅;朱勵;張弛
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: C09D161/06
• 分類號: C09D161/06;C09D7/61;C09D5/33
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 宋晨煒

本發明公開了一種復合型耐激光燒蝕涂料，該涂料包括如下成分：酚醛樹脂、氧化鋯、體質填料、溶劑、分散劑、消泡劑、流平劑，其制備方法為先將酚醛樹脂用部分溶劑稀釋成樹脂漿；然后將樹脂漿、分散劑、消泡劑、流平劑和剩余的溶劑低速攪拌均勻；之后加入氧化鋯、體質填料并高速攪拌均勻，最后研磨即得到耐激光燒蝕涂料，在使用時采用緩慢梯度變化加熱干燥技術得到耐激光燒蝕涂層。本發明的涂料中酚醛樹脂為粘合劑，氧化鋯為相轉變材料，氧化鋯在常壓下有三種晶型，當其受到高能激光輻照會產生瞬時高能熱量從而導致晶型發生變化，相轉變作用的發生導致涂層表面反射率升高，相對減少激光的輻照熱能，從而保證涂層產生抗高能激光燒蝕作用。

技術領域

本發明涉及一種涂料技術領域，具體的說是一種復合型耐激光燒蝕涂料、制備方法及其使用方法。

背景技術

近年來，隨著高能激光技術的飛速發展，對高能激光防護技術提出了新需求和挑戰，通過材料技術進行激光防護包括薄膜類、結構類和涂層類，薄膜類主要針對衛星光學系統和廣電傳感器的反激光防護，主要采用在光學和傳感器表面鍍制薄膜的方法，結構類主要指通過結構設計實現結構功能一體化，進而達到激光防護的目的，涂層類材料是飛機最傳統的防護和實現特殊功能的材料形式，應用成本較低，但由于耐激光燒蝕涂層對材料性能要求極高，因此，激光防護涂層材料的研究日益廣泛。

國外技術目前，國外對高能激光防護技術的研究主要以陶瓷涂層、反射率高的金屬涂層(如鋁、錫箔等)、纖維復合材料涂層及有機硅樹脂等防護材料為主，而對于高能激光防護的專利主要以陶瓷粉體制備方法及結構設計等為主，整體防護涂層的研究較少。

美國在激光防護方面的研究最早，特別是在1989年用激光擊落超音速飛行導彈試驗獲得成功后，高能激光武器防護問題日益受到重視，激光防護技術研究迅速發展。

Milling等人將表面光滑的鋁作為飛機的外殼結構表面，這種反射結構對強激光具有較好的防護效果。一些天然礦物由于具有平滑的解理面，對激光也具有優良的反射能力，美國研究了一種由多層石墨組成的抗激光結構，每層石墨很薄且光滑如鏡，對激光具有很高的反射率，起到了抗激光加固的效果。

雷聲公司在20世紀80年代末研制了一種用于固體發動機的兩層防激光結構，其中燒蝕層是以石墨化的碳纖維作為增強相的碳基復合材料，氣孔率極低，絕熱層為高硅氧增強酚醛樹脂復合材料，該結構具有較好的抗激光性能。Branen等人利用酚醛樹脂浸漬SiO₂布制成防熱護罩，用作三叉機型導彈抗激光破壞表面材料。洛克希德公司研制了由碳和碳化硅纖維增強的氧化硅和氧化鈦復合材料，實驗表明其抗激光加固水平為120W·cm^-2。美國NASA也研究了可用于再入飛行器鼻錐帽的碳/碳復合材料的抗激光性能，輻照實驗表明其質量損失率僅為0.1～0.6％。

美國海軍用一種含有鋁顏料的有機硅高溫涂料TT2P228，反射系數大，可在650℃高溫條件下起到抗激光防護作用。

國外關于高能激光防護的專利多集中于高能激光防護結構件的研究，而陶瓷材料的研究多集中于醫學結構如陶瓷牙齒、心臟支架等方面的專利，關于耐激光防護涂層的專利卻較少。

國內技術

國內關于高能激光防護技術研究較少，僅有某些高校和研究所開展了該方面的研究，主要以碳纖維增強環氧樹脂復合材料、碳化硅陶瓷等技術為主，專利方面多以陶瓷粉體的制備方法為主，對于高能激光有機防護涂層的研究接近空白。

陳博等(陳博，萬紅，穆景陽.重頻激光作用下碳纖維/環氧樹脂復合材料熱損失規律[J].強激光與電子束，2008，20(4):547～551)采用平均功率為694w/cm²(峰值功率為34.7kw/cm²)的重頻激光輻照碳纖維增強環氧樹脂復合材料，復合材料中的碳纖維就發生了氣化燒蝕。