[發明專利]一種提高低發射率涂層與碳纖維基材結合強度的方法

有效

• 申請號: 202110103926.3
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112779768B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 齊倫;黃剛;劉勇;杜興波;黃艷
• 申請（專利權）人: 四川智溢實業有限公司;電子科技大學
• 主分類號: D06M11/83
• 分類號: D06M11/83;D06M15/643;D06M101/40
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 霍淑利

本發明涉及一種提高低發射率涂層與碳纖維基材結合強度的方法，與傳統直接噴涂的方法相比，本發明解決了碳纖維基材表面有機樹脂粘結劑高溫失效引起的涂層與碳纖維基材機械力學性能降低的難題。通過高溫預處理和制備有機硅樹脂中間層的方式，增大了涂層與基材表面的結合力，所得的樣品具有耐高溫、低發射率、高附著力等特點，可達到良好的紅外性能和較好的力學性能，樣品經500℃高溫熱處理30min后附著力約為5.0±0.4Mpa，滿足了各領域對耐高溫低發射率涂層與聚酰亞胺碳纖維基材良好結合力的需求。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種提高低發射率涂層與碳纖維基材結合強度的方法。

背景技術

在航空航天領域，大部分的飛行器表面為了滿足抗沖擊和抗壓等一系列要求，采用了大量的高強度材料(大多以金屬、合金和陶瓷等材料為主)。但這些材料密度較高，因而整體重量較大，重量的大幅度增加，將導致燃料的增多，航程急劇縮短。如果使用輕質和高強度的復合材料，則可以大大降低飛行器所需的動力，也可增大飛行器的航程。復合材料可通過多種材料(兩種或兩種以上異質、異形、異構的材料)復合而成的。其主要的目的是改善單一材料在某一方面的性能較差的特點，得到同時具備兩種材料優點的復合材料。聚酰亞胺基碳纖維便是結合了碳纖維和聚酰亞胺樹脂的優點，得到了其優良的機械力學性能和較輕的質量，為此廣泛運用于航空航天領域。但兩種材料均具有較高的紅外輻射性能，被探測器識別的概率較大，進而降低了目標的紅外隱身性能。

低發射率涂層具有熱屏蔽較好和熱輻射較低的功能，且操作簡單、方便和易于維護，在熱輻射控制和紅外隱身等領域具有大量的應用前景。在目標的紅外輻射隱身控制方面，低發射率涂層可有效的抑制目標表面紅外輻射強度，降低與背景環境紅外輻射強度之間的差異，從而降低被探測器識別的概率，進而提高目標的紅外隱身性能。但是在飛行器隱身方面，隨著飛行速度的不斷增加，飛行器表面溫度急劇升高，低發射率涂層體系與復合基材在高溫環境下結合強度降低，其紅外和機械力學性能急劇惡化。因此，低發射率涂層與聚酰亞胺基碳纖維在高溫環境下的機械力學性能尤為重要。

目前主要的要求是涂層與碳纖維材在高溫下能夠保持較好的附著力和較低的紅外發射率，最終得到綜合性能優異的試樣。例如，在中國航發北京航空材料研究院申請的中國專利《一種樹脂基復合材料導流葉片抗沖刷涂層的制備方法》(公開號：CN110257752A)中公開了一種通過在傳統抗沖刷涂層中增加樹脂-金屬打底層和金屬中間層結構的方法，緩解了涂層熱膨脹系數失配的問題，使其滿足在300℃下長期使用的要求，其不足之處在于在制備過程較為復雜，實驗操作較為困難。由于樹脂基碳纖維表面有機樹脂的分解和熱膨脹失配加劇，使得低發射率涂層與基材的粘結強度降低，在高溫下的機械力學性能較差，難以滿足實際的需求，該難點制約著有機耐高溫低發射率涂層在碳纖維材料的實際運用。因此，如何提高低發射率涂層與碳纖維基材的結合強度，同時保持較為優異的低發射率性能，是該領域研究的重點和難點。

隨著飛行器技術的不斷發展，對使用碳纖維基材的飛行器表面高溫區域，如表面局部氣動加熱部位，其紅外輻射抑制需求非常迫切。因此，亟需一種操作簡單，且能夠滿足大量生產的可耐500℃高溫、低發射率涂層與碳纖維基材的結合強度較高的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的問題，提供一種可耐500℃高溫、提高低發射率涂層與碳纖維基材結合強度的方法，用來滿足飛行器表面碳纖維基材在高溫時的紅外隱身需求。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種提高低發射率涂層與碳纖維基材結合強度的方法，包括以下步驟：

S1：對所述碳纖維基材進行熱處理，所述熱處理的溫度為480～500℃，熱處理的時間為4～6min；

S2：采用有機溶劑對所述碳纖維基材的表面進行清洗處理；

S3：在所述碳纖維基材的表面制備一層5～10μm的有機硅樹脂，待其表面干燥后進行固化處理，得到預處理后的碳纖維基材；