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军用涂料技术发展现状及前景趋势

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近年来,军民融合发展上升为国家战略,军用技术转民用,是企业发展新的经济增长点。本文介绍几种重要涂料,分别是:军用汽车伪装涂料、军用航空航天涂料和军用装备用太阳热反射涂料。

1.军用汽车伪装涂料

目前,我国军用汽车的伪装涂料常用双组分脂肪族聚氨酯涂料,部分车辆使用高性能的氟碳伪装涂料,使得车辆的防腐蚀性能大幅度增强;军用汽车的伪装类型由变形迷彩取代了保护迷彩,从而提高了军用车辆的伪装性能;常用的迷彩伪装有防可见光、防近红外线、防红外线等类型。

防可见光及防近红外线伪装功能是我国军用车辆迷彩必备的功能,我国军用汽车使用的2000型军用迷彩涂料为双组分聚氨酯涂料,该涂料具有近红外、可见光(0.38~1.20μm波段)伪装性能,该涂料实干时间小于4h,耐盐雾试验最高可达到1,200h,综合性能达到美国耐化学剂脂肪族聚氨酯伪装涂料的水平。

红外伪装方面,需要在侦测波段为3~5μm和8~14μm,目标与背景之间的温差在3℃之内才能实现红外隐身效果。我国的红外伪装涂料还处于探索研发阶段,军用红外伪装涂料的标准还未完善,GJB 2674《防中远红外侦察伪装遮障规范》对热红外变形迷彩的发射率作了规定:装饰布的高发射率涂层面8~14μm发射率不小于0.95,低发射率涂层面应为0.60~0.80。红外伪装涂料的技术和标准需要进一步的完善。

2.军用航空航天涂料

我国军用飞机涂料产品品种与国外相比差别较大。底漆方面品种也较少,国内目前仅有飞机蒙皮用底漆、复合材料用聚氨酯底漆、氟聚氨酯无光磁漆配套聚氨酯底漆、舰船富锌防锈底漆、环氧有机硅耐热底漆和铝粉沥青船等六类底漆产品及相应军用标准。

GJB 5591—2006《军用飞机氟聚氨酯涂料通用规范》中配套使用TB 06-9锌黄丙烯酸聚氨酯底漆,该材料于“九五”期间等效采用美军标MIL-P-23377D-85《耐化学品和溶剂的环氧聚酰胺底漆标准》开展研制的,并在“十一五”期间推广应用到重要航空武器装备上,使我国战斗机外表面防护涂层材料达到当时国际先进水平。但此后,美国研制适用于军用飞机和武器装备,尤其是舰载飞机的新型高效防腐底漆,形成了MIL-PRF-23377K-2012新标准。我国高效抗腐蚀涂层材料研究相对滞后,新研型号仍沿用TB 06-9锌黄丙烯酸聚氨酯底漆。GJB 5591与MIL-PRF-23377K的技术指标差异明显。MIL-PRF-23377K底漆具有优异的抗腐蚀性能,经1000h丝状腐蚀后,划痕处丝状腐蚀长度不超过3.2mm;破环性试样耐盐雾2000h后,划痕处不出现腐蚀问题。TB 06-9锌黄丙烯酸聚氨酯底漆防腐蚀性能指标已经低于MIL-PRF-23377K相应指标要求,耐盐雾性能上有所欠缺,而耐丝状腐蚀性能尚未考虑。在高温高湿和高盐雾等恶劣的环境中,丝状腐蚀极易发生,且相当严重。

2018年军用航空航天涂料市场规模约为3.11亿美元,在2018-2023年预测期间每年将以4.69%复合增长率增长,预计到2023年将达到3.907亿美元。OEM和MRO用户驱动军用航空涂料的增长,固定翼、旋转翼等军用飞机对军用航空涂料的高需求,也带动了军用航空涂料市场的发展。

3.军用装备用太阳热反射涂料

军用装备用太阳热反射涂料应同时具备太阳热反射涂料和可见光迷彩涂料的性能,这使得它的设计要点不完全等同于普通的太阳热反射涂料。对于军用太阳热反射涂料来说,最主要的是其颜料体系的选择和涂层热红外辐射能力的提高,它们是影响涂层降温效果的最主要因素。

近些年来,对近红外区反射率高的深色颜料成为各国研究的热点。其中,CICP(Complex Inorganic Color Pigments)颜填料的开发渐成热点。美国根据现有颜填料的基本光谱数据,经过设计,根据需要选用不同的金属氧化物混合,经870℃以上高温煅烧制备出CICP颜料。该种颜填料兼具颜料和填料的功能,相比应用普通填料的同色系涂料,加入CICP颜填料的涂料在可见光区域与普通涂料有同样的反射率,但在近红外区显示出极大的选择吸收性,能够很大程度上散射太阳光中的UV和IR部分,Synnefa用CICP制得10种不同颜色的涂料,与同色系的普通涂料作对比,在夏季环境下,两者反射率最大提高了440%,温度最大降低了10.2℃。巴斯夫也研制出一种可有效反射红外线的黑色颜料,产品编号为Paliogen®Black和Lumogen®Black对太阳光中的红外线反射率可以达到45%,而另外一种Sicopal®Black的反射率也可以达到30%,远高于传统的碳黑颜料对红外线的反射率5%。

新材料的应用,也为装备用太阳热反射涂料的研制带来新的方向,如相变材料,具有大潜热以及在相变点附近近似恒温的特性,可通过降低对温度变化敏感的目标与背景环境之间温度的差异,来改变目标的热红外辐射特征。目前较常用的方法是将微胶囊化的相变材料作为填料制成涂料,在装备的不同发热部位,涂覆含有不同熔点相变材料的可见光迷彩涂料,改变装备在红外热像图上的红外特征,实现可见光和红外的双重一体化伪装效果。

军用涂料的研究发展关乎国家安全和发展全局,同时也是具有高技术含量和高附加值的产业。军用涂料产业的发展,既提高涂料产业资源优化配置,亦推动涂料行业转型升级。


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