本發(fā)明涉及涂料，具體涉及一種防雷擊隱形陶瓷涂層。
背景技術(shù)：
1、航空器在雷電沖擊中需要兼顧三個(gè)方面：一是快速泄流，確保雷電電流沿表面擴(kuò)散而非穿透；二是結(jié)構(gòu)完整性，避免高溫熔蝕導(dǎo)致復(fù)材燒穿和表層脫落；三是低電磁反射，維持吸波與隱身功能。
2、隨著航空裝備復(fù)合化和隱身化的發(fā)展，飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料的非金屬化比例顯著提高，其表面電導(dǎo)率相對較低，易在雷電沖擊下產(chǎn)生電流集中與熱損傷。為保證飛行安全，傳統(tǒng)做法多在復(fù)合材料蒙皮表面鋪設(shè)導(dǎo)電金屬網(wǎng)或碳纖維編織層，使雷擊電流在表面快速泄放。然而金屬網(wǎng)的高反射率會導(dǎo)致雷達(dá)散射截面（rcs）急劇上升，嚴(yán)重破壞隱身性能，并且網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與樹脂基體之間的熱膨脹系數(shù)差異較大，在高溫沖擊下易產(chǎn)生剝離與界面空鼓，降低防護(hù)壽命。
3、基于上述問題，目前逐步發(fā)展出以導(dǎo)電填料為主體的聚合物防雷涂層，如加入碳黑、銀粉、碳納米管等導(dǎo)電組分的環(huán)氧或聚氨酯體系，該類材料雖能在一定程度上實(shí)現(xiàn)泄流功能，但高填料比例不僅增加系統(tǒng)密度，也導(dǎo)致涂層內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)不均，雷擊沖擊時(shí)易形成電流局部集中、熱爆和燒蝕，涂層表層發(fā)生起泡、炭化甚至剝落。此外，高導(dǎo)電填料體系往往介電常數(shù)偏高，使電磁波在涂層-空氣界面產(chǎn)生強(qiáng)烈反射，造成隱身特性明顯下降。
4、因此，亟需一種能夠在滿足電流擴(kuò)散的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流、防護(hù)與隱身三項(xiàng)性能的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的復(fù)合涂層，以補(bǔ)足航空航天器的技術(shù)空缺。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種防雷擊隱形陶瓷涂層，以解決現(xiàn)有飛機(jī)和復(fù)材機(jī)體的導(dǎo)電金屬網(wǎng)或高填料導(dǎo)電涂層在雷擊下易燒蝕、剝落并顯著增加雷達(dá)散射截面，難以兼顧導(dǎo)流與隱身的問題。
2、基于上述目的，本發(fā)明提供了一種防雷擊隱形陶瓷涂層的制備方法，包括以下步驟：
3、s1：在氮?dú)夥諊拢匀勖讯寂c六亞甲基二異氰酸酯為原料，于室溫、150-200rpm下反應(yīng)1-2h經(jīng)異氰酸酯加成反應(yīng)后，引入n-叔丁氧羰基-3,4-二羥基-l-苯丙氨酸，于40℃下反應(yīng)3-5h，純化得到單端改性全氟聚醚二醇；
4、s2：將單端改性全氟聚醚二醇在三乙胺的作用下進(jìn)一步與甲磺酰氯和三乙基膦酸酯反應(yīng)，經(jīng)磺酰化及110℃、4-6h膦酸化處理后，經(jīng)純化后得到雙端改性全氟聚醚二醇；
5、s3：以3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯與3-氨丙基三乙氧基硅烷為硅源，通過酸催化水解形成溶膠，并將其和水性環(huán)氧分散體混合形成環(huán)氧-硅烷預(yù)凝膠；同時(shí)以ti3c2tx為填料，在tris緩沖體系中，在避光條件、室溫下經(jīng)多巴胺鹽酸鹽修飾獲得pda-mxene分散體；
6、s4：將環(huán)氧-硅烷預(yù)凝膠稀釋后噴涂到基材表面、隨后將pda-mxene分散體和雙端改性全氟聚醚二醇混勻后兩次噴涂于基材表面，再將環(huán)氧-硅烷預(yù)凝膠稀釋后噴涂到基材表面，然后將pda-mxene分散體噴涂到基材表面，最后采用覆涂面漆，經(jīng)預(yù)固化與養(yǎng)護(hù)處理，得到防雷擊隱形陶瓷涂層。
7、優(yōu)選地，步驟s1中所述全氟聚醚二醇、六亞甲基二異氰酸酯、n-叔丁氧羰基-3,4-二羥基-l-苯丙氨酸用量分別為8-18g、0.8-1.8g、1.3-3g。
8、優(yōu)選地，步驟s1中所述純化為反應(yīng)完成后旋蒸除去溶劑，所得粗產(chǎn)物溶于二氯甲烷中，再加入三氟乙酸于室溫反應(yīng)2h旋蒸后倒入冷乙醚，進(jìn)行沉淀，離心過濾，乙醚洗滌，真空干燥。
9、優(yōu)選地，步驟s1中所述全氟聚醚二醇mn為2000。
10、優(yōu)選地，步驟s2中所述單端改性全氟聚醚二醇、三乙胺、甲磺酰氯、三乙基膦酸酯用量分別為8-18g、0.8-1.8ml、0.5-1.1g、4.1-9.3g。
11、優(yōu)選地，步驟s2中所述純化為反應(yīng)結(jié)束后，減壓除去過量三乙基膦酸酯，所得粗產(chǎn)物分散于乙醇/水混合溶液中，加入濃鹽酸，于80-85℃回流反應(yīng)2-4h，反應(yīng)結(jié)束后減壓除去乙醇，萃取、濃縮，所得濃縮物溶于乙醇并滴加冷乙醚中，析出產(chǎn)物，過濾、洗滌、真空干燥。
12、優(yōu)選地，步驟s3中所述3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯與3-氨丙基三乙氧基硅烷摩爾比為6:3:1。
13、優(yōu)選地，步驟s3中所述溶膠、水性環(huán)氧分散體用量比為1:1。
14、優(yōu)選地，步驟s3中所述ti3c2tx濃度為1-1.2mg/ml。
15、優(yōu)選地，步驟s3中所述多巴胺鹽酸鹽濃度0.6-0.8mg/ml。
16、優(yōu)選地，步驟s3中所述水性環(huán)氧分散體為rj-h531，固含量53%，環(huán)氧當(dāng)量900-1150g/eq。
17、優(yōu)選地，步驟s3中所述tris緩沖體系ph為8.5。
18、優(yōu)選地，步驟s4中所述環(huán)氧-硅烷預(yù)凝膠稀釋后固含量為12wt%-15wt%。
19、優(yōu)選地，步驟s4中所述pda-mxene分散體和雙端改性全氟聚醚二醇混勻后雙端改性全氟聚醚二醇含量為0.3wt%-0.5wt%。
20、優(yōu)選地，步驟s4中所述環(huán)氧-硅烷預(yù)凝膠稀釋后噴涂濕膜厚25-30μm。
21、優(yōu)選地，步驟s4中所述pda-mxene分散體和雙端改性全氟聚醚二醇混勻后兩次噴涂濕膜厚5-8μm。
22、優(yōu)選地，步驟s4中所述pda-mxene分散體噴涂濕膜厚3-5μm。
23、優(yōu)選地，步驟s4中所述覆涂面漆濕膜厚20-25μm。
24、優(yōu)選地，步驟s4中所述預(yù)固化溫度60-80℃，時(shí)間1-2h。
25、優(yōu)選地，步驟s4中所述養(yǎng)護(hù)為室溫養(yǎng)護(hù)6-7d。
26、進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種防雷擊隱形陶瓷涂層。
27、本發(fā)明的有益效果：
28、本發(fā)明通過雙端改性的全氟聚醚二醇，使得涂層兼具柔性鏈段與極性端基特征，其膦酸基團(tuán)可與環(huán)氧-硅烷網(wǎng)絡(luò)及金屬氧化表面形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵合，顯著提高界面結(jié)合力與抗熱沖擊能力；柔性全氟主鏈進(jìn)一步降低介電常數(shù)和表面能，使涂層內(nèi)部電場分布更均勻，電流傳導(dǎo)得以平緩擴(kuò)散，從而有效抑制燒蝕。
29、本發(fā)明通過多巴胺改性mxene引入了親核官能團(tuán)，增強(qiáng)了其在溶膠體系中的分散性并與硅氧網(wǎng)絡(luò)發(fā)生協(xié)同交聯(lián)，形成連續(xù)且穩(wěn)定的面內(nèi)導(dǎo)電路徑。該導(dǎo)電層在雷擊瞬間可快速擴(kuò)散電荷密度，實(shí)現(xiàn)能量泄放與電流面內(nèi)分流，避免局部高溫熔蝕，同時(shí)具備良好的熱導(dǎo)性與匹配彈性，有效緩解沖擊應(yīng)力。
30、本發(fā)明通過環(huán)氧-硅烷與含氟聚醚分層噴涂所形成的梯度電介結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了由低極性氟層到高極性無機(jī)層的逐級過渡，使入射電磁波在界面處發(fā)生多次折射與損耗，顯著降低電磁反射，兼顧隱身需求。該梯度體系還可作為熱緩沖與應(yīng)力傳導(dǎo)媒介，提高涂層整體的環(huán)境適應(yīng)性與使用壽命。
31、本發(fā)明整個(gè)體系協(xié)同作用，使防雷涂層在導(dǎo)電性、界面結(jié)合力、抗燒蝕耐擊穿及電磁吸收特性方面均達(dá)到穩(wěn)定優(yōu)化狀態(tài)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)電泄流與隱身性能難兼顧的矛盾，為航空器及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)提供了一種可靠、可工程化的防雷隱身一體化解決方案。
1.一種防雷擊隱形陶瓷涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中所述全氟聚醚二醇mn為2000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s3中所述水性環(huán)氧分散體為rj-h531，固含量53%，環(huán)氧當(dāng)量900-1150g/eq。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s3中所述tris緩沖體系ph為8.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s4中所述環(huán)氧-硅烷預(yù)凝膠稀釋后固含量為12wt%-15wt%；所述pda-mxene分散體和雙端改性全氟聚醚二醇混勻后雙端改性全氟聚醚二醇含量為0.3wt%-0.5wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s4中所述環(huán)氧-硅烷預(yù)凝膠稀釋后噴涂濕膜厚25-30μm；所述pda-mxene分散體和雙端改性全氟聚醚二醇混勻后兩次噴涂濕膜厚均為5-8μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s4中所述pda-mxene分散體噴涂濕膜厚3-5μm；所述覆涂面漆濕膜厚20-25μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s4中所述預(yù)固化溫度60-80℃，時(shí)間1-2h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s4中所述養(yǎng)護(hù)為室溫養(yǎng)護(hù)6-7d。
10.一種防雷擊隱形陶瓷涂層，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。