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    雷達罩是飛機、導彈、航天器等的重要組成部分，是導航和制導的重要部件，它一般由復合材料制成，為電絕緣體。飛機、導彈在飛行的過程中，雷達罩的外表面與空氣等摩擦產生大量靜電，嚴重干擾了無線電導航和通訊設備性能的發揮，因此需要采取防靜電保護措施，抗靜電涂料正是解決此類靜電問題的重要功能性材料。

    抗靜電涂料是導電涂料的一個重要組成部分，抗靜電涂料按照原料和制備方法的不同可分為本征型和摻雜型。本征型抗靜電涂料是以導電聚合物為成膜物質，目前由于成本高、技術不成熟、工藝復雜等原因限制了其使用，摻雜型抗靜電涂料是以絕緣的有機聚合物作為主要成膜物，均勻地摻入導電填料，利用導電填料的導電作用制成抗靜電涂料，本研究正是通過向涂料中摻入納米ATO（摻銻二氧化錫）導電粒子實現了涂料的抗靜電性能。

    國內的抗靜電涂料存在耐磨性、韌性、耐老化性差，易脫落等問題。針對這些問題，本研究以聚氨酯樹脂為主要成膜物，引入—NCO彈性基團，改善了抗靜電涂料的韌性和附著性能；但聚氨酯樹脂本身的耐候性、抗老化性能較差，為了克服該弊端，向聚氨酯樹脂中引入了F原子，由于F原子具有最高的電負性和較小的原子半徑，C-F鍵具有高鍵能，當氟聚合物暴露在大氣中時，陽光幾乎對其沒有任何影響，涂料的耐候性、抗老化性能得到極大提高。同時含氟聚氨酯樹脂具有優良的透波性能，可以確保雷達中無線電波的順利傳播。為了進一步提高涂料的防腐蝕（防雨蝕）、耐磨性能，向涂料中摻入聚四氟乙烯微粉的方法，利用聚四氟乙烯結晶度高、相對分子質量大、分子中沒有支鏈、C-F鍵能高和F原子對主鏈起屏蔽作用等結構特點，提高涂料的防腐、耐水、耐磨、耐候等性能。從目前檢索到的資料看，該研究工作未見報道。

    2 試驗部分

    2.1 試驗原料

    2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇（分析純），上海華壹生物科技有限公司；全氟辛酸（≥98%），張家港魯本化工有限公司；雙環己基酰亞胺（分析純），上海索萊寶生物科技有限公司；六亞甲基二異氰酸酯（≥96%），南京東方之珠工貿有限公司；納米ATO導電粉（平均粒徑20~50nm，比表面積70~80m2/g），杭州萬景新材料股份有限公司；二氧化鈦粉末（納米級），上海江滬實業有限公司；聚四氟乙烯微粉（120nm），上海丁鼐化工有限公司；超分散劑D-70（工業級）、流平劑BYK（工業級）和防塵助劑FCS-30（工業級），維波斯新材料（濰坊）有限公司；其它試劑均為市售分析純。

    2.2 防腐耐磨抗靜電涂料的制備

    2.2.1 含氟二元醇樹脂的制備

    向500mL三口瓶中，加入5.5g2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇（0.050mol）、20.7g全氟辛酸（0.050mol）和8.1g1-羥基苯并三唑（0.060mol），然后加入300mL四氫呋喃，冰浴冷卻至0℃，然后加入11.4g雙環己基酰亞胺（0.055mol），讓其自然升溫至室溫，反應24h后過濾除去沉淀，減壓旋轉蒸發除盡四氫呋喃，用乙酸乙酯溶解，稀鹽酸洗去過量的2-甲基-2氨基-1，3-丙二醇，用飽和碳酸氫鈉溶液、飽和氯化鈉溶液洗至中性，無水硫酸鈉干燥，減壓旋轉蒸發除去部分乙酸乙酯，加入少量石油醚密封，冷凍結晶，制得含氟二元醇產品，產率為87%。按一定比例向另一三口瓶中加入環氧氯丙烷與制備的含氟二元醇，再加入一定量的丙酮，用0.5h滴加一定量的氫氧化鈉溶液，80℃減壓反應4h得含氟二元醇樹脂。

    2.2.2 六亞甲基二異氰酸酯縮二脲溶液的制備

    按一定比例向三口瓶中加入六亞甲基二異氰酸酯，開動攪拌，升溫至98℃，用5h滴加丁酮-水溶液，之后升溫至135℃，保溫4h，抽樣檢測異氰酸酯基的含量為（16.5±0.3）%后，降溫至80℃，真空蒸餾回收過量的六亞甲基二異氰酸酯，得黏稠的六亞甲基二異氰酸酯縮二脲產品，加入醋酸丁酯稀釋成固體含量為75%的六亞甲基二異氰酸酯縮二脲溶液。

    2.3 涂料制備工藝

    涂料制備工藝見圖1。

    2.4 性能檢測

    涂料的物理力學性能按照國家標準進行測試。

    采用722型光柵分光光度計測定抗靜電膜的透波率，測試光波波段為600nm，空白的PET薄膜的透過率為100%，每種測試采用3組試樣平行試驗。

    采用ZC-46A型高阻抗計測定涂層的體積電阻率，在100mm×120mm的玻璃鋼片單面涂覆涂料，每種測試采用5組試樣在100V下做平行試驗。
3 結果與討論

    3.1 基體樹脂的選取

    基體樹脂是形成抗靜電涂層的骨架和導電、耐磨填料的載體，基體樹脂的正確選擇，不僅決定涂層的抗靜電性能，而且還影響涂層的裝飾性、耐候性、黏結性能和力學性能。樹脂表面張力的大小，直接影響導電、耐磨填料的潤濕與分散，從而影響涂層的導電性能和防腐耐磨性能。

    在常用的樹脂中，聚氨酯樹脂的表面張力相對較小，對導電填料的潤濕分散性好，適宜作為該涂料的基體樹脂，同時聚氨酯樹脂中含有—NCO彈性基團，能較好地改善涂層的韌性和附著性能。通過對柔性聚酯聚氨酯、芳香族彈性聚氨酯和脂肪族彈性聚氨酯3類樹脂的考察發現，脂肪族彈性聚氨酯樹脂的性能最好，顏色較淺、透明，韌性好，耐候性和抗老化性也稍好于其它2類。因此決定選用脂肪族彈性聚氨酯為主要成膜物。

    本研究以含氟二元醇樹脂為A組分，采用脂肪族六亞甲基二異氰酸酯縮二脲溶液為固化劑，制得了含氟聚氨酯樹脂。

    3.2 導電填料對涂層電性能的影響

    抗靜電涂料的抗靜電作用是通過摻入導電填料實現的，所以導電填料ATO含量（質量分數，下同）決定了該涂料的導電性。ATO含量對涂層體積電阻的影響見圖2。

    由圖2可知，隨著ATO含量的增大，涂料體積電阻率降低，涂料的抗靜電性能不斷提高。當ATO粒子含量達到10%左右時，曲線突然急劇下降，導電性迅速提高，這是因為當ATO含量較低時，ATO粒子之間的接觸或接近已形成導電通道的機會較小，此時基體樹脂含量高，黏滯力大，也不利于導電粒子的運動，涂層的體積電阻率較高；當ATO粒子的含量達到某一臨界值時，涂料中才形成空間網絡即導電通道，從而使得涂料的導電性迅速提高；當ATO粒子的含量達到30%時，涂料的導電性變化幾乎趨于平緩，進一步增加ATO的含量，對于涂料體積電阻率的改善沒有很大幫助。因此，確定ATO粒子的最佳加入量為30%。

    3.3 分散劑對涂層電性能的影響

    摻雜型抗靜電涂料是將導電填料直接分散于基體樹脂中摻和而成的，由于基體樹脂為有機聚合物，而導電填料為無機粒子，這種結構性差異使得基體樹脂和導電填料間的分散性不良，難以形成均相體系，從而影響其導電性能。因此，為了改善涂料的性能，常需要加入分散劑。分散劑的加入量對涂層體積電阻率的影響見圖3。

    由圖3可知，涂層體積電阻率隨分散劑D-70加入量的增加先明顯下降后又升高。當分散劑的加入量達到0.8%~1.0%時，涂層的體積電阻率相對較小且較穩定，因此確定分散劑的加入量為0.8%~1.0%。

    3.4 聚四氟乙烯微粉的加入量對涂層性能的影響

    抗靜電涂料一般要求涂層具有防腐蝕（防雨蝕）、耐磨、耐候、耐老化和耐高溫等性能，為了提高涂層的這些性能，采用向涂料中添加聚四氟乙烯微粉的方法，利用聚四氟乙烯具有乙烯結晶度高、相對分子質量大、分子中沒有支鏈、C-F鍵能高和F原子對主鏈起屏蔽作用等結構特點，提高涂料的防腐、耐水、耐磨、耐候、耐高溫等性能。聚四氟乙烯微粉加入量對涂料性能的影響見表1。

    由表1可知，隨著聚四氟乙烯微粉用量的增加，涂層的耐磨性、防腐性、耐水性、耐高溫性能均逐漸提高；但是隨著聚四氟乙烯微粉加入量的增多，涂料的黏度會迅速提高，導致流動性變差。綜合涂料性能和經濟效益，確定聚四氟乙烯微粉的加入量以45%~50%為宜。

    3.5 涂層的物理力學性能

    涂層的物理力學性能見表2。

    4 結語

    以含氟二元醇樹脂、六亞甲基二異氰酸酯縮二脲溶液為原料，二月桂酸二丁基錫為催化劑制備了含氟聚氨酯樹脂，并以其為基本成膜物，并摻入耐高溫填料二氧化鈦、導電填料納米ATO、聚四氟乙烯微粉，同時加入分散劑等助劑制備了雷達罩用新型抗靜電防腐耐磨涂料。

    該涂料不僅具有優良的抗靜電性、彈性及良好的附著力，同時還具有很好的耐腐蝕性、耐老化性和耐磨性，是一類新型的多功能涂料。

　　以上是《雷達罩用新型抗靜電防腐耐磨涂料的研制》的詳細內容。