[发明专利]含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外隐身与伪装技术领域，具体涉及一种含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜材料及其制备方法。

背景技术

传统的红外隐身与伪装技术主要是利用低发射率材料使目标的外形轮廓分割变形而达到隐身的目的。这种材料虽然对静态无源目标的红外隐身能够起到一定的效果,但对高温目标和有热源目标，如飞机发动机喷口、舰艇、坦克的发动机等，无法实施有效的红外隐身，其主要原因是低发射率材料的设计制备一直是红外隐身的难点，目前低发射率不能做到很低的水平。因而，降低红外发射率的核心就是寻找到具有优良加工性能、结构可调的低红外发射率材料。

授权公告号为CN101863152B的中国专利公开了一种纳米周期结构红外辐射抑制材料及其制作方法，该种薄膜材料由五个周期的复合纳米锗和硫化锌薄膜相互复合而成。但是，该红外辐射抑制材料属于无机物材料。

含氟聚合物薄膜材料因为具有结构可调、多样化、重量轻、密度低、物理化学性能独特等优点而被广泛应用，公开号为CN102643544A的中国专利申请公开了一种含氟聚酰亚胺红外低发射率薄膜材料及其制备方法，该材料具有良好的耐溶剂性能、热稳定性，以及较高的光学性能，是一种很有发展前途的红外隐身新材料，其研究和应用具有潜在的经济效益和社会效益，在军用及民用技术领域都有较好的应用前景。

发明内容

本发明的技术目的是针对公开号为CN102643544A的中国发明专利申请《一种含氟聚酰亚胺红外低发射率薄膜材料及其制备方法》公开的含氟聚酰亚胺薄膜，进一步提高该薄膜的性能，尤其是在保持该薄膜的耐热、耐溶剂、透光等性能的同时，如何进一步提高其红外低发射性能，使其满足实际应用的更高要求，尤其是作为红外隐身材料在军事或民用领域中的要求。

本发明人经过深入研究与实验验证后发现：当在该含氟聚酰亚胺红外低发射率薄膜材料中引入一定含量的纳米无机物时，能够利用该无机物的高吸收性与聚合物体系间的界面相互作用（如范德华力、氢键、配位键等）提高材料的综合性能，尤其是提高其红外低发射性能。

本发明的具体技术方案为：一种含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜，由含氟聚酰亚胺和纳米无机物组成；所述的纳米无机物以晶相粉粒分散在含氟聚酰亚胺中，并且该纳米无机物质量占该复合薄膜总质量的1%～10%；所述的含氟聚酰亚胺具有如下结构通式：

其中，聚合度n为1～1000；R₁和/或R₂中包含氟原子，并且R₁选自以下结构中的一种：

R₂选自以下结构中的一种：

上述技术方案中：

所述的纳米无机物选自但不限于纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、氧化铟锡（ITO）、纳米碳管、纳米氧化锌、纳米氧化锆、蒙脱土、纳米硫化物等中的一种或两种以上的混合物。

作为优选，所述的纳米无机物质量占该复合薄膜总质量的1%～5%，最优选为5%。

本发明还提供了一种制备上述含氟聚酰亚胺红外低发射率复合薄膜的方法，该方法具体是：将含氟聚酰亚胺薄膜或者含氟聚酰亚胺粉末用有机溶剂溶解或升温软化制成流体，然后加入纳米无机物粉粒，搅拌均匀成分散系，最后将其制成薄膜。所述的分散系成膜的方法不限，包括流延法、压延法、模压法或蒸发溶剂法。作为优选，所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、二甲基亚砜、乙腈中的一种或两种以上的混合物。

其中，含氟聚酰亚胺薄膜的制备方法与公开号为CN102643544A的中国发明专利中公开的含氟聚酰亚胺红外低发射率薄膜材料的制备方法相同，具体如下：

步骤1：采用以下路线A或路线B合成含1,1’-联萘-2,2’-二酚单体的二酐单体；

路线A：

(1)在N₂保护下，将适量(R)-或(S)-联二萘酚、4-硝基邻苯二腈和碳酸钾混合后，加入足量无水的DMF，室温下搅拌15～30小时，得到的混合物倒入足量的稀盐酸中抽滤，然后用去离子水水洗至中性，用甲醇和乙腈的混合溶剂重结晶，得到中间化合物一；

(2)取适量中间化合物一、氢氧化钠、H₂O₂和水混合后，40～80℃下搅拌10～30小时，之后回流30～60小时，得到白色固体，抽滤、用去离子水稀释后用浓盐酸酸化，得到中间化合物二；