[发明专利]一种抗高能激光烧蚀自愈合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种抗高能激光烧蚀自愈合涂层及其制备方法，所述抗高能激光烧蚀自愈合涂层包括硅酸盐树脂、有机树脂、笼型聚倍半硅氧烷(羟基POSS)等，再通过加入氧化锆纳米纤维、氧化硼粉末、特性填料来提高涂层的抗高能激光与自愈合性能，最后再均匀涂覆在特种陶瓷表面室温固化后即可得抗高能激光烧蚀自愈合涂层。本发明提供的抗高能激光烧蚀自愈合涂层所用硅酸盐树脂、有机树脂、羟基POSS在高温陶瓷化后结构致密稳定，氧化锆纳米纤维的引入提高涂层表面反射率，减少辐射热能，氧化硼粉末在高能激光下熔融提供玻璃相，实现涂层本征型自愈合，特性填料的存在能吸收一些反射不完全的辐射热能，一些填料熔融后会自愈合激光辐照后留下的部分缺陷，还能催化原位生成短纤维，实现涂层自增韧。该抗高能激光自愈合涂层结构致密完整，抗高能激光反射与自愈合性能优异，在抗高能激光防护领域意义重大。

技术领域：本发明涉及复合涂层技术领域，具体涉及一种抗高能激光烧蚀自愈合涂层及其制备方法。

背景技术：

树脂及涂层在航空航天、海洋装备、民用设备等领域都有广泛的应用。树脂及涂层可以实现连接、填充、防护等作用，还可以根据不同使用环境来确定树脂及涂层的性能来满足使用需求。但一些特殊环境使用的树脂及涂层，不仅需要具备树脂及涂层的基本性能，在特殊环境下能稳定使用也尤为重要。近年来，激光技术在军事领域的快速发展，对在特征领域应用的树脂及涂层的性能提出更严苛的要求。自愈合为树脂及涂层的性能提升提供了思路。自愈合通常可分为两种形式：本征型与外援型。外援型自愈合主要通过一些技术手段将修复剂进行封装，加入树脂及涂层中，当树脂或涂层发生损伤产生缺陷时能自主愈合，避免缺陷的进一步扩大。但外援型自愈合不可重复使用。尤其是在航天飞行器使用过程中，在大气摩擦以及太空复杂的环境下，不可重复修复的缺陷可能会降低飞行器的安全性。本征型自愈合一般需要通过加热、辐射等方式来修复树脂及涂层的微裂纹等缺陷。虽然本征型自愈合需要通过外界提供条件来进行，但可利用不同条件可多次修复。

激光光束使辐照目标发生毁伤破坏的机理主要是热效应破坏，当激光光束辐照到材料上时，材料吸收大量的热量，温度瞬间升高，发生激光热烧蚀现象。在本发明中，硅酸盐树脂相较于有机树脂有更好的耐温性，对于激光辐照的稳定性相对较好，有机树脂以及羟基POSS的引入增强了树脂韧性，也提高了树脂在经过辐照后得陶瓷化率，更易形成表面致密结构，氧化锆纳米纤维可反射激光，减少对涂层得损伤，也会避免树脂陶瓷化后对纤维的包埋，氧化硼粉末会受热形成流动玻璃相，在高能激光辐照作用下会修复涂层的损伤，特性填料的加入提高涂层的耐温性与致密性，在高能激光高温条件下，特性填料会催化原位生成短纤维，实现高温下涂层的自增韧。通过此方法制备得抗高能激光自愈合涂层有较好得激光反射作用，耐高温烧蚀性佳，损伤可自愈合，表面致密，在抗高能激光防护领域意义重大。

发明内容：

本发明针对应用技术中存在的不足，充分涂层与激光辐照之间的相互关系，旨在提供一种抗高能激光烧蚀自愈合涂层及其制备方法，实现涂层在激光下的反射与自愈合，为抗高能激光烧蚀自愈合涂层体系提供了一种选择方案。本发明的目的主要是提供一种抗高能激光烧蚀自愈合涂层及其制备方法。本发明的上述目的主要通过以下技术方案来实现：

一种抗高能激光烧蚀自愈合涂层，其特征在于，所述涂层包括以下组分：20-35重量份硅酸盐树脂、15～30重量份有机树脂、5～15重量份羟基POSS、1～5重量份硅烷偶联剂、5～8重量份氧化锆纳米纤维、5～10重量份氧化硼以及25～35重量份特性填料。

进一步的，所述硅酸盐树脂为硅酸钾树脂、硅酸钠树脂、硅酸锂树脂、硅酸铝树脂、硅酸铵树脂中的一种或几种，模数为2.8～4.2，波美度40～50。

进一步的，所述有机树脂为丙烯酸酯树脂、有机硅树脂、聚乙烯醇树脂中的一种或几种，质量浓度为40％～50％。

进一步的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或几种。