一种消杂光-分子吸附-热控三功能涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及表面工程技术领域，公开了一种消杂光

【技术实现步骤摘要】
一种消杂光
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分子吸附
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热控三功能涂料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及表面工程
，尤其涉及一种消杂光
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分子吸附
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热控三功能涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在航天应用中，有机材料在真空环境下释放的分子污染物对航天器精密电子、光学仪器的效率和寿命构成了重大威胁。同时，一些航天产品，例如相机、望远镜和激光系统等需要高吸收特性和在近红外范围内控制杂散光特性，杂散光是导致对比度和图像质量下降和光学系统噪声增加的原因，这些航天产品对分子污染物的敏感程度更高，更需要减小分子污染物的影响。
[0003]专利CN202011357112.4公开了一种有机黑色分子吸收涂层，其具体实施方式中的涂层以炭黑、13X型沸石分子筛和氰酸酯树脂为材料，其分子吸附效果较差，涂层的分子污染物饱和吸附量仅为17.58mg/g，而且有机类涂层所含的有机树脂在空间的真空环境下本身会产生分子污染物，进一步影响涂层的整体吸附效果。同时，随着涂层对分子污染物的不断吸附，这种有机黑色分子吸收涂层对消除杂散光的性能受到影响。此外，该专利的涂层浆料制备工艺较为复杂，需要对炭黑和沸石分子筛进行预处理，后续还需要采用原子层周期沉淀生长工艺以及加入促进剂、偶联剂和超黑粉体，在耗时和成本上不具备优势。
[0004]专利US2018051177A1公开了一种无机黑色分子吸收涂层，其具体实施方式中的涂层所使用的填料为13X沸石和骨炭，粘结剂为AS
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30硅溶胶，黏结剂形成三维网状包覆结构说明涂层结合力一般，无法使用较高的填料比例提高涂层的吸附能力，否则将造成涂层粉化成膜性差，同时该涂层喷涂在环氧涂层表面，厚度仅能为60～70μm，较低的厚度一步降低了涂层的分子吸附能力，仅为0.6mg/cm2。需构建底涂层的多层结构同样在耗时和成本上不具备优势。
[0005]因此，如何开发了一种工艺简单的黑色分子吸附涂层浆料，涂层本身不产生分子污染物，以提供更高的吸附能力，同时减少涂层分子污染物吸收量对杂散光消除性能的影响，以及无需另外构建涂层，避免使用多层膜结构的热控涂层，提高时间成本优势。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种消杂光
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分子吸附
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热控三功能涂料及其制备工艺，使得所述涂料喷涂的涂层具有消除杂散光、吸附分子污染物和热控三项功能，并具备较高的分子污染物吸附性能，以及减少分子污染物吸附量对杂散光消除性能和热控性能的影响。
[0007]本专利技术的另外一个目的在于提供基于上述涂料在制备航天用仪器部件中的应用，以及制备对消除杂散光、吸附分子污染物和热控性能有部分需求或全部需求的基材上的应用。
[0008]为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到
上述目的，本专利技术提供了一种消杂光
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分子吸附
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热控三功能涂料，包括炭黑、沸石分子筛和磷酸二氢铝。
[0009]本专利技术针对航天器光学、电子、激光等系统因材料放气产生的分子污染物沉积在仪器部件上降低高灵敏度表面性能和寿命，以及杂散光问题，提出了一种炭黑/beta分子筛和无机黏结剂相结合的消杂光
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分子吸附
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热控三功能无机涂料，三种涂料相互配合实现多功能，并在分子吸收以及消杂光上具有更优异的效果。
[0010]作为优选，所述沸石分子筛为ZSM
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5分子筛、NaY分子筛或beta分子筛；在本专利技术的具体实施方式中，以beta分子筛为最佳。
[0011]作为优选，所述涂料中炭黑、beta分子筛和磷酸二氢铝的质量比为0.5：(0.5～2.5)：1.5，更优选为0.5：(0.5～1.5)：1.5；在本专利技术具体实施方式中，所述炭黑、沸石分子筛和磷酸二氢铝的质量比为0.5：0.5：1.5、0.5：1：1.5、0.5：1.5：1.5或0.5:2:1.5。
[0012]在本专利技术具体实施方式中，磷酸二氢铝采用市售制剂，其固含量为30％～50％，优选为40％。
[0013]作为优选，所述炭黑的颗粒粒度为10～30nm；beta分子筛的颗粒粒度为1～2μm。
[0014]本专利技术所述涂料制成的涂层太阳吸收比(α
s
)最高可达0.98以上，半球发射率(εH)可达0.89～0.92，饱和吸附量可达50
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95mg/g，可作为高吸收率和高吸附性功能涂层使用。同时，未吸附分子污染物的涂层的αs＝0.988，εH＝0.92；分子污染物吸附量为30mg/g的涂层的αs＝0.96，εH＝0.92；分子污染物吸附量为70mg/g的涂层的αs＝0.95，εH＝0.91。太阳吸收率只有轻微的下降，而半球发射率基本不变。
[0015]基于上述优异的技术效果，本专利技术提出了所述涂料在制备航天用仪器或其部件中的应用，和/或在制备对消除杂散光、吸附分子污染物和热控中的一种或两种以上性能有需求的基材上的应用。
[0016]其中，所述航天用仪器包括光学仪器、电子仪器和激光仪器中的一种或两种以上。所述基材可以为任意常见的航天器材料，优选地，所述基材包括Al、Cu、Mg、Si、不锈钢和SiC基复合材料中的一种或两种以上，例如铝板、镁板、钽板、高硅铝合金板等等。
[0017]根据应用，本专利技术提供了一种基体材料，其表面固化有本专利技术所述涂料形成的涂层。涂层厚度依据需求进行调整，优选为60
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210μm，在本专利技术具体实施方式中，所述涂层厚度150μm。
[0018]在所述基体材料的制备工艺中，先将基体材料表面粗糙化处理，例如喷砂处理，然后喷涂本专利技术所述涂料，并进行干燥处理。优选地，涂层可采用N次喷涂制备，更优选地，N≥7。优选地，单次喷涂厚度不超过20μm，相邻两次喷涂时间间隔不低于20min，喷涂气氛为空气。所述干燥处理为室温阴干后，90℃烘烤8h。
[0019]在本专利技术所述涂料的制备工艺中，炭黑和磷酸二氢铝进行球磨，然后加入沸石分子筛混合均匀，获得所述涂料。在球磨和混合过程中，根据需要加入适量溶剂辅助球磨和混合的操作，一般情况下使用水作为溶剂，所制成的涂料中包含溶剂，喷涂干燥后则不含溶剂。
[0020]作为优选，球磨采用专用工装在球磨机上完成，球磨机参数常规设定；在本专利技术具体实施方式中，球磨机转速60r/min，球磨时间1h，球磨陶瓷珠直径为5mm，球料比≈3:1。
[0021]作为优选，混合均匀以搅拌方式实现，搅拌过程在搅拌器中完成；在本专利技术具体实
施方式中，搅拌时的转速500r/min，搅拌时间为4h。
[0022]作为优选，本专利技术所述涂料的固液比为0.4～0.7，其中固体指炭黑、沸石分子筛和磷酸二氢铝，液体指溶剂，例如水。
[0023]由以上技术方案可知，本专利技术提供了一种消杂光
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消杂光
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分子吸附
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热控三功能涂料，其特征在于，包括炭黑、沸石分子筛和磷酸二氢铝。2.根据权利要求1所述涂料，其特征在于沸石分子筛为ZSM
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5分子筛、NaY分子筛或beta分子筛。3.根据权利要求1所述涂料，其特征在于，炭黑、沸石分子筛和磷酸二氢铝的质量比为0.5:(0.5～2):1.5。4.权利要求1
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3任意一项所述涂料在制备航天用仪器或其部件中的应用，和/或在制备对消除杂散光、吸附分子污染物和热控中的一种或两种以上性能有需求的基材上的应用。5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，所述航天用仪器包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东，平托，白晶莹，张杭，张家强，崔庆新，
申请(专利权)人：北京星驰恒动科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：