RU2493058C1 - Thermostatic material - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to passive thermal protection of, in particular, spacecraft instrumentation and equipment. Thermostatic material comprises outer and reinforcing layers and thermostatic layer arranged there between. Outer layer is composed of polyimide film metalised on inner side that features thickness equal to or smaller than 12 mcm. Reinforcing layer consists of aramide thread with surface density of < 25 g/m². Thermostatic layer is based on polyimides, or polyether imides, or polysulfones and introduced between said outer layer and reinforcing layer by welding.

EFFECT: stable optical parameters, higher breaking point and decreased weight.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области космического материаловедения и оптической техники, в частности, к терморегулирующим материалам, предназначенным для использования в системах пассивного терморегулирования космических аппаратов, например, для тепловой защиты приборов и оборудования космических аппаратов.The invention relates to the field of space materials science and optical technology, in particular, to thermoregulating materials intended for use in passive thermal control systems of spacecraft, for example, for thermal protection of instruments and equipment of spacecraft.

Кроме того, предлагаемое техническое решение может быть использовано в качестве теплозащитного и терморегулирующего материала в герметичном отвакуумированном объеме.In addition, the proposed technical solution can be used as a heat-shielding and thermoregulating material in a sealed evacuated volume.

На космические объекты (КО), летающие как на околоземных, так и на геостационарных орбитах воздействуют ряд негативных факторов, мешающих нормальному функционированию бортовых систем и аппаратуры, а также безопасности работы экипажа, что выдвигает целый ряд требований к терморегулирующим материалам:A number of negative factors affect space objects (KO) flying both in near-Earth and in geostationary orbits, which interfere with the normal functioning of on-board systems and equipment, as well as the safety of the crew, which puts forward a number of requirements for temperature-controlled materials:

- электромагнитное излучение (ЭМИ) Солнца требует обеспечения радиационной стойкости материалов защиты;- electromagnetic radiation (EMR) of the Sun requires ensuring radiation resistance of protection materials;

- на поверхность космических объектов воздействует УФ-излучение, а также горячие газовые потоки работающих ракетных двигателей, отрицательно действующих на корпус КО, аппаратуру и экипаж, в этой связи необходимо поддержание температуры их штатного функционирования;- UV radiation acts on the surface of space objects, as well as hot gas streams of working rocket engines that adversely affect the spacecraft’s hull, equipment and crew; in this regard, it is necessary to maintain the temperature of their regular functioning;

- на внешнюю поверхность корпуса КО воздействует также корпускулярное излучение - потоки электронов и протонов радиационных поясов Земли (РПЗ), под их действием на диэлектрических поверхностях КА скапливается неоднородный электростатический заряд, при этом между областями поверхности с разными электрическими потенциалами происходят разряды, вызывающие сбои бортовой электронной аппаратуры и способствующие ухудшению характеристик оптических поверхностей, этот фактор выдвигает свои требования к электропроводности материала защиты;- corpuscular radiation also acts on the outer surface of the spacecraft body — the fluxes of electrons and protons of the Earth’s radiation belts (RPGs), under their action, an inhomogeneous electrostatic charge accumulates on the dielectric surfaces of the spacecraft, and discharges occur between the surface areas with different electric potentials, causing electronic on-board disruptions equipment and contributing to the deterioration of the characteristics of optical surfaces, this factor puts forward its requirements for the electrical conductivity of the protection material;

- внешняя поверхность корпуса КО подвержена негативному воздействию атомарного кислорода, приводящему к деструктивным изменениям поверхности КО, что требует наличия в таком материале защитного слоя;- the outer surface of the body of the KO is exposed to the negative effects of atomic oxygen, leading to destructive changes in the surface of the KO, which requires the presence of a protective layer in such material;

- терморегулирующий материал должен хорошо работать на «надрыв», т.е. обладать необходимой прочностью;- the thermoregulating material should work well for “tearing”, i.e. possess the necessary strength;

- еще одним важным свойством должен обладать материал защиты КО - он должен быть легким, т.к. любое увеличение массы уменьшает вес доставляемого на орбиту полезного груза.- another important property should be possessed by the KO protection material - it should be lightweight, as any increase in mass reduces the weight of the payload delivered into orbit.

- важным требованием к защитному материалу является его гибкость, податливость, т.к. корпус КО имеет сложную конфигурацию;- an important requirement for a protective material is its flexibility, flexibility, because KO case has a complex configuration;

- терморегулирующее покрытие, используемое в космическом пространстве в условиях вакуума не должно «пылить» и обладать газовыделением, что недопустимо для оптических бортовых устройств.- the thermoregulatory coating used in outer space in a vacuum should not "dust" and have gas evolution, which is unacceptable for optical on-board devices.

Известна слоистая оболочка для обеспечения тепловой и электростатической защиты по патенту России №2087392 (МПК: B64G, 1/58), состоящая из электропроводящего слоя полупроводника (например, германия) толщиной 5^…25·10^-8 м., терморегулирующего слоя, подложки полиимидной пленки, промежуточного слоя полиамидной сетки (которая может быть пропитана эпоксидной смолой и вулканизирована), прикрепленной к подложке, и термоотражающего покрытия из полимерного пленочного материала на основе кремния или поливинилфторида.Known laminated shell for thermal and electrostatic protection according to Russian patent No. 2087392 (IPC: B64G, 1/58), consisting of an electrically conductive layer of a semiconductor (for example, Germany) with a thickness of 5 ^... 25 · 10 ^-8 m., A thermoregulating layer, a polyimide substrate a film, an intermediate layer of a polyamide network (which can be impregnated with epoxy resin and vulcanized) attached to the substrate, and a heat-reflecting coating of a polymer film material based on silicon or polyvinyl fluoride.

Недостатками этого покрытия являются легкая повреждаемость тонкого поверхностного слоя при монтаже, недостаточная отражающая способность, а также жесткость, которая не позволяет его применять для КО сложной конфигурации.The disadvantages of this coating are the easy damage to the thin surface layer during installation, insufficient reflectivity, and also the rigidity, which does not allow it to be used for complex composite structures.

Известно многослойное покрытие для работы при криогенных температурах и/или в условиях аэродинамического нагрева по патенту РФ №2298480 (МПК: B64G, 1/58), состоящее из металлической оболочки, антикоррозионного слоя, амортизационного слоя, теплоизоляционного слоя в виде пенопласта, который закреплен сетью с помощью клея, и антистатического покрытия.A multilayer coating is known for operation at cryogenic temperatures and / or under conditions of aerodynamic heating according to RF patent No. 2298480 (IPC: B64G, 1/58), consisting of a metal shell, an anticorrosive layer, an amortization layer, a heat-insulating layer in the form of foam, which is fixed by a network with glue and anti-static coating.

Основными недостатками этого покрытия являются очень большой вес и недостаточно высокие теплоизоляционные свойства.The main disadvantages of this coating are very large weight and insufficiently high thermal insulation properties.

Известен многослойный материал для термического контроля по патенту Великобритании №2062189 (МПК: B64G, 1/58), состоящий из внутреннего и внешнего термически изолирующих слоев, которые могут быть изготовлены гибкими из пластика или жесткими из стекла и промежуточного электропроводящего слоя алюминия или серебра. С внутренней стороны может находиться второй электропроводящий слой из алюминия или серебра.Known multilayer material for thermal control according to British patent No. 2062189 (IPC: B64G, 1/58), consisting of internal and external thermally insulating layers, which can be made flexible from plastic or rigid from glass and an intermediate conductive layer of aluminum or silver. On the inside, there may be a second electrically conductive layer of aluminum or silver.

Недостатки этого материала - низкая прочность, повреждаемость, жесткость.The disadvantages of this material are low strength, damage, stiffness.

Известен многослойный материал, состоящий из металлических (не менее двух) и полимерных слоев, содержащий подслой из двух металлических слоев и полимера, усиленного волокнами, описанный в международной заявке (РСТ) WO 2007/061304 (МПК: B64G, 1/58).Known multilayer material consisting of metal (at least two) and polymer layers, containing a sublayer of two metal layers and a fiber reinforced polymer, described in international application (PCT) WO 2007/061304 (IPC: B64G, 1/58).

Недостатками этого материала являются очень большой вес и недостаточно высокие термоизоляционные свойства из-за плотного контакта слоев металла и полимера, низкая радиационная стойкость.The disadvantages of this material are very large weight and insufficiently high thermal insulation properties due to the tight contact of the layers of metal and polymer, low radiation resistance.

Известна многослойная изоляция по патенту США №7252890 (МПК: B64G, 1/58), состоящая из слоев металлизированного алюминием или серебром полимера (полиимида или полиэфира), между которыми расположены слои стекловолокна или нейлона, покрытая с верхней стороны ИК-излучающим материалом (кварц, стекло, нитрид или оксинитрид кремния), затем фотокаталитическим слоем оксида металла и с наружной стороны - электропроводящим слоем оксида индия или олова.Known multilayer insulation according to US patent No. 7252890 (IPC: B64G, 1/58), consisting of layers of metallized aluminum or silver polymer (polyimide or polyester), between which are layers of fiberglass or nylon, coated on the upper side of the IR-emitting material (quartz , glass, silicon nitride or oxynitride), then a photocatalytic layer of metal oxide and, on the outside, an electrically conductive layer of indium or tin oxide.

Недостатками этого материала являются недостаточная прочность на надрыв при сшивке теплозащитных матов и легкая повреждаемость и загрязняемость наружного слоя при изготовлении и транспортировке космических аппаратов. Пылевыделение.The disadvantages of this material are insufficient tensile strength when stitching heat-protective mats and light damage and contamination of the outer layer during the manufacture and transportation of spacecraft. Dust emission.

Известно многослойное покрытие для матов экранно-вакуумной теплоизоляции космических аппаратов по патенту России №2269146 (МПК: B64G, 1/58), состоящее из подложки с прозрачным электропроводящим многослойным (2 и более слоев) покрытием на внешней поверхности и отражающим покрытием в виде пленки металла на тыльной поверхности.Known multilayer coating for mats of screen-vacuum thermal insulation of spacecraft according to Russian patent No. 2269146 (IPC: B64G, 1/58), consisting of a substrate with a transparent electrically conductive multilayer (2 or more layers) coating on the outer surface and a reflective coating in the form of a metal film on the back surface.

Недостатки этого материала - очень низкая механическая прочность на надрыв, повреждаемость, загрязняемость.The disadvantages of this material are very low mechanical tensile strength, damageability, and contamination.

Известна экранно-вакуумная теплоизоляция по а.с. СССР 1839976 (МПК: B64G, 1/58), содержащая наружный слой стеклоткани или аримидной ткани, дополнительный промежуточный пакет из пяти экранов, изготовленных из металлизированной (первые три слоя с внутренней стороны) полиимидной пленки (четвертый и пятый слои двусторонне металлизированны), промежуточные слои металлизированной полиэтилентерефталатной пленки (повернутые металлизированной отражающей поверхностью внутрь), отделенные друг от друга низкотеплопроводными сепараторами из стекловуали, и внутренний облицовочный слой аримидной ткани.Known screen-vacuum thermal insulation by AS USSR 1839976 (IPC: B64G, 1/58), containing the outer layer of fiberglass or arimide fabric, an additional intermediate package of five screens made of metallized (the first three layers on the inside) polyimide film (the fourth and fifth layers are double-sided metallized), intermediate layers of metallized polyethylene terephthalate film (turned by a metallized reflective surface inward), separated from each other by low-heat separators from the glass veil, and the inner facing layer of the arimide fabric.

Недостатками этого решения являются парниковый эффект, значительное пылеворсоотделение облицовочных материалов, негативно влияющее на работу оптического оборудования космических аппаратов. Кроме того, дополнительные промежуточные слои утяжеляют материал, приводя к дополнительным расходам при выводе космических аппаратов на орбиту и снижая долю полезного груза космических аппаратов.The disadvantages of this solution are the greenhouse effect, significant dust and dust separation of cladding materials, which negatively affects the operation of the optical equipment of spacecraft. In addition, additional intermediate layers make the material heavier, resulting in additional costs when launching spacecraft into orbit and reducing the proportion of payload of spacecraft.

Известна также система теплозащиты спускаемого космического аппарата при движении его в атмосфере по патенту США №6497390 (МПК: B64G, 1/58). Эта система включает гибкий теплоизоляционный мат, пакет из одного или нескольких слоев гибкого тканевого материала, прикрепляемый к мату с помощью клея, кнопок или пуговиц, и размещаемое на наружной поверхности пакета облицовочное покрытие из неорганического материала, обеспечивающее газонепроницаемость теплозащиты.Also known is a thermal protection system for a descent spacecraft during its movement in the atmosphere according to US patent No. 6497390 (IPC: B64G, 1/58). This system includes a flexible heat-insulating mat, a bag of one or more layers of flexible fabric material, attached to the mat with glue, buttons or buttons, and a facing coating made of inorganic material placed on the outer surface of the bag, providing gas-tight thermal protection.

Недостатки данного материала заключаются в том, что он не гибок, тяжелый, не радиацонностоек.The disadvantages of this material are that it is not flexible, heavy, not radiation resistant.

Известно многослойное покрытие по патенту Франции №2681078 (МПК: B64G, 1/58), содержащее полимерную подложку, на которую нанесен адгезионный слой с последующим нанесением металлического оптического слоя.Known multilayer coating according to French patent No. 2681078 (IPC: B64G, 1/58) containing a polymer substrate, on which an adhesive layer is applied, followed by the application of a metal optical layer.

Основным недостатком данного аналога является высокая величина отношения коэффициента поглощения солнечного излучения получаемого покрытия к коэффициенту излучения (степени черноты) As/^€=2 при требуемом отношении - менее 1,0 для терморегулирующих покрытий класса "солнечный отражатель".The main disadvantage of this analogue is the high ratio of the absorption coefficient of solar radiation of the resulting coating to the emission coefficient (degree of blackness) As / ^€ = 2 with the required ratio of less than 1.0 for thermostatic coatings of the "solar reflector" class.

Известно многослойное терморегулирующее покрытие класса «солнечный отражатель» по патенту РФ №2168189 (МПК: B64G, 1/58), содержащее полимерную подложку с нанесенным на нее оптическим слоем с нитевидными или волокнистыми кристаллами оксида цинка с высокой отражательной способностью в интервале длин волн 0,3-2,4 мкм, при этом полимерная подложка выполнена эластичной.A multilayer thermoregulatory coating of the “solar reflector” class is known according to RF patent No. 2168189 (IPC: B64G, 1/58), containing a polymer substrate with an optical layer deposited on it with whisker or fibrous zinc oxide crystals with high reflectivity in the wavelength range of 0, 3-2.4 microns, while the polymer substrate is made elastic.

Основными недостатками данного аналога являются малая стабильность оптических характеристик (обусловленная применением органического связующего) и малая электропроводность. При этом покрытие накапливает электростатический заряд под действием заряженных частиц, что приводит к возникновению электрических разрядов, вызывающих сбои в бортовой аппаратуре КО.The main disadvantages of this analogue are the low stability of optical characteristics (due to the use of an organic binder) and low electrical conductivity. In this case, the coating accumulates an electrostatic charge under the action of charged particles, which leads to the appearance of electric discharges, which cause failures in the on-board equipment of KO.

Известно покрытие по патенту США №5400986 (МПК: B64G, 1/58),, включающее тонкий диэлектрический лист, внешняя поверхность которого покрыта прозрачным электропроводным слоем, тыльная поверхность покрыта отражающим слоем, а торцевая поверхность листа покрыта электропроводным покрытием так, что по крайней мере частично перекрывает отражающий слой и электрически связан с внешним прозрачным электропроводным слоем, слой клеевого материала, преимущественно постоянной толщины, причем внешняя поверхность клеевого слоя больше, чем тыльная поверхность диэлектрического листа; клеевой слой фиксируется тыльной стороной к поверхности корпуса КО, а внешней поверхностью фиксирует тыльную сторону диэлектрического листа, при этом клеевой слой является электропроводным и электрически соединен с указанным покрытием торцов для обеспечения пути протекания тока между внешней поверхностью указанного листа и внешней поверхностью корпуса КА через указанное покрытие торцов.A coating is known according to US patent No. 5400986 (IPC: B64G, 1/58), comprising a thin dielectric sheet, the outer surface of which is coated with a transparent conductive layer, the back surface is coated with a reflective layer, and the end surface of the sheet is coated with an electrically conductive coating so that at least partially overlaps the reflective layer and is electrically connected to the external transparent conductive layer, the layer of adhesive material, mainly of constant thickness, and the outer surface of the adhesive layer is larger than the back surface a dielectric sheet; the adhesive layer is fixed with the back side to the surface of the spacecraft body, and the outer surface fixes the back side of the dielectric sheet, while the adhesive layer is electrically conductive and electrically connected to the specified end coating to provide a current path between the outer surface of the specified sheet and the outer surface of the spacecraft body through the specified coating end faces.

Недостатками этого решения являются хрупкость, жесткость, механическая непрочность, большой вес.The disadvantages of this solution are fragility, rigidity, mechanical fragility, high weight.

Известно терморегулирующее устройство по патенту США №4618218 (МПК: B64G, 1/58), представляющее собой трехслойное покрытие, внешний слой которого выполнен из прозрачного (для заданных длин волн) электропроводного материала, например Ge; промежуточный - из твердого электролита с преимущественно ионной проводимостью, а внутренний - из серебра. В зависимости от разности потенциалов между внешним и внутренним слоями покрытие может поглощать или отражать излучение определенного диапазона длин волн.Known thermoregulation device according to US patent No. 4618218 (IPC: B64G, 1/58), which is a three-layer coating, the outer layer of which is made of a transparent (for given wavelengths) electrically conductive material, for example Ge; the intermediate one is made of a solid electrolyte with predominantly ionic conductivity, and the inner one is made of silver. Depending on the potential difference between the outer and inner layers, the coating can absorb or reflect radiation of a certain wavelength range.

Основными недостатками данного аналога являются: необходимость в источнике энергии и управляющей схеме; невозможность совмещения высокой излучательной способности и высокой отражательной способности в интервале длин волн 0,3-2,4 мкм. R_s (R_s=1-A_s).The main disadvantages of this analogue are: the need for an energy source and a control circuit; the impossibility of combining high emissivity and high reflectivity in the wavelength range of 0.3-2.4 microns. R _s (R _s = 1-A _s ).

Существует терморегулирующее покрытие по патенту США №5296285 (МПК: B64G, 1/58), представляющее собой двухслойное покрытие, образованное путем создания первого слоя анодным окислением алюминиевой основы и нанесением второго верхнего слоя, состоящего из силикатного покрытия.There is a thermostatic coating according to US Pat. No. 5,296,285 (IPC: B64G, 1/58), which is a two-layer coating formed by creating a first layer by anodic oxidation of an aluminum base and applying a second top layer consisting of a silicate coating.

Относительная хрупкость, недостаточная эластичность, трудоемкость нанесения - основные недостатки этого покрытия.Relative fragility, lack of elasticity, laborious application are the main disadvantages of this coating.

Предлагаемое покрытие по патенту РФ №2331553 (МПК: B64G, 1/58), включает в себя нижний слой в виде анодноокисного покрытия алюминиевого сплава и верхний слой. В качестве верхнего слоя использовано лакокрасочное терморегулирующее покрытие, содержащее акрилатный гольмийсодержащий лак АКГ-1,2 (42-38 мас.%) и цирконий (IV) оксид модифицированный ос.ч. 7-4 (58-62 мас.%).The proposed coating according to the patent of the Russian Federation No. 2331553 (IPC: B64G, 1/58), includes the lower layer in the form of an anodic oxide coating of an aluminum alloy and the upper layer. As the top layer, a thermoregulatory varnish-and-paint coating was used containing acrylate holmium-containing varnish AKG-1,2 (42-38 wt.%) And zirconium (IV) oxide modified with special grade 7-4 (58-62 wt.%).

Покрытие имеет низкие значения коэффициента поглощения солнечной радиации (A_s≤0,10-0,11) и высокие значения коэффициента излучения 0,92-0,94).The coating has low values of the absorption coefficient of solar radiation (A _s ≤0.10-0.11) and high values of the emissivity 0.92-0.94).

Известна система тепловой защиты спускаемого космического аппарата по патенту РФ №2383476 (МПК: B64G, 1/58), содержащая последовательно размещенные гибкий теплоизоляционный мат и теплозащитный пакет, включающий несколько слоев термостойкого тканевого материала, отличающаяся тем, что гибкий теплоизоляционный мат выполнен многослойным и помещен в чехол из температуростойкой ткани, каждый слой термостойкого тканевого материала теплозащитного пакета пропитан и покрыт сублимирующим веществом, при этом толщина покрытия разных слоев неодинакова и увеличивается по мере удаления слоя от теплоизоляционного мата, все слои гибкого теплоизоляционного мата, чехол, в который он помещен, и все слои теплозащитного пакета соединены друг с другом по их торцевым кромкам, при этом все указанные слои и чехол установлены с возможностью их свободного относительного перемещения.The known system of thermal protection of the descent spacecraft according to the patent of the Russian Federation No. 2383476 (IPC: B64G, 1/58), containing successively placed flexible heat-insulating mat and heat-insulating bag, comprising several layers of heat-resistant fabric material, characterized in that the flexible heat-insulating mat is multilayer and placed into a cover made of heat-resistant fabric, each layer of heat-resistant fabric material of the heat-insulating bag is impregnated and coated with a sublimating substance, while the coating thickness of different layers is not the same and increases as the layer moves away from the heat-insulating mat, all layers of the flexible heat-insulating mat, the cover in which it is placed, and all layers of the heat-insulating bag are connected to each other along their end edges, while all these layers and the cover are installed with the possibility of their relative displacement.

Недостатками данного решения являются его большой вес, отсутствие радиационной стойкости, газопылевыделение.The disadvantages of this solution are its large weight, lack of radiation resistance, gas emission.

Существует терморегулирующее покрытие по патенту РФ№2356074 (МПК: B64G, 1/58), прикрепленное к внешней поверхности корпуса космического аппарата с помощью электропроводного клеевого слоя, содержащее подложку, выполненную в виде отдельных элементов из оптически прозрачного радиационно-стойкого материала, тыльная поверхность которой покрыта отражающим и защитным слоем, а на внешней поверхности расположено прозрачное электропроводное покрытие, покрывающее торцевые поверхности подложки и контактирующее с защитным слоем, при этом отдельные элементы подложки выполнены толщиной не менее 0,08 мм, электропроводное покрытие выполнено с электросопротивлением не менее 2 и не более 1·10⁵ кОм/м², а поверх защитного слоя нанесен адгезивный слой.There is a temperature-controlled coating according to RF patent No. 2356074 (IPC: B64G, 1/58), attached to the outer surface of the spacecraft’s body using an electrically conductive adhesive layer, containing a substrate made in the form of individual elements from an optically transparent radiation-resistant material, the back surface of which covered with a reflective and protective layer, and on the outer surface there is a transparent electrically conductive coating covering the end surfaces of the substrate and in contact with the protective layer, while separate ments of the substrate have a thickness of at least 0.08 mm, the conductive coating is adapted to electric resistance of not less than 2 and not more than 1 × 10 ⁵ ohms / m ^2, and a protective layer applied on top of the adhesive layer.

Недостатки - хрупкость, неэластичность, большой вес.Disadvantages - fragility, inelasticity, high weight.

Известна экранно-вакуумная теплоизоляция космического аппарата с внешним комбинированным покрытием по патенту РФ №2397926 (МПК: B64G, 1/58) (прототип), состоящая из полимерной подложки, электропроводного слоя с износостойким слоем на внешней поверхности и отражающего слоя на внутренней поверхности. Изоляция содержит временный защитный слой на внешней поверхности и укрепляющую полимерную сетку на внутренней поверхности.Known screen-vacuum thermal insulation of a spacecraft with an external combined coating according to the patent of the Russian Federation No. 2397926 (IPC: B64G, 1/58) (prototype), consisting of a polymer substrate, an electrically conductive layer with a wear-resistant layer on the outer surface and a reflective layer on the inner surface. The insulation contains a temporary protective layer on the outer surface and a reinforcing polymer network on the inner surface.

Недостатками этой теплоизоляции являются большая масса внешнего комбинированного покрытия (экспериментально установлено путем взвешивания - 140 г/м²), недостаточная радиационная стойкость из-за использования клеевых композиций, недостаточная надежность вследствие недостаточной прочности приклеивания полимерной пленки, значительное газовыделение из разнородных материалов теплоизоляции, а также сильное коробление рабочей поверхности из-за неравномерной тепловой усадки разнородных материалов теплоизоляции.The disadvantages of this thermal insulation are the large mass of the external combined coating (experimentally determined by weighing - 140 g / m ² ), insufficient radiation resistance due to the use of adhesive compositions, insufficient reliability due to insufficient adhesive strength of the polymer film, significant gas evolution from dissimilar thermal insulation materials, and severe warping of the working surface due to uneven heat shrinkage of dissimilar heat insulation materials.

Задачей изобретения является обеспечение отсутствия коробления рабочей поверхности и, как следствие, стабильности оптических характеристик, увеличение прочности на надрыв, обеспечение отсутствия пылегазовыделения при сохранении требуемых характеристик по радиационной стойкости и термостойкости, устойчивости к воздействию атомарного кислорода и эластичности, а также уменьшение массы терморегулирующего материала.The objective of the invention is to ensure the absence of warpage of the working surface and, as a result, the stability of optical characteristics, increase the tensile strength, ensure the absence of dust and gas emission while maintaining the required characteristics of radiation resistance and heat resistance, resistance to atomic oxygen and elasticity, as well as reducing the mass of thermostatic material.

Задача решается тем, что в терморегулирующем материале, содержащем внешний слой в виде металлизированной с внутренней стороны пленки, армирующий слой из аримидной ткани, между металлизированным с внутренней стороны внешним и армирующим слоями методом сварки введен термопластичный слой на основе полиимидов или полиэфиримидов или полисульфонов, а металлизированная полиимидная пленка внешнего слоя взята толщиной ≤12 мкм, причем аримидная ткань имеет поверхностную плотность <25 г/м.² The problem is solved in that in a thermostatic material containing an outer layer in the form of a film metallized on the inner side, an reinforcing layer of arimide fabric, between the metallized outer side and the reinforcing layers, a thermoplastic layer based on polyimides or polyetherimides or polysulfones is introduced by welding, and metallized the polyimide film of the outer layer was taken with a thickness of ≤12 μm, and the arimide fabric has a surface density of <25 g / m. ²

На Фиг. изображена схема предлагаемого материала в разрезе, где:In FIG. shows a diagram of the proposed material in the context, where:

1 - внешний металлизированной с внутренней стороны слой;1 - the outer layer metallized from the inside;

2 - армирующий слой из аримидной ткани;2 - reinforcing layer of arimide fabric;

3 - термопластичный слой;3 - thermoplastic layer;

Терморегулирующий материал, выполнен из трех слоев: внешнего слой в виде металлизированной с внутренней стороны пленки 1, армирующего слоя из аримидной ткани 2, между металлизированным с внутренней стороны внешним 1 и армирующим слоями 2 методом сварки введен термопластичный слой 3 на основе полиимидов или полиэфиримидов или полисульфонов, а металлизированная полиимидная пленка внешнего слоя взята толщиной ≤12 мкм, причем аримидная ткань имеет поверхностную плотность <25 г/м.² The thermoregulating material is made of three layers: an outer layer in the form of a film 1 metallized on the inside, an arimide fabric reinforcing layer 2, a thermoplastic layer 3 based on polyimides or polyetherimides or polysulfones is introduced between the metallized outer side 1 and reinforcing layers 2 by welding and the metallized polyimide film of the outer layer was taken with a thickness of ≤12 μm, and the arimide fabric has a surface density of <25 g / m. ²

Приведем пример №1 конкретной реализации предложенного решения.We give an example No. 1 of a specific implementation of the proposed solution.

На полимерную полиимидную пленку толщиной <12 мкм, например, ПМ-ЭУ, наносят с внутренней стороны алюминий толщиной 0,07 мкм, например, методом вакуумного резистивного напыления, образуя внешний металлизированный слой 1.On a polymer polyimide film with a thickness of <12 μm, for example, PM-EU, aluminum is applied on the inside with a thickness of 0.07 μm, for example, by the method of vacuum resistive deposition, forming an external metallized layer 1.

Из ариимидной нити линейной плотностью 6 текс. вырабатывается ткань с поверхностной плотностью 20 г/м², из которой формируется армирующий слой 2.Of an ariimide filament with a linear density of 6 tex. fabric with a surface density of 20 g / m ² is formed, from which a reinforcing layer 2 is formed.

Термопластичный слой 3 из полиимида вводят между металлизированным 1 (со стороны металла) и армирующим 2 слоями и проводят сварку, например, тепловым методом, при этом температура плавления термопластичного слоя 3 значительно ниже температуры плавления металлизированного 1 и армирующего 2 слоев, с целью исключения возможного коробления рабочей поверхности материала.A thermoplastic layer 3 of polyimide is introduced between the metallized 1 (from the metal side) and the reinforcing 2 layers and welding is carried out, for example, by the heat method, while the melting temperature of the thermoplastic layer 3 is much lower than the melting temperature of the metallized 1 and reinforcing 2 layers, in order to exclude possible warpage the working surface of the material.

Пример №2 реализации предложенного решения.Example No. 2 of the implementation of the proposed solution.

На полиимидную пленку толщиной ≤12 мкм с внутренней стороны наносят алюминий толщиной 0,05 мкм методом магнетронного напыления, образуя внешний слой 1.0.05 μm thick aluminum is applied onto the polyimide film with a thickness of ≤12 μm from the inside by magnetron sputtering, forming the outer layer 1.

Из арамидной нити линейной плотностью 5,4 текс вырабатывается ткань с поверхностной плотностью 17 г/м², из которой формируется армирующий слой 2.Aramid yarn with a linear density of 5.4 tex produces a fabric with a surface density of 17 g / m ² , from which a reinforcing layer 2 is formed.

Термопластичный слой из полисульфона вводят как и в примере 1.The thermoplastic polysulfone layer is introduced as in example 1.

Используя для сварки термопластичный слой 3 в виде пленки из термопластичных полимеров, можно регулировать температуру сварки таким образом, чтобы она была ниже температуры термической усадки металлизированного внешнего слоя 1 и нитей ткани армирующего слоя 2, и, как следствие, обеспечить ровную поверхность материала при сварке, сохранив его оптические характеристики.Using a thermoplastic layer 3 in the form of a film of thermoplastic polymers for welding, it is possible to adjust the welding temperature so that it is lower than the temperature of the heat shrink of the metallized outer layer 1 and the fabric threads of the reinforcing layer 2, and, as a result, to ensure an even surface of the material during welding, preserving its optical characteristics.

Например, при выборе термопластичного слоя 3 из термопластичного полиимида типа ПИ-ПК-200 температура сварки составляет 250°С, при этом термическая усадка металлизированной полиимидной пленки внешнего слоя 1 и аримидной ткани слоя 2 практически отсутствует.For example, when choosing a thermoplastic layer 3 from a thermoplastic polyimide of the PI-PK-200 type, the welding temperature is 250 ° C, while the thermal shrinkage of the metallized polyimide film of the outer layer 1 and the arimide fabric of layer 2 is practically absent.

При выборе термопластичного слоя из полисульфона ПСК-1 температура сварки составит 210°С, что не приведет к усадке аримидной ткани слоя 2 и металлизированной полиимидной пленки слоя 1.When choosing a thermoplastic layer of polysulfone PSK-1, the welding temperature will be 210 ° C, which will not lead to shrinkage of the arimide fabric of layer 2 and the metallized polyimide film of layer 1.

Благодаря выполнению внешнего слоя 2 из металлизированной пленки толщиной ≤12 мкм обеспечивается гибкость, эластичность материала, снижение его удельного веса в два раза (до 60 г/м²) по сравнению с прототипом и возможность изготовления из него сплошных экранов большой площади, при сохранении высокой термо- и радиационной стойкости (сохранение оптических характеристик при нагреве до 573°К и после облучения с поглощенной дозой более 3×10*рад, в то время как для клеевых композиций - не выше 2×10*рад).Thanks to the implementation of the outer layer 2 of a metallized film with a thickness of ≤12 μm, the material provides flexibility, elasticity, a reduction in its specific gravity by half (up to 60 g / m ² ) compared with the prototype and the possibility of manufacturing continuous large-area screens from it, while maintaining high thermal and radiation resistance (preservation of optical characteristics when heated to 573 ° K and after irradiation with an absorbed dose of more than 3 × 10 * rad, while for adhesive compositions - not higher than 2 × 10 * rad).

Благодаря использованию аримидной ткани с поверхностной плотностью <25 г/м², достигается прочность на надрыв более 2,5 кг/см², что оптимально, т.к. при большей плотности снижается прочность материала, а при меньшей - увеличивается масса до значений более 60 г/м².Thanks to the use of an arimide fabric with a surface density of <25 g / m ² , a tensile strength of more than 2.5 kg / cm ^{2 is} achieved, which is optimal since at a higher density, the strength of the material decreases, and at a lower density, the mass increases to values greater than 60 g / m ² .

Благодаря тому, что материал состоит из полиимидных композиций, из него не наблюдаются пыле- и газовыделения в отличие от клеевых композиций в прототипе.Due to the fact that the material consists of polyimide compositions, dust and gas emissions are not observed from it, unlike the adhesive compositions in the prototype.

Однородность материала также обеспечивает сохранность и высокие значения механических характеристик в широком диапазоне температур от -150°С до +250°С.The uniformity of the material also ensures the safety and high values of mechanical characteristics in a wide temperature range from -150 ° С to + 250 ° С.

Благодаря сочетанию тонкой металлизированной пленки толщиной ≤12 мкм и аримидной ткани с поверхностной плотностью <25 г/м.² достигается высокая эластичность материала по сравнению с прототипом, что позволяет наносить материал на конструктивные узлы КО сложной геометрической формы с сохранением эффективности материала.Due to the combination of a thin metallized film with a thickness of ≤12 μm and an arimide fabric with a surface density of <25 g / m. ² , a high elasticity of the material is achieved in comparison with the prototype, which allows the material to be applied to the structural components of complex complex geometric shapes while maintaining the effectiveness of the material.

Claims (1)

Терморегулирующий материал, содержащий внешний слой в виде металлизированной с внутренней стороны пленки, армирующий слой из аримидной ткани, отличающийся тем, что между металлизированным с внутренней стороны внешним и армирующим слоями методом сварки введен термопластичный слой на основе полиимидов или полиэфиримидов или полисульфонов, а металлизированная полиимидная пленка внешнего слоя взята толщиной ≤12 мкм, причем аримидная ткань имеет поверхностную плотность <25 г/м². Thermoregulating material containing an outer layer in the form of a film metallized on the inner side, an reinforcing layer of arimide fabric, characterized in that a thermoplastic layer based on polyimides or polyetherimides or polysulfones is introduced between the metallized outer and reinforcing layers, and the metallized polyimide film the outer layer was taken with a thickness of ≤12 μm, and the arimide fabric has a surface density of <25 g / m ² .

Images