RU2560396C1 - Терморегулирующее покрытие на основе неорганического класса "истинный поглотитель" - Google Patents
Терморегулирующее покрытие на основе неорганического класса "истинный поглотитель" Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560396C1 RU2560396C1 RU2014117601/05A RU2014117601A RU2560396C1 RU 2560396 C1 RU2560396 C1 RU 2560396C1 RU 2014117601/05 A RU2014117601/05 A RU 2014117601/05A RU 2014117601 A RU2014117601 A RU 2014117601A RU 2560396 C1 RU2560396 C1 RU 2560396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- magnetite
- class
- absorber
- true
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к покрытиям пассивной терморегуляции класса «истинный поглотитель» («ИП»). Терморегулирующее покрытие класса «истинный поглотитель» выполнено из композиции, включающей неорганическое силикатное связующее и магнетит. Композиция в качестве неорганического силикатного связующего содержит водный раствор лития кремнекислого с модулем 2,9-3,4 (1,0 мас.ч.), магнетит (2,9-4,0 мас.ч.) и дополнительно в качестве пигментов и наполнителей - Co3O4 (2,9-4,0 мас.ч.), BaAl2O4 (0,1-0,8 мас.ч.) и воду - до требуемой вязкости. Изобретение направлено на разработку терморегулирующего покрытия класса «истинный поглотитель» с улучшенным коэффициентом теплового излучения ε=0,95, удельным объемным электрическим сопротивлением ρv<103 Ом·м. Изобретение обеспечивает получение технологичного покрытия с коэффициентом поглощения солнечного излучения αs≥0,98, низким газовыделением по ГОСТ Р 50109 (потеря массы не более 1,0%, летучие конденсирующиеся вещества не более 0,1%), устойчивого к воздействию ФКП при длительных сроках активного существования КА. 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к покрытиям пассивной терморегуляции класса «истинный поглотитель» («ИП») с антистатическими свойствами, низким газовыделением, с повышенной стойкостью к воздействию факторов космического пространства (ФКП) (протонное, электронное излучение, ультрафиолетовое излучение, термоперепады в вакууме), наносимых на наружную поверхность космических аппаратов для поддержания определенного теплового режима.
Терморегулирующие покрытия (ТРП) в конструкциях космических аппаратов (КА) являются элементами внешних покрытий (ВП) и входят в систему пассивной терморегуляции. Назначение ВП КА - обеспечение расчетных величин внешних тепловых нагрузок от излучения Солнца и планет и сброс тепла в космическое пространство.
Определяющими характеристиками ТРП являются коэффициент поглощения солнечного излучения αs, для ТРП «ИП» αs→1 и коэффициент теплового излучения (степень черноты) ε для ТРП «ИП» ε→1.
К терморегулирующим материалам и покрытиям предъявляются повышенные требования радиационной стойкости, в части сохранения термооптических характеристик в период всего срока эксплуатации, и по величине газовыделения в связи с большой площадью, занимаемой этими материалами на поверхности КА.
Длительная и безопасная работа КА в значительной степени определяется способностью ТРП сохранять или изменять в прогнозируемом пределе служебные характеристики в процессе эксплуатации, т.е. стойкость материалов к воздействию ФКП (протонное, электронное излучение, ультрафиолетовое излучение, термоперепады в вакууме).
Превышение требований ГОСТ Р 50109-92 по газовыделению приводит к оседанию легкоконденсируемых веществ (ЛКВ) на поверхностях оптических приборов, что отражается на работе аппаратуры, находящейся на борту КА. Низкое газовыделение (общая потеря массы ≤1,0%, ЛКТ≤0,1%) приведет к снижению загрязнения оптических поверхностей КА.
К покрытиям КА, находящихся на орбитах, проходящих через радиационные пояса Земли, предъявляется требование по удельному объемному электрическому сопротивлению (ρv≤105 Ом·м). Адгезия покрытия к материалу подложки должна быть не ниже 2 баллов.
В настоящее время усилия разработчиков в области космического материаловедения направлены на создание и разработку принципиально новых компонентов и ТРП на их основе, устойчивых к воздействию ФКП при длительных сроках активного существования КА (15 и более лет) как на низких до 400-600 км, так и для геостационарных и высокоэллиптических орбит.
Из патентной литературы известны терморегулирующие покрытия классов «солнечный отражатель» (см. RU 2248954 C2, C04B 41/87, B64G 1/58, см. RU 2421490 C1, C09D 1/02, C09D 5/24, C09D 5/33) и «истинный поглотитель» (см. RU 2216557, C1 C09D 1/02, C04B 28/26), в состав которых входит силикатное связующее в виде калий-кремнекислого водного раствора. Данные составы ТРП имеют высокую радиационную стойкость к ультрафиолетовому излучению, могут быть использованы в системах пассивного терморегулирования космических аппаратов.
В патенте RU 2216557 C1, принятом за прототип, описан состав, состоящий из силикатного связующего в виде калий-кремнекислого раствора с модулем 3,5-4,0 в количестве 47-60 мас.ч. и магнетита в количестве 40-53 мас.ч. Данное терморегулирующее покрытие имеет высокое значение коэффициента поглощения солнечного излучения αs=0,97-0,98. Недостатками данного терморегулирующего покрытия является невысокий для класса «истинный поглотитель» коэффициент теплового излучения ε=0,90 и отсутствие антистатических свойств.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка терморегулирующего покрытия класса «истинный поглотитель» с улучшенным коэффициентом теплового излучения ε=0,95 и удельным объемным электрическим сопротивлением pv<103 Ом·м.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение технологичного покрытия с коэффициентом поглощения солнечного излучения αs≥0,98, низким газовыделением по ГОСТ Р 50109 (потеря массы не более 1,0%, летучие конденсирующиеся вещества не более 0,1%), устойчивого к воздействию ФКП при длительных сроках активного существования КА.
Поставленная задача достигается тем, что терморегулирующее покрытие класса «истинный поглотитель», включающее неорганическое силикатное связующее и магнетит, при этом в качестве неорганического силикатного связующего содержит водный раствор лития кремнекислого с модулем 2,9-3,4 и дополнительно в качестве пигментов и наполнителей Co3O4, BaAl2O4 в следующих массовых соотношениях, мас.ч.:
неорганическое силикатное связующее - | |
литий кремнекислый с модулем 2,9-3,4 | 1,0 |
магнетит | от 2,90 до 4,00 |
Co3O4 | от 2,00 до 3,50 |
BaAl2O4 | от 0,10 до 0,80 |
разбавитель - вода дистиллированная | до требуемой вязкости |
Основным преимуществом применения жидких стекол в качестве пленкообразующего связующего для терморегулирующих покрытий является отсутствие проблем, связанных с дегазацией, т.к. они не содержат органических растворителей. Пленки водного раствора лития кремнекислого имеют газовыделение ПМ=0,15%, ЛКВ=0,02%, что отвечает требованиям ГОСТ Р 50109 (ПМ≤1,0%, ЛКВ≤0,1%), радиационную стойкость к воздействию протонного излучения при флюенсе протонов ≈1016 см-2 Δαs=0,08 и удельное объемное электрическое сопротивление ρv=6,79·105 Ом·м.
Для создания ТРП класса «истинный поглотитель» используются пигменты и наполнители черного цвета. Опробованные эмалевые композиции с разным наполнением и соотношением компонентов наносились на подложки из алюминиевого сплава АМгб методом пневматического распыления.
Пример 1
Изготовлена эмалевая композиция на основе водного раствора лития кремнекислого с модулем 2,9-3,4-1,0 мас.ч., пигментов и наполнителей, мас.ч.:
магнетит | 4,00 |
Co3O4 | 3,40 |
BaAl2O4 | 0,80 |
вода дистиллированная | 3,00 |
Получена пастообразная высоковязкая, более 100 с по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм (ГОСТ 8420-74 «Материалы лакокрасочные. Метод определения условной вязкости») нетехнологичная композиция, выгрузка из диспергирующего оборудования затруднена.
Пример 2
Изготовлена эмалевая композиция на основе водного раствора лития кремнекислого с модулем 2,9-3,4-1,0 мас.ч., пигментов и наполнителей, мас.ч.:
магнетит | 3,40 |
Co3O4 | 2,80 |
BaAl2O4 | 0,50 |
вода дистиллированная | 5,00 |
Эмалевая композиция имеет оптимальную вязкость, от 20 до 45 с по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм (ГОСТ 8420-74 «Материалы лакокрасочные. Метод определения условной вязкости») для изготовления на диспергирующем оборудовании.
Покрытие на основе данной рецептуры имеет коэффициент поглощения солнечного излучения αs=0,980, коэффициент теплового излучения ε=0,95, удельное объемное электрическое сопротивление ρv=5·102 Ом·м, адгезия равна 1 балл. Минимальная толщина покрытия составляет 145-155 мкм.
Пример 3
Изготовлена эмалевая композиция на основе водного раствора лития кремнекислого с модулем 2,9-3,4-1,0 мас.ч., пигментов и наполнителей, мас.ч.:
магнетит | 2,90 |
Co3O4 | 2,00 |
BaAl2O4 | 0,10 |
вода дистиллированная | 5,50 |
Эмалевая композиция имеет вязкость менее 20 с по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм (ГОСТ 8420-74 «Материалы лакокрасочные. Метод определения условной вязкости»). Снижение вязкости композиции вызывает невозможность диспергирования из-за большого содержания воды.
Требуемая вязкость композиции зависит от способа нанесения терморегулирующего покрытия на окрашиваемую поверхность и регулируется количеством разбавителя (вода дистиллированная) в пределах 3,5-5 мас.ч.
Разработанное лакокрасочное ТРП обладает следующими характеристиками:
- жизнеспособность эмалевой композиции до нанесения составляет не менее 6 месяцев;
- покрытие технологично, легко наносится и ремонтируется в случае повреждения;
- для нанесения покрытия используется унифицированное окрасочное оборудование;
- не требуется дегазация при отверждении покрытия;
- толщина покрытия составляет 145-155 мкм;
- газовыделение покрытия составляет: реальная потеря массы равна 0,07%, содержание летучих конденсирующих веществ равно 0,02%, что соответствует требованиям ГОСТ Р 50109;
- после воздействия знакопеременных температур от минус 150°C до плюс 150°C изменение коэффициента поглощения солнечного излучения αs составляет 0,002, коэффициент теплового излучения ε и удельное электрическое сопротивление ρv покрытия остаются без изменений, адгезия равна 2 балла, внешний вид покрытия остается без изменений (черное матовое покрытие, без включений и трещин);
- после комплексного воздействия факторов космического пространства, имитирующих эксплуатацию КА в течение 15 лет, коэффициент поглощения солнечного излучения αs практически не изменяется и, начиная с флюенса протонов 1016 см-2 до флюенса 1017 см-2, остается постоянным и равным 0,98, коэффициент излучения ε практически не изменяется и остается в пределах 0,95; конечное значение удельного объемного сопротивления ρv не превышает значение 103 Ом·м; внешний вид покрытия после испытаний остается без изменений (черное матовое покрытие, без включений и трещин).
Таким образом, предлагаемое терморегулирующее покрытие превосходит прототип по оптическим (коэффициент теплового излучения ε), электрофизическим (удельное электрическое сопротивление ρv), адгезионным свойствам и жизнестойкости эмалевой композиции перед нанесением, см. табл. 1.
Таблица 1 | ||
Параметры терморегулирующего покрытия | Предлагаемый состав | Состав из патента RU 2216557 С1 (прототип) |
Коэффициент поглощения солнечного излучения, αs | 0,98 | 0,97-0,98 |
Коэффициент теплового излучения, ε | 0,95 | 0,90 |
Удельное объемное электрическое сопротивление, ρv, Ом·м | ≤103 | - |
Адгезия по ГОСТ 15140, метод 4, балл | 1 | 2 |
Адгезия по ГОСТ 27890, МПа | 28-35 | - |
Жизнестойкость эмалевой композиции перед нанесением, мес | 6 | - |
Газовыделение по ГОСТ Р 50109, | ||
ПМ, % | 0,07 | - |
ЛКМ, % | 0,02 | - |
Claims (1)
- Терморегулирующее покрытие класса «истинный поглотитель», включающее неорганическое силикатное связующее и магнетит, отличающееся тем, что в качестве неорганического силикатного связующего содержит водный раствор лития кремнекислого с модулем 2,9-3,4 и дополнительно в качестве пигментов и наполнителей - Co3O4, BaAl2O4 при следующем массовом соотношении, мас.ч.:
неорганическое силикатное связующее - литий кремнекислый с модулем 2,9-3,4 1,0 магнетит от 2,90 до 4,00 Co3O4 от 2,00 до 3,50 BaAl2O4 от 0,10 до 0,80 разбавитель - вода дистиллированная до требуемой вязкости
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014117601/05A RU2560396C1 (ru) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | Терморегулирующее покрытие на основе неорганического класса "истинный поглотитель" |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014117601/05A RU2560396C1 (ru) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | Терморегулирующее покрытие на основе неорганического класса "истинный поглотитель" |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2560396C1 true RU2560396C1 (ru) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014117601/05A RU2560396C1 (ru) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | Терморегулирующее покрытие на основе неорганического класса "истинный поглотитель" |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2560396C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2105737C1 (ru) * | 1993-03-02 | 1998-02-27 | Пензенский Инженерно-Строительный Институт | Композиция для защитного покрытия |
RU2216557C1 (ru) * | 2002-04-15 | 2003-11-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" | Композиция для защитного покрытия |
RU2248954C2 (ru) * | 2002-09-02 | 2005-03-27 | Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Состав терморегулирующего покрытия |
RU2315794C1 (ru) * | 2006-07-25 | 2008-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | Терморегулирующее покрытие |
RU2401852C2 (ru) * | 2008-11-28 | 2010-10-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Композиция для терморегулирующего покрытия класса "солнечные отражатели" |
RU2421490C1 (ru) * | 2009-10-12 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели" |
-
2014
- 2014-04-29 RU RU2014117601/05A patent/RU2560396C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2105737C1 (ru) * | 1993-03-02 | 1998-02-27 | Пензенский Инженерно-Строительный Институт | Композиция для защитного покрытия |
RU2216557C1 (ru) * | 2002-04-15 | 2003-11-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" | Композиция для защитного покрытия |
RU2248954C2 (ru) * | 2002-09-02 | 2005-03-27 | Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Состав терморегулирующего покрытия |
RU2315794C1 (ru) * | 2006-07-25 | 2008-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | Терморегулирующее покрытие |
RU2401852C2 (ru) * | 2008-11-28 | 2010-10-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Композиция для терморегулирующего покрытия класса "солнечные отражатели" |
RU2421490C1 (ru) * | 2009-10-12 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели" |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105238216B (zh) | 一种在基板上获得隔离剂层的方法以及含有基板与隔离剂层的复合材料 | |
CN106519838B (zh) | 耐候型水性丙烯酸地坪漆涂料及其制备方法 | |
CN107779084A (zh) | 一种建筑外墙水性超疏水涂料及其制备方法与应用 | |
CN109651812B (zh) | 含硅的耐原子氧聚酰亚胺薄膜组合物及其制备方法 | |
RU2315794C1 (ru) | Терморегулирующее покрытие | |
JP2007314608A (ja) | 耐指紋性塗料 | |
RU2560396C1 (ru) | Терморегулирующее покрытие на основе неорганического класса "истинный поглотитель" | |
Kayhan et al. | Evaluation of two new white silicone thermal control paints under atomic oxygen | |
US4772495A (en) | Trowelable ablative coating composition and method of use | |
CN101845273A (zh) | 一种烧蚀隔热涂料及其制备方法 | |
CN108676448A (zh) | 装饰开关用水性uv光固化铝粉涂料及其制备方法 | |
CN107987688A (zh) | 一种散热粉末涂料 | |
CN107446442A (zh) | 木制品静电喷涂前水性导电涂料及其应用 | |
CN106752163A (zh) | 新型防火木器涂料及其制备和使用方法 | |
JPH0912924A (ja) | 撥水性保護塗料 | |
CN108003757A (zh) | 一种夜光粉末涂料 | |
US11952512B2 (en) | Chemical process for stripping surfaces | |
JP2018123251A (ja) | 塗料組成物及び複層塗膜 | |
RU2443738C1 (ru) | Состав терморегулирующего покрытия | |
RU2401852C2 (ru) | Композиция для терморегулирующего покрытия класса "солнечные отражатели" | |
CN113637382B (zh) | 核电站混凝土用水性环氧防护涂料体系及其制备方法 | |
CN105602400B (zh) | 一种环保水性金属彩钢瓦涂布涂料的制备方法 | |
US20180223106A1 (en) | Salt spray-resistant metal-filled infrared reflective coating for aerospace application | |
JP2014196458A (ja) | 導電性塗り床塗料、導電性塗り床、および建物 | |
CN110144057A (zh) | 空间聚酰亚胺材料表面原子氧防护涂层及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |