Эмалевая композиция для изготовления терморегулирующего покрытия

Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к составам для изготовления покрытий пассивной терморегуляции класса «истинный поглотитель» («ИП»). Терморегулирующие покрытия (ТРП) класса «истинный поглотитель» в конструкциях космических аппаратов (КА) применяются на поверхности оптических приборов, внешних поверхностях узлов с пассивным терморегулированием, радиаторов активных систем. Определяющими характеристиками ТРП являются коэффициент поглощения солнечного излучения α_s, для ТРП «ИП» α_s → 1, и коэффициент теплового излучения (степень черноты) ε, для ТРП «ИП» ε → 1.

Введение в состав рецептуры эмалевой композиции функциональных добавок приводит к изменению свойств покрытия. Добавление наночастиц оксида железа (патент RU 2524384 C1 C09D 133/26 C09D 133/04 C09D 5/26) в состав эмалевой композиции (патент RU 2315794 C1 C09D 5/24 C09D 133) позволяет получить ТРП превосходящее покрытие согласно RU 2315794 по всем основным показателям (адгезия, оптические коэффициенты и электрофизические свойства). В указанных патентах описывается способ приготовления эмалевых композиций в бисерной мельнице. Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является техническое решение, описанное в патенте RU 2524384.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является увеличение коэффициентов поглощения солнечного излучения α_s и теплового излучения ε ТРП класса «ИП», при сохранении адгезии покрытия к материалу подложки на уровне 1 балл согласно требованиям ГОСТ 15140.

Указанный результат достигается использованием эмалевой композиции, содержащей в качестве связующего раствор смолы амидосодержащей акриловой в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1, в качестве наполнителей - черный термостойкий пигмент и карбонильный никель, дополнительно содержащей и наночастицы оксида цинка при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Предлагаемые эмалевые композиции для изготовления ТРП получают следующим образом:

1. Изготовление раствора смолы с наночастицами оксида цинка. Наночастицы оксида цинка вводятся в раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 с помощью ультразвукового диспергатора.

2. Дальнейшее приготовление эмалевой композиции проводится в бисерной мельнице. В рабочий стакан бисерной мельницы последовательно загружаются компоненты согласно рецептуре, после чего включается мешалка. Содержимое диспергируется до достижения степени перетира 35-40 мкм по прибору «Клин». Содержимое выгружается с одновременной фильтрацией.

Изготовление терморегулирующего покрытия на основе предлагаемых эмалевых композиций производят путем нанесения эмали на подготовленную поверхность методом пневматического распыления. Давление сжатого воздуха при распылении составляет 2,5-3,0 атм. Рабочую вязкость эмали при помощи смеси растворителей доводят до 14-16 с по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм. Сушку покрытия проводят при температуре 20±2°С в течение 48 часов. Толщина покрытия контролируется цифровым толщиномером и составляет 60-80 мкм. В результате получают ровное покрытие без посторонних включений. Предлагаемое изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами.

Пример 1

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка размером 6,1±1,1 мкм (диаметр стержня в «цветке» 560±180 нм) в количестве 0,01 мас. ч. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №1).

Пример 2

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка размером 6,1±1,1 мкм (диаметр стержня в «цветке» 560±180 нм) в количестве 0,02 мас. ч. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №2).

Пример 3

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка размером 6,1±1,1 мкм (диаметр стержня в «цветке» 560±180 нм) в количестве 0,05 мас. ч. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №3).

Пример 4

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка размером 6,1±1,1 мкм (диаметр стержня в «цветке» 560±180 нм) в количестве 0,08 мас. ч. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №4).

Пример 5

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка размером 6,1±1,1 мкм (диаметр стержня в «цветке» 560±180 нм) в количестве 0,1 мас. ч. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №5).

Пример 6

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка с диаметром стержня 210±90 нм и длиной 2,5±0,6 мкм в количестве 0,01 мас. ч. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №6).

Пример №7

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка с диаметром стержня 210±90 нм и длиной 2,5±0,6 мкм в количестве 0,02%. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №7).

Пример №8

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка с диаметром стержня 210±90 нм и длиной 2,5±0,6 мкм в количестве 0,05%. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №8).

Пример №9

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка с диаметром стержня 210±90 нм и длиной 2,5±0,6 мкм в количестве 0,08 мас. ч. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №9).

Пример №10

На первой стадии в раствор смолы вводятся частицы оксида цинка с диаметром стержня 210±90 нм и длиной 2,5±0,6 мкм в количестве 0,1 мас. ч. В дальнейшем изготавливают эмалевую композицию в бисерной мельнице согласно основной рецептуре: раствор смолы амидосодержащей акриловой АС в смеси растворителей ксилола и бутилового спирта в соотношении 4:1 в количестве 1,0-1,1 мас. ч., черный термостойкий пигмент в количестве 1,86-1,90 мас. ч., карбонильный никель в количестве 0,3-0,4 мас. ч. Характеристики покрытия приведены в таблице 1 (образец №10).

Как видно из приведенных примеров, предлагаемая эмалевая композиция для изготовления терморегулирующего покрытия обеспечивает получение покрытий с оптическими характеристиками (коэффициент поглощения солнечного излучения, коэффициент теплового излучения) превосходящими характеристики аналога и прототипа (Таблица 2).