本發(fā)明屬于航天器熱控涂層，特別涉及一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料、涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、熱控涂層是航天器中一種重要的熱管理功能材料，廣泛應(yīng)用于熱輻射器、結(jié)構(gòu)板、電子單機、天線、電推進、遮光罩等產(chǎn)品，是航天器中應(yīng)用最廣泛的熱控材料，其作用是利用涂層改變物體的表面熱物理性質(zhì)，保持內(nèi)外表面能量吸收和輻射的平衡，以便在輻射熱交換過程中有效的控制物體的溫度，使航天器在內(nèi)外的熱交換過程中，內(nèi)部儀器、設(shè)備的工作溫度不超過允許范圍。對于元器件來說每升高25℃、失效率增大一個數(shù)量級(每升高2℃，可靠度下降10％)。航天器幾乎所有可見到的內(nèi)表面和外表面都是熱控涂層，其中噴涂型低吸收高發(fā)射熱控涂層由于具有施工簡單、產(chǎn)品適應(yīng)性廣、成本較低等優(yōu)勢，是航天器中用量最多、應(yīng)用范圍最廣、最顯著的一類熱控涂層。衛(wèi)星在軌運行期間，將要面對苛刻的空間環(huán)境，所以要求熱控涂層除了有優(yōu)良的熱物理性能之外，還應(yīng)有極佳的空間環(huán)境穩(wěn)定性，以保證在衛(wèi)星壽命周期內(nèi)，溫控均滿足各單機及載荷要求。
2、現(xiàn)有低吸收高發(fā)射型熱控涂層多為傳統(tǒng)的zno填料體系，過去50多年中依靠其200nm至380nm紫外波段優(yōu)異的屏蔽性能在低軌道航天器熱控涂層產(chǎn)品中發(fā)揮了重要作用，但是太陽吸收比較高(≥0.15)和電離輻照光學(xué)缺陷敏感(壽命末期反射率降低至40％以下)的特性限制了其在中高軌嚴(yán)苛輻照環(huán)境中的使用，無法滿足我國后續(xù)任務(wù)更高的性能需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明人進行了銳意研究，提供了一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料、涂層及其制備方法，通過底層及面層成分設(shè)計，大幅度增加了對太陽光不同光譜能量的散射能力和真空電離輻照的耐受性，使之能夠滿足現(xiàn)代新型航天器高精度、長壽命的設(shè)計要求。
2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
3、第一方面，一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料，包括底層涂料和面層涂料；
4、所述底層涂料，以硅酸鉀水溶液的固含量為30wt％計，包括如下體積分?jǐn)?shù)的組分：
5、正鈦酸鋅??????????????????50％～60％；
6、氧化銦錫??????????????????1.5％～4.5％；
7、硅酸鉀水溶液??????????????35.5％～48.5％；
8、所述面層涂料，以硅酸鉀水溶液的固含量為30wt％計，包括如下體積分?jǐn)?shù)的組分：
9、氧化鎵????????????????????30％～35％；
10、硫酸鋇????????????????????30％～35％；
11、硅酸鉀水溶液??????????????30％～40％。
12、第二方面，一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂層，包括底涂層和面涂層，采用第一方面所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料制得。
13、第三方面，一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料的制備方法，包括：
14、將正鈦酸鋅、氧化銦錫、硅酸鉀水溶液混合，研磨分散進行底層涂料的分散混合，研磨分散結(jié)束后，過濾去除研磨介質(zhì)，制得底層涂料；
15、將氧化鎵、硫酸鋇、硅酸鉀水溶液混合，研磨分散進行面層涂料的分散混合，研磨分散結(jié)束后，過濾去除研磨介質(zhì)，制得面層涂料。
16、第四方面，一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂層的制備方法，包括：
17、在基材表面先采用底層涂料噴涂底涂層，再采用面層涂料噴涂面涂層，每遍噴涂厚度控制在15μm～20μm，待表干后進行下一次噴涂，噴涂結(jié)束后室溫固化，50～60℃烘烤4h～6h，80～90℃烘烤24h～36h；烘烤結(jié)束后自然冷卻至室溫即制得空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂層。
18、根據(jù)本發(fā)明提供的一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料、涂層及其制備方法，具有以下有益效果：
19、(1)本發(fā)明提供的一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料、涂層及其制備方法，底層填料中選擇具有高可見光和近紅外波段高反射能力的正鈦酸鋅(zn2tio4)粉體，并確定了最佳的光譜反射粒徑分布范圍；選擇不同級配粒徑的氧化銦錫(ito)作為防靜電填料，通過不同粒徑的搭配，在涂層內(nèi)部構(gòu)建導(dǎo)電通路的同時又保證了涂層整體的反射性能。面層填料選擇耐真空電離輻照的氧化鎵(gao2)、硫酸鋇(baso4)填料，控制gao2的粒徑范圍保證面層的紫外波段反射性能，選擇更細粒徑的baso4填料提高面層的發(fā)射率，整體涂層具有優(yōu)異的太陽光譜反射性能和紅外發(fā)射性能，能夠在大劑量電子輻射后太陽吸收比的退化較小，適用于大部分航天器常用基材，對長壽命航天器熱控性能的在軌長期穩(wěn)定具有重要作用；
20、(2)本發(fā)明提供的一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂層，具有以下特性：
21、1)外觀：涂層整體呈均勻白色，無氣泡、起皮、開裂、脫落等現(xiàn)象；
22、2)太陽吸收比：0.07～0.09；
23、3)半球發(fā)射率：0.90～0.92；
24、4)體積電阻率：ρv＝1×105ω·m～1×107ω·m。
25、5)熱循環(huán)性能：鋁合金、鈦合金、鎂合金、不銹鋼、純鐵、燒蝕材料、碳纖維復(fù)合材料等基材表面涂層按照標(biāo)準(zhǔn)進行100次-196℃～+200℃的熱循環(huán)試驗后涂層無氣泡、起皮、開裂、脫落等現(xiàn)象。
26、6)耐輻照性能：經(jīng)不少于5000esh真空-紫外輻照，經(jīng)輻照能量為15kev、總注量為3.2×1016e/cm2，輻照能量為30kev、總注量為2.0×1016e/cm2，輻照能量為60kev、總注量為0.5×1016e/cm2的真空-電子輻照，經(jīng)輻照能量為50kev、總注量為2.0×1016p/cm2的串聯(lián)輻照后太陽吸收比變化量≤0.20，半球發(fā)射率變化量≤0.02，熱循環(huán)性能滿足要求。
1.一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料，其特征在于，包括底層涂料和面層涂料；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料，其特征在于，所述正鈦酸鋅的中值粒徑為1.2μm～1.6μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料，其特征在于，所述氧化銦錫的中值粒徑為50nm～100nm、0.5μm～0.7μm、1.2μm～1.6μm共3種等級，其中50nm～100nm的氧化銦錫在底層涂料中的體積分?jǐn)?shù)為0.5％～1.5％，0.5μm～0.7μm的氧化銦錫在底層涂料中的體積分?jǐn)?shù)為0.5％～1.5％，1.2μm～1.6μm的氧化銦錫在底層涂料中的體積分?jǐn)?shù)為0.5％～1.5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料，其特征在于，所述氧化鎵的中值粒徑為3μm～5μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料，其特征在于，所述硫酸鋇的中值粒徑為0.5μm～0.8μm。
6.一種空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂層，其特征在于，包括底涂層和面涂層，采用權(quán)利要求1至5之一所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料制得。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂層，其特征在于，底涂層厚度為100μm～120μm，面涂層厚度為10～30μm。
8.一種權(quán)利要求1至5之一所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料的制備方法，其特征在于，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂料的制備方法，其特征在于，在制備底層涂料時，采用的硅酸鉀水溶液的固含量大于15wt％時，通過去離子水稀釋，使硅酸鉀水溶液的固含量為7wt％～15wt％；
10.一種權(quán)利要求6或7所述的空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂層的制備方法，其特征在于，包括：在基材表面先采用底層涂料噴涂底涂層，再采用面層涂料噴涂面涂層，每遍噴涂厚度控制在15μm～20μm，待表干后進行下一次噴涂，噴涂結(jié)束后室溫固化，45～55℃烘烤4h～6h，80～100℃烘烤24h～36h；烘烤結(jié)束后自然冷卻至室溫即制得空間高穩(wěn)定高反射輻射散熱涂層。