CN102911596B - 可变发射率粘接热控涂层的制备方法 - Google Patents

可变发射率粘接热控涂层的制备方法 Download PDF

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一种可变发射率粘接热控涂层的制备方法，首先制备La1-x-ySrxCayMnO3粉末材料，再利用粉末材料制备涂层浆料，通过喷涂、刷涂或丝网印刷的方法制备La1-x-ySrxCayMnO3粘结热控涂层。本发明可适用于各类航天器的热控分系统，特别适合做大范围轨道机动且对热控调控要求严格的微小航天器。

Description

可变发射率粘接热控涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一类用于航天器的智能可变发射率热控涂层的制备方法。
背景技术
掺杂二价碱土金属元素的稀土锰氧化物材料具有热致相变特性，在航天器自主热控管理方面具有广阔的应用前景。它可根据航天器温度改变其自身的红外发射率。当航天器温度升高时，其发射率相应地增大；而当航天器温度降低时，其发射率相应地降低，从而能够实现航天器无人工干预的温度控制。这种可变发射率材料无活动部件和控制单元，可靠性高，能够满足航天器大范围轨道机动时的热控要求。目前这种材料通常采用标准陶瓷工艺技术，过程繁琐，成品率低，且无法在形状复杂的航天器部位使用。
发明内容
本发明提供一种可变发射率热控涂层的制备方法，可解决的问题是：实现了通过调节材料的组成，调控La1-x-ySrxCayMnO3温致金属-绝缘体转变温度，并通过粘接涂层的制备方法，解决La1-x-ySrxCayMnO3涂层涂覆的低温实现，使之能够应用于低耐温基底上，扩大了La1-x-ySrxCayMnO3热控材料的使用范围。
本发明的解决方案是：一种可变发射率粘接热控涂层的制备方法，具体步骤如下：
A、制备La1-x-ySrxCayMnO3粉末材料：其中：0.175≤x+y≤0.33，所述的x和y以任意比例配合；
B、配制包含所述La1-x-ySrxCayMnO3和成膜剂、和/或溶剂、和/或助剂的的涂层浆料；其中La1-x-ySrxCayMnO3：成膜剂：溶剂：助剂的重量配比为1~10：1~15： 0~15：0.005~0.10。
C、将B步骤配制的浆料转移到基底材料上干燥或固化后得到可变发射率涂层。
所述B步骤的涂层浆料中包括填料组份，组成包括La1-x-ySrxCayMnO3：成膜剂：溶剂：填料：助剂的重量配比为1~10：1~15：0~15：0.2~5：0.005~0.10。
所述填料为导电性粉末材料。
所述的导电性粉末材料为铜粉或铝粉。
所述成膜剂为有机硅树脂、硅酸盐、改性环氧树脂或磷酸盐。
本发明的有益效果是：
本发明可适用于各类航天器的热控分系统，特别适合做大范围轨道机动且对热控调控要求严格的微小航天器。
提出粘接智能热控涂层的方法，解决了全系列La1-x-ySrxCayMnO3材料的粘接涂层的制备方法，使之可制作在不耐高温的基底上。
用粘接涂层方法首先制备材料组分精确控制的La1-x-ySrxCayMnO3粉末材料，具有较简单的工艺，而且后续的粘接涂层涂覆工序的固化温度较低，可以在聚酰亚胺等柔性基底上实现，扩大了La1-x-ySrxCayMnO3热控材料的应用范围。
具体实施方式
智能可变发射率热控材料是航天器实现自身温度自主控制的首选材料，它可以根据航天器外部环境温度和自身热负荷大小改变其红外发射率的大小，在航天器减重降耗和提高热控效率等方面具有非常突出的优点。因此利用La1-x-ySrxCayMnO3（x、y根据应用需求在0.175<x+y<0.33之间变化）热致相变材料的金属到绝缘体转变，可以实现传统热控材料无法实现的智能热控制。通过材料的具体组分，可调节La1-x-ySrxCayMnO3的金属-绝缘体转变温度，拓展其不同的应用。采用粘接型热控涂层的制备方法在多种刚性和柔性基底上涂镀可变发射率材料，可以实现航天器的自主温度调节。
制备La1-x-ySrxCayMnO3粉末材料，再利用粉末材料制备涂层浆料，通过喷涂、刷涂或丝网印刷的方法制备La1-x-ySrxCayMnO3粘结热控涂层。具体：
A、利用固相反应法或溶胶-凝胶法制备初始化学组分为La1-x-ySrxCayMnO3的粉末材料；其中：0.175≤x+y≤0.33，所述的x和y以任意比例配合；所述固相反应法是将高纯（99%以上）La2O3、SrCO3、CaCO3和MnO2按化学配比混合后在温度800℃-1200℃高温反应20~60小时后获得；所述溶胶-凝胶法则是利用含La、Sr、Ca、Mn元素的金属醇盐、乙酰丙酮盐或硝酸盐按化学配比混合后在50~120℃反应0.5~4小时后获得溶胶，然后将溶胶在300~600℃干燥2~15小时后得到La1-x-ySrxCayMnO3材料；然后利用高速行星球磨机将其研磨到粒径15以下得到所需的La1-x-ySrxCayMnO3粉末材料。
B、配制由所述La1-x-ySrxCayMnO3粉末材料和成膜剂、和/或溶剂、和/或填料、和/或助剂组成的涂层浆料；其中La1-x-ySrxCayMnO3：成膜剂：溶剂、填料：助剂的重量比例为1~10：1~15：0~15：0.2~5：0.005~0.10。所述成膜剂为有机硅树脂、硅酸盐、改性环氧树脂或磷酸盐等材料；溶剂为二甲苯或乙醇、丙酮等；所述填料为导电材料铜粉或铝粉。所述助剂包括偶联剂、有机硅流平剂等。所述各组分混合搅拌均匀即得所述的涂层浆料。
C、将B步骤配制的浆料转移到基底材料上干燥或固化后得到可变发射率涂层。所述基底包括聚酰亚胺、石英玻璃、铝片、氧化锆等可耐温220℃以上的多种刚性或柔性基底材料。通过喷涂、刷涂或丝网印刷的方法在不同基底上涂覆La1-x-ySrxCayMnO3涂层，然后再经过常温或高温固化，形成厚度在5μm以上的涂层。
实施例1
选用重量比为5.2:5.71:1的La2O3、SrCO3和MnO2制备La0.825Sr0.175MnO3粉末材料。并利用高速行星球磨机将其研磨到粒径15以下。
将研磨好的1重量份La0.825Sr0.175MnO3粉末材料和1重量份有机硅树脂成膜剂、1重量份二甲苯溶剂、0.005重量份有机硅流平剂混合配制浆料。
将含有La0.825Sr0.175MnO3的浆料在0.1-0.6兆帕下通过喷涂方法涂覆在铝片上，自然阴干形成干膜，然后在200℃高温固化2h获得La0.825Sr0.175MnO3涂层。获得的La0.825Sr0.175MnO3涂层居里转变温度10℃，-100℃~+100℃发射率变化范围在0.28~0.65之间变化。
实施例2
选用重量比为3.3:1:2.63的La2O3、CaCO3和MnO2制备La0.67Ca0.33MnO3粉末材料。并利用高速行星球磨机将其研磨到粒径15以下。
将研磨好的10重量份La0.67Ca0.33MnO3粉末材料和15重量份环氧树脂、15重量份丙酮、5重量份铝粉及0.1重量份环氧树脂固化剂混合配制浆料。
将含有La0.67Ca0.33MnO3的浆料在0.1-0.6兆帕下通过喷涂方法涂覆在铝片上，自然阴干形成干膜。获得的La0.67Ca0.33MnO3涂层居里转变温度-16℃，-100℃~+100℃发射率变化范围在0.25~0.63之间变化。
实施例3
选用重量比为8.3:1:1：5.89的La2O3、SrCO3、CaCO3和MnO2制备La0.75 Sr0.1Ca0.15MnO3粉末材料。并利用球磨机将其研磨到粒径15以下。
将研磨好的5重量份La0.75 Sr0.1Ca0.15MnO3粉末材料和7.5重量份硅酸钾成膜剂、2.5重量份铝粉配制浆料。
将以上含有La0.75 Sr0.1Ca0.15MnO3的浆料通过丝网印刷方法刮涂在放置于400目的丝印网上的聚酰亚胺基底上，自然阴干形成干膜。获得的La0.75 Sr0.1Ca0.15MnO3涂层居里转变温度6℃，-100℃~+100℃发射率变化范围在0.25~0.64之间变化。

Claims (5)

1.一种可变发射率粘接热控涂层的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
A、制备La1-x-ySrxCayMnO3粉末材料：其中：0.175≤x+y≤0.33 ，所述的x和y以任意比例配合；
B、配制包含所述La1-x-ySrxCayMnO3、成膜剂、和/或溶剂、和/或助剂的涂层浆料；其中La1-x-ySrxCayMnO3：成膜剂：溶剂：助剂的重量配比为1                                                10：115： 015：0.0050.10；
C、将B步骤配制的浆料转移到基底材料上干燥或固化后得到可变发射率涂层。
2.根据权利要求1所述的一种可变发射率粘接热控涂层的制备方法，其特征在于:所述B步骤的涂层浆料中包括填料组份；所述La1-x-ySrxCayMnO3：成膜剂：溶剂：填料：助剂的重量配比为1~10：1~15：0~15：0.2~5：0.005~0.10。
3.根据权利要求2所述的一种可变发射率粘接热控涂层的制备方法，其特征在于：所述填料为导电性粉末材料。
4.根据权利要求3所述的一种可变发射率粘接热控涂层的制备方法，其特征在于：所述的导电性粉末材料为铜粉或铝粉。
5.根据权利要求1所述的一种可变发射率粘接热控涂层的制备方法，其特征在于:所述成膜剂为有机硅树脂、硅酸盐、改性环氧树脂或磷酸盐。
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