RU2533723C2 - Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide - Google Patents

Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide

Info

Publication number
RU2533723C2
RU2533723C2 RU2013101407A RU2013101407A RU2533723C2 RU 2533723 C2 RU2533723 C2 RU 2533723C2 RU 2013101407 A RU2013101407 A RU 2013101407A RU 2013101407 A RU2013101407 A RU 2013101407A RU 2533723 C2 RU2533723 C2 RU 2533723C2
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
aluminium oxide
pigment
radiation
coatings
hours
Prior art date
Application number
RU2013101407A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013101407A (en )
Inventor
Михаил Михайлович Михайлов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to compositions of pigments for white paints and coatings, including thermoregulating coatings of spacecraft. A pigment for light-reflecting coatings contains a mixture of aluminium oxide particles of micron sizes with aluminium oxide nanoparticles. The mixture is mixed in a magnetic mixer with the addition of distilled water. The obtained solution is evaporated in a drying chamber at 150°C for 6 hours, ground, heated at 800°C for 2 hours and re-ground. To increase light resistance in irradiation by the solar spectrum ultraviolet the concentration of aluminium oxide nanoparticles constitutes 4 wt %.
EFFECT: claimed pigment possesses higher photoresistance to the action of the solar spectrum ultraviolet due to the creation of relaxation centres, formed by radiation of defects in the form of aluminium oxide nanoparticles on the surface of aluminium oxide grains and granules; reflective ability of the pigment in the solar range of spectrum is at the level of a reflective ability of white pigments.
1 tbl, 11 ex

Description

Изобретение относится к составам пигментов для белых красок и покрытий, в том числе для терморегулирующих покрытий, используемых в области пассивных методов терморегулирования объектов, а именно для терморегулирующих покрытий космических аппаратов. The invention relates to compositions of pigments for white inks and coatings, including thermal control coatings used in the field of passive thermal control techniques of objects, namely for spacecraft thermal control coatings. Изобретение может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии, а также в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов. The invention may be used in space engineering, in the building industry as well as in chemical, food, light industry and other industries for temperature control devices or process facilities.

Оксид алюминия относится к пигментам, которые особенно перспективны для приготовления терморегулирующих покрытий, так как имеет большую ширину запрещенной зоны (Eg>6 эВ), поэтому не поглощает значительную часть ультрафиолетового излучения и обладает низким коэффициентом поглощения солнечного излучения a s и большой излучательной способностью в инфракрасной области спектра ε. Alumina refers to pigments that are especially promising for preparing thermostatic coatings because it has a wide band gap (Eg> 6 eV), and therefore does not absorb a substantial portion of ultraviolet radiation and has a low solar radiation absorption coefficient a s, and high emissivity in the infrared e region of the spectrum. Но под действием квантов солнечного спектра в земных условиях и в космическом пространстве в оксиде алюминия образуются фотодефекты, что приводит к появлению полос поглощения, обусловленных этими дефектами, уменьшению коэффициента отражения, увеличению коэффициента поглощения a s , увеличению доли поглощаемой энергии. However, under the action of quanta of the solar spectrum on the Earth and in space in alumina photodefects formed, which leads to the appearance of absorption bands due to these defects, a decrease of the reflection coefficient, increase of the absorption coefficient a s, increase the proportion of energy absorbed. Температура космических аппаратов при этом повышается, нарушаются тепловые режимы работы приборов и устройств и сокращаются сроки их активного существования. spacecraft temperature increasing, broken thermal regime of the instruments and devices and shorten their active existence. Для повышения устойчивости различных пигментов и покрытий на их основе к действию любых видов излучений разработаны различные способы. To increase the stability of various pigments and their base coatings on the operation of any types of radiation developed various ways. Основная часть таких способов направлена на создание на поверхности зерен и гранул пигментов защитных слоев и центров рекомбинации для образованных излучением первичных продуктов радиолиза - электронов и дырок. The main part of such methods is aimed at creating on the surface of the grains, and granules of pigments and protective layers formed by the recombination centers for the primary radiolysis products radiation - electrons and holes.

Известен способ повышения стойкости к облучению пигментного диоксида циркония путем модифицирования силикатом стронция при следующем соотношении компонентов, мас.%: силикат стронция 0,1-10, диоксид циркония 90,0-99,9 [1]. Known is a method to increase the resistance to radiation of pigment by modifying zirconia silicate strontium in the following ratio, wt.%: 0.1-10 strontium silicate, zirconia 90,0-99,9 [1]. При содержании силиката стронция менее 0,1% эффект увеличения стойкости недостаточен с практической точки зрения, а при содержании SrSiO 3 более 10% снижается эффект увеличения стойкости, а также может иметь место коагуляция лака - связующего при приготовлении терморегулирующих покрытий. When the content of strontium silicate less than 0.1% the effect of increasing resistance is insufficient from the practical viewpoint, and at SrSiO 3 content of more than 10% reduces the effect of increasing the durability, and can also be a lacquer coagulate - in the preparation thermostatic binder coatings. Недостатком данного способа является невысокая эффективность в отношении увеличения стойкости к действию излучений The disadvantage of this method is low efficiency with regard to increase resistance to radiation

Известен способ повышения стойкости к действию излучений покрытий на основе пигмента диоксида циркония, который модифицируют микродобавкой стронция [2]. Known method of increasing the resistance to radiation effect coatings based on zirconium dioxide pigment that is modified strontium microaddings [2]. Роль микродобавки сводится к захвату и аннигиляции первичных продуктов разложения пигмента при действии излучений. Role microadditive reduced to capture and annihilation primary pigment decomposition products under the action of radiation. Однако она не достаточно эффективна. However, it is not effective enough.

Известен способ более эффективной по сравнению с вышеприведенным примером микродобавкой SrSiO 3 , которая при высокотемпературном прогреве взаимодействует с диоксидом циркония с образованием цирконата стронция по реакции Known method is more effective compared to the above example microaddings SrSiO 3, which interacts with a high-temperature heating of the zirconia to form strontium zirconate by reacting

Figure 00000001

Такая реакция обеспечивает лучший контакт между поверхностью зерен и гранул ZrO 2 и диоксидом кремния. This reaction provides a better contact between the surface of the grains, and granules ZrO 2 and silica. Но диоксид кремния в этом случае не играет роли защитного слоя [3]. But silicon dioxide in this case plays the role of a protective layer [3]. Недостатком данного способа является то, что цирконат стронция в этом случае является дефектом по отношению к основному пигменту и при облучении могут образовываться катионы стронция, являющиеся дефектами и центрами поглощения в решетке ZrO 2 . The disadvantage of this method is that the strontium zirconate in this case a defect with respect to the main pigment and can be formed when irradiated strontium cations, are defects and absorption centers in ZrO 2 lattice.

Известен способ выбора модификатора для пигмента ZrO 2 на основании измерений диэлектрической проницаемости соединений, в качестве которых могут выступать порошки Al 2 O 3 , SrO, MgO, SiO 2 , SrNO 3 [4]. Known is a method for selecting a modifier pigment ZrO 2 based on the measurements of the permittivity of compounds which may act as powders Al 2 O 3, SrO, MgO, SiO 2, SrNO 3 [4]. Этот способ расширяет возможности способа №3, так как позволяет обоснованно выбрать тип модификатора, но основной недостаток при этом не устраняется. This method extends the method №3, because it can reasonably choose the type of modifier, but the main disadvantage is not eliminated.

Этот недостаток устраняется в способе повышения стойкости к действию излучений пигментного диоксида циркония путем модифицирования диоксидом кремния со средним размером гранул 5-110 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: диоксид кремния 1-7, диоксид циркония 93-99 [5]. This disadvantage is eliminated in a method of increasing the resistance to the action of radiation zirconium dioxide pigment by modifying the silicon dioxide with an average grain size of 5-110 microns with the following component ratio, wt.%: 1-7 silica, zirconia 93-99 [5]. Эффект повышения стойкости к действию излучений обусловлен тем, что на поверхности зерен и гранул ZrO 2 образуется защитная аморфная пленка SiO 2 +nH 2 O за счет разложения тетрахлорида кремния The effect of increasing the resistance to radiation is due to the fact that the amorphous film forms a protective SiO 2 + nH 2 O by decomposition of silicon tetrachloride on the surface of the grains, and granules ZrO 2

Figure 00000002

Такой же эффект достигается путем нанесения на поверхность зерен и гранул ZrO 2 методом мономолекулярного наслаивания монослоя SiO 2 в реакции разложения SiCl 4 [6]. The same effect is achieved by coating the surface of the grains, and granules ZrO 2 by laminating a monomolecular monolayer SiO 2 in the decomposition reaction SiCl 4 [6].

Недостатком данного способа являются технологические сложности его осуществления, так получение частиц SiO 2 осуществляется в две стадии: разложение тетрахлорида кремния по реакции (2); The disadvantage of this method is the technological complexity of its implementation, so obtaining particulate SiO 2 is carried out in two steps: decomposition of silicon tetrachloride by the reaction (2); дегидратация полученного диоксида кремния путем прогрева при температуре 670°C по реакции: dehydration resulting silica by heating at a temperature of 670 ° C according to the reaction:

Figure 00000003

Кроме того, при наращивании нескольких слоев нарушается сплошность пленки во время дегидратации по реакции (3), что понижает радиационную стойкость пигмента. Furthermore, when building a plurality of layers of film continuity is disturbed during the dehydration according to the reaction (3), which reduces the radiation resistance of the pigment.

Известен способ повышения радиационной стойкости покрытия на основе порошка оксида алюминия, модифицированного нанопорошком оксида алюминия [7], в котором исходный микропорошок смешивали с 3 мас.% нанопорошка и диспергировали в дистиллированной воде при помощи магнитной мешалки. Known method for increasing radiation resistance of coatings based on aluminum oxide powder, aluminum oxide nanopowder modified [7], wherein the starting micropowder was mixed with 3 wt.% Nanopowder and dispersed in distilled water using a magnetic stirrer. Полученный раствор выпаривали в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, затем смесь перетирали в агатовой ступке и прогревали при температуре 800°C в течение 2 часов. The resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, then the mixture was triturated in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирали в агатовой ступке. After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar. Недостатком данного способа является то, что концентрация нанопорошка оксида алюминия взята произольно, без исследования зависимости оптических свойств и радиационной стойкости от ее значений. The disadvantage of this method is that the concentration of alumina nanopowder taken proizolno without investigating the dependence of the optical properties and radiation resistance of its values.

Данный способ выбран в качестве прототипа. This method is selected as a prototype.

Задачей изобретения является уменьшение величины изменений интегрального коэффициента поглощения Δa s под действием квантов солнечного спектра пигментов Al 2 O, предназначенных для изготовления светоотражающих терморегулирующих покрытий. The object of the invention is to reduce the magnitude of the integral absorption coefficient changes Δa s under the action of quanta of the solar spectrum pigments Al 2 O, for the manufacture of thermostatic reflective coatings. Указанная цель достигается тем, что пигменты Al 2 O модифицируют наночастицами Al 2 O при концентрации 0,5-30 мас.%, выступающими в роли центров рекомбинации электронных возбуждений, возникающих при облучении. This object is achieved in that the Al 2 O pigments modified nanoparticles Al 2 O at a concentration of 0.5-30 wt.%, Acting as centers of recombination of electron excitations occurring during irradiation.

При взаимодействии квантов света и ионизирующих излучений с диэлектрическими или полупроводниковыми порошками образуются электронно-дырочные пары, после чего происходит их разделение [8]. In the interaction of photons of light and ionizing radiation with a dielectric or semiconductor powders formed electron-hole pairs, and then their separation occurs [8]. Например, при облучении оксидных порошков образование электронов и дырок осуществляется по реакции: For example, by irradiating the formation of oxide powders of electrons and holes is performed by the reaction:

Figure 00000004

Образованные дырки (Р) движутся к поверхности, где взаимодействуют с хемосорбированными молекулами О 2 , СО, СО 2 , H 2 O, N 2 и органическими примесями, что приводит к их окислению, разложению, десорбции. The formed holes (F) moved to the surface where they interact with the molecules chemisorbed O 2, CO, CO 2, H 2 O, N 2, and organic impurities, which results in their oxidation, decomposition, desorption. Образованные свободные электроны (е) при этом увеличивают электрическую проводимость и снижают поверхностные потенциальные барьеры между зернами порошка. The formed free electrons (e) while increasing the electrical conductivity and reduce the surface potential barrier between the powder grains. Такие реакции разложения характерны как при действии квантов света (hυ) или излучений с энергией, большей ширины запрещенной зоны порошка (квантов рентгеновского и γ-диапазонов энергии), так и при действии заряженных частиц - ускоренных электронов (e - ) или протонов (p + ). Such decomposition reaction is characterized both by the action of quanta of light (hυ) or radiation with energy greater than the band gap of the powder zone (rays ray energy and γ-ranges) and by the action of charged particles - the accelerated electrons (e -) and protons (p + ).

Исходя из описанных выше механизмов возникновения центров окраски, в настоящее время разработаны способы повышения фото- и радиационной стойкости материалов, заключающиеся в создании условий, при которых продукты реакций разложения не разделялись бы в пространстве, а вероятность реакции, обратной (4), увеличилась. Based on the above described mechanisms of color centers, has now developed methods for improving photographic materials and radiation resistance, consisting in establishing the conditions under which the products of decomposition reactions would not separated in space, and the probability of the inverse reaction (4) is increased. Такие условия можно создать нанесением на поверхность зерен и гранул порошка защитной оболочки из стабильного к действию излучений вещества, которая препятствовала бы уходу продуктов разложения из зоны реакции. Such conditions can be created by applying to the surface of the grains, and granules of powder containment stable to the action of radiation of the substance which would prevent the decomposition care products from the reaction zone. Эти способы применительно к порошкам диоксида циркония реализованы на практике и описаны выше в примерах №1-№5. These methods are applied to the zirconia powders practiced and described above №1-№5 examples. Их применение связано с технологическими сложностями создания защитных слоев и центров рекомбинаций на поверхности пигментов, осуществляемыми, как правило, в несколько этапов, согласно реакциям (1-4) с целью создания стоков и поверхностных центров рекомбинации для возникающих при облучении электронных возбуждений. Their use is associated with technological complexities create protective layers and recombination centers in the pigment surface, is typically carried out in several stages, according to the reactions (1-4) to create drains and surface recombination centers to arise upon irradiation of electron excitations. В изобретении в качестве таких центров рекомбинаций используются наночастицы, осаждаемые высокотемпературным прогревом на поверхности зерен и гранул порошков - пигментов. In the invention, such as recombination centers used nanoparticles deposited on the surface of the high temperature heating of the grain powders and granules - pigments.

Для достижения цели микропорошок оксида алюминия квалификация «Ч 9» по ТУ 6-09-426-75 со средним размером зерен 3 мкм смешивали в различной пропорции с нанопорошком оксида алюминия со средним размером зерен 30-40 нм, полученным плазмохимическим способом [9], и диспергировали в дистиллированной воде при помощи магнитной мешалки ПЭ-6100, соответствующей требованиям ТУ 4321-009-23050963-98. To achieve the purpose of alumina micropowder qualification "× 9" TU 6-09-426-75 with an average grain size of 3 micrometers was mixed in varying proportions with alumina nanopowder with a mean grain size of 30-40 nm, obtained by plasma method [9], and dispersed in distilled water using a magnetic stirrer PE-6100, corresponding TU 4321-009-23050963-98 requirements. Полученный раствор выпаривали в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирали в агатовой ступке и прогревали в камерной электропечи СНОЛ-1,4.2,5.1,2/12,5-И1 при температуре 800°C в течение 2 часов. The resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours triturated in an agate mortar and heated in a chamber furnace-SNOL 1,4.2,5.1,2 / 12.5 I1 at a temperature of 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирали в агатовой ступке. After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar.

К модифицированному пигменту добавляли поливиниловый спирт до получения пастообразного состояния, пасту наносили на металлические подложки и сушили в атмосфере 24 ч при комнатной температуре. By modified pigment was added polyvinyl alcohol to obtain a paste, the paste was applied to a metal substrate and dried in the atmosphere for 24 hours at room temperature. Исследовали спектры диффузного отражения приготовленных образцов, затем образцы облучали светом ксеноновой дуговой лампы ДРСР-3000М, наиболее близко и полно из всех известных источников излучения имитирующей спектр излучения солнца, и регистрировали спектры диффузного отражения облученных образцов на установке имитаторе условий космического пространства «Спектр» [10]. Investigated the spectra of the diffuse reflectance of the prepared samples, then the samples were irradiated with light from a xenon arc lamp DRSR-3000M most closely and completely from all known radiation sources simulating the spectrum of the sun radiation and the spectrum of diffuse reflection of irradiated samples to install simulator conditions "Spectrum" space [10 ]. Облучение осуществляли с интенсивностью 3,1 эсо (эсо - эквивалент солнечного облучения, равный 0,14 Дж/см 2 по всему солнечному спектру от 0,2 до 3 мкм) в течение 60 ч. Интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения (a s ) рассчитывали по спектрам диффузного отражения, а его изменение после облучения (Δa s ) - по разности значений коэффициента поглощения до (a s0 ) и после облучения (a sуф ): Irradiation was performed with an intensity of 3.1 IRB (ESP - the equivalent of solar radiation equal to 0.14 J / cm 2 across the solar spectrum from 0.2 to 3 microns) for 60 h integral solar radiation absorption coefficient (a s) were calculated. spectra of the diffuse reflection, and its variation after irradiation (Δa s) - the difference of the absorption coefficient values to (a s0) and after irradiation (a suf):

Δa s =as 0 -a sуф [11] Δa s = as 0 -a suf [11]

Пример 1. Микропорошок оксида алюминия перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. Example 1 micropowder alumina stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours triturated in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости. After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation hardness.

Пример 2. Смесь, содержащую 0,5 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 99,5 мас.% микропорошка Al 2 O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. Example 2 A mixture containing 0.5 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 99.5 wt.% Al 2 O micropowder, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours triturated in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости. After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation hardness.

Пример 3. Смесь, содержащую 1 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 99 мас.% микропорошка Al 2 O 3 , перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. Example 3 A mixture of 1 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 99 wt.% Micropowder Al 2 O 3, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours triturated in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости. After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation hardness.

Пример 4. Смесь, содержащую 2 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 98 мас.% микропорошка Al 2 O 3 , перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. Example 4 A mixture of 2 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 98 wt.% Micropowder Al 2 O 3, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours triturated in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости. After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation hardness.

Пример 5. Смесь, содержащую 3 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 97 мас.% микропорошка Al 2 O 3 , перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. EXAMPLE 5 A mixture containing 3 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 97 wt.% Micropowder Al 2 O 3, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours triturated in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation resistance

Пример 6. Смесь, содержащую 4 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 96 мас.% микропорошка Al 2 O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. EXAMPLE 6 A mixture containing 4 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 96 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours mulled in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости. After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation hardness.

Пример 7. Смесь, содержащую 5 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 95 мас.% микропорошка Al 2 O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. EXAMPLE 7 A mixture containing 5 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 95 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours mulled in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation resistance

Пример 8. Смесь, содержащую 7 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 93 мас.% микропорошка Al 2 O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°С в течение 2 часов. EXAMPLE 8 A mixture containing 7 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 93 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours mulled in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation resistance

Пример 9. Смесь, содержащую 10 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 90 мас.% микропорошка Al 2 O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. EXAMPLE 9 A mixture containing 10 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 90 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours mulled in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation resistance

Пример 10. Смесь, содержащую 20 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 80 мас.% микропорошка Al 2 O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. EXAMPLE 10 A mixture containing 20 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 80 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours mulled in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrate for the study of radiation resistance

Пример 11. Смесь, содержащую 30 мас.% нанопорошка Al 2 O 3 и 70 мас.% микропорошка Al 2 O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. EXAMPLE 11 A mixture containing 30 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 70 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred with a magnetic stirrer by adding distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours mulled in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования фото стойкости After heating the resulting mixture was again triturated in an agate mortar, is added polyvinyl alcohol, is applied to the metal substrates for photo stability studies

Результаты расчетов интегрального коэффициента поглощения по экспериментально полученным спектрам диффузного отражения до и после облучения ультрафиолетом солнечного спектра модифицированных порошков приведены в таблице. the integrated absorption coefficient calculation results obtained by experimentally diffuse reflectance spectra before and after irradiation with ultraviolet light of the solar spectrum of modified powders are given in the table.

Figure 00000005

Интегральный коэффициент поглощения образцов уменьшается с увеличением концентрации наночастиц Al 2 O 3 от нуля до 3-5 мас.%, а в диапазоне концентрации 7-30 мас.% увеличивается. Integral sample the absorption coefficient decreases with increasing concentration of nanoparticles Al 2 O 3 from zero to 3.5 wt.%, And a concentration in the range of 7-30 wt.% Increases. После облучения Δa s модифицированных порошков существенно меньше по сравнению с не модифицированным микропорошком оксида алюминия. After irradiation Δa s modified powders significantly less compared to the unmodified alumina micropowder. Наибольшее увеличение светостойкости происходит при концентрации нанопорошка 4 мас.%, максимальное увеличение, определяемое соотношением (Δa s0 -Δa s4 )/Δa s0 , составляет 42,9% по сравнению с не модифицированным порошком. The greatest increase in light fastness nanopowder occurs at a concentration of 4 wt.%, The maximum magnification determined by relation (Δa s0 -Δa s4) / Δa s0, amounts to 42.9% as compared to the unmodified powder.

Полученное уменьшение значения коэффициента поглощения до облучения при С=(0,5÷0,4 мас.%) определяются тем, что добавка наночастиц к микропорошку приводит к увеличению коэффициента диффузного отражения смеси из-за увеличения коэффициента рассеяния на более мелких наночастицах по сравнению с микрочастицами [12]. The resulting reduction in the absorption coefficient before irradiation with C = (0,5 ÷ 0,4 wt.%) Are determined so that the nanoparticle additive micropowder leads to an increase in diffuse reflectance of the mixture due to an increase in scattering coefficient smaller nanoparticles compared to microparticles [12]. При дальнейшем увеличении концентрации наночастицы не осаждаются на поверхности зерен и гранул из-за ее заполнения, поэтому катионы алюминия диффундируют в решетку диоксида циркония и создают центры поглощения, что приводит к увеличению интегрального коэффициента поглощения a s0 . With further increase in the concentration of the nanoparticles is not deposited on the surface of the grains and pellets due to its filling, so aluminum cations diffuse into the zirconia lattice and create absorption centers, resulting in an increase of the integral of the absorption coefficient a s0.

Полученное повышение светостойкости при облучении ультрафиолетом солнечного спектра определяются тем, что с увеличением концентрации наночастиц от 0,5 до 4 мас.% увеличивается число центров релаксации на поверхности зерен и гранул порошка оксида алюминия. The resulting increase in lightfastness when irradiated with ultraviolet light of the solar spectrum are determined by the fact that with increasing concentration of nanoparticles from 0.5 to 4 wt.% Increases the number of centers of relaxation on the surface of the grains, and granules of alumina powder. И такого количества наночастиц (4 мас.%) на поверхности достаточно для образования необходимой плотности этих центров. And an amount of the nanoparticles (4 wt.%) At the surface is sufficient to form the desired density of these centers. Дальнейшее увеличение концентрации наночастиц от 4 до 30 мас.% приводит к диффузии катионов циркония в решетку диоксида циркония, к созданию междоузельных атомов, которые при облучении превращаются в центры поглощения и увеличивают значения интегрального коэффициента поглощения a и его изменений Δa s . A further increase in the concentration of nanoparticles from 4 to 30 wt.% Leads to diffusion into the lattice of zirconium cations zirconia to create interstitials which are converted by irradiation in the absorption centers and increase the value of the integral of the absorption coefficient a sF and Δa s changes.

Список использованных источников Bibliography

1. Пигмент на основе двуокиси циркония. 1. Pigment based on zirconium dioxide. Авторское свидетельство СССР №1068449 от 22.09.1983, SU 1068449 по заявке №3418755, 07.01.1983. Copyright certificate the USSR №1068449 from 22.09.1983, SU 1068449 for application №3418755, 07.01.1983.

2. Способ получения стабилизированной двуокиси циркония. 2. A method of producing a stabilized zirconia. А.с. AS СССР №5222138 // 1976, БИ №3, с.66. USSR №5222138 // 1976 BI №3, p.66.

3. Известия АН СССР. 3. Proceedings of the USSR Academy of Sciences. Неорганические материалы, 1988, т.24, №6, с.960-963. Inorganic materials, 1988, t.24, №6, s.960-963.

4. Способ выбора модификатора для пигментов светоотражающих покрытий. 4. A method for selecting a modifier reflective coating pigments. Патент РФ №2160295 от 10.11.2000 по заявке №98114045 от 10.07.1998. RF Patent №2160295 of 10.11.2000 on the application №98114045 on 07/10/1998. RU 2160295. RU 2160295.

5. Пигмент для светоотражающих покрытий. 5. Pigment reflective coatings. Патент РФ №2144932 от 27.01.2000, по заявке №98110024 от 27.05.2008. RF Patent №2144932 of 27.01.2000, on the application №98110024 from 27.05.2008.

6. Известия АН СССР. 6. Proceedings of the USSR Academy of Sciences. Неорганические материалы, 1990, т.26, №9, с.1889-1892. Inorganic Materials, 1990, t.26, №9, s.1889-1892.

7. Лапин А.Н. 7. AN Lapin Влияние модифицирования наночастицами на оптические свойства и радиационную стойкость отражающих микропорошков. The effect of modifying the nanoparticles on the optical properties and radiation resistance reflecting micropowders. Диссертация канд. PhD Thesis. техн. tehn. наук. Sciences. Томск, ТУСУР, 2010, 126 с. Tomsk, TUSUR 2010, 126 p.

8. Михайлов М.М. 8. Mikhailov MM Фотостойкость терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Photostability thermal control of spacecraft coatings. Томск, Изд-во Томского университета, 2008 г, 380 с. Tomsk, Publishing House of Tomsk University, 2008, 380 p.

9. С.П. 9. SP Андриец, Н.В. Andriets, NV Дедов, Э.М. Grandparents, EM Кутявин и др. Структура и свойства плазмохимических порошков оксида алюминия // Изв. Kutyavin et al. The structure and properties of the plasma-chemical alumina powders // Math. вузов. universities. Цв. Col. металлургия. metallurgy. 2008. №3. 2008. №3. С.64-31. S.64-31.

10. Косицын Л.Г., Михайлов М.М., Кузнецов Н.Я., Дворецкий М.И. 10. Kositsyn LG Mikhailov MM, Kuznetsov N., M. Butler // ПТЭ. // PTE. 1985, № 4, с.176-180. 1985, № 4 s.176-180.

11. Михайлов М.М. 11. Mikhailov MM Прогнозирование оптической деградации терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Prediction optical degradation of spacecraft thermal control coatings. Новосибирск, «Наука», 1998, 192 с. Novosibirsk, "Nauka", 1998, 192 p.

12. Гуревич М.М., Ицко Э.Ф., Середенко М.М. 12. Gurevich MM Itsko EF, MM Seredenko Оптические свойства лакокрасочных покрытий. Optical properties of coatings. Л.: Химия, 1984, 120 с. L .: Chemistry, 1984, 120 p.

Claims (1)

  1. Пигмент для светоотражающих покрытий, содержащий смесь частиц оксида алюминия микронных размеров с наночастицами оксида алюминия, которую перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке, прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов, после прогрева повторно перетирают, причем для повышения светостойкости при облучении ультрафиолетом солнечного спектра концентрация наночастиц оксида алюминия составляет 4 ма Pigment reflective coatings containing a mixture of alumina particles of micron sizes of the nanoparticles of alumina, which was stirred in a magnetic stirrer with addition of distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours triturated in an agate mortar and heated at a temperature 800 ° C for 2 hours after heating again triturated, and for improving light fastness when irradiated with ultraviolet light of the solar spectrum density alumina nanoparticles is 4 ma .%. .%.
RU2013101407A 2013-01-10 2013-01-10 Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide RU2533723C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101407A RU2533723C2 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101407A RU2533723C2 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013101407A true RU2013101407A (en) 2014-07-20
RU2533723C2 true RU2533723C2 (en) 2014-11-20

Family

ID=51215306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013101407A RU2533723C2 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2533723C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2311433C2 (en) * 2001-08-02 2007-11-27 Мерк Патент Гмбх Highly anticorrosive metallic pigments
RU2334771C2 (en) * 2003-04-04 2008-09-27 Эккарт Гмбх Унд Ко.Кг Thin aluminium body pigments, method of production thereof and application of these aluminium pigments
WO2009016056A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Basf Se Optical variable effect pigments
US7713350B2 (en) * 1996-09-03 2010-05-11 Ppg Industries Ohio, Inc. Inorganic colors and related nanotechnology
RU2397045C2 (en) * 2008-10-14 2010-08-20 Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН (ИХФ РАН) Method for production of submicron and nano-particles of aluminium coated with layer of aluminium oxide

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7713350B2 (en) * 1996-09-03 2010-05-11 Ppg Industries Ohio, Inc. Inorganic colors and related nanotechnology
RU2311433C2 (en) * 2001-08-02 2007-11-27 Мерк Патент Гмбх Highly anticorrosive metallic pigments
RU2334771C2 (en) * 2003-04-04 2008-09-27 Эккарт Гмбх Унд Ко.Кг Thin aluminium body pigments, method of production thereof and application of these aluminium pigments
WO2009016056A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Basf Se Optical variable effect pigments
RU2397045C2 (en) * 2008-10-14 2010-08-20 Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН (ИХФ РАН) Method for production of submicron and nano-particles of aluminium coated with layer of aluminium oxide

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛАПИН А. Н. Влияние модифицирования наночастицами на оптические свойства и радиационную стойкость отражающих микропорошков- дис.к.т.н. , Томск, ТУСУР, 2010, 126 с. *

Also Published As

Publication number Publication date Type
RU2013101407A (en) 2014-07-20 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liqiang et al. Review of photoluminescence performance of nano-sized semiconductor materials and its relationships with photocatalytic activity
Halaoui et al. Increasing the conversion efficiency of dye-sensitized TiO2 photoelectrochemical cells by coupling to photonic crystals
Sheetz et al. Defect-induced optical absorption in the visible range in ZnO nanowires
Qu et al. Toward Efficient Orange Emissive Carbon Nanodots through Conjugated sp2‐Domain Controlling and Surface Charges Engineering
Wang et al. Monodisperse spherical core-shell-structured phosphors obtained by functionalization of silica spheres with Y 2 O 3: Eu 3+ layers for field emission displays
Liu et al. Composition dependence of the photocatalytic activities of BiOCl1− xBrx solid solutions under visible light
Glinka et al. Two-photon-excited luminescence and defect formation in SiO 2 nanoparticles induced by 6.4-eV ArF laser light
Pénard et al. Functionalized sol–gel coatings for optical applications
Curri et al. Colloidal oxide nanoparticles for the photocatalytic degradation of organic dye
Kong et al. Tuning the relative concentration ratio of bulk defects to surface defects in TiO2 nanocrystals leads to high photocatalytic efficiency
Kim et al. Cocatalyst‐Free Photocatalysts for Efficient Visible‐Light‐Induced H2 Production: Porous Assemblies of CdS Quantum Dots and Layered Titanate Nanosheets
Gesenhues Al-doped TiO2 pigments: influence of doping on the photocatalytic degradation of alkyd resins
Jimenez-Gonzalez et al. Optical and electrical characteristics of aluminum-doped ZnO thin films prepared by solgel technique
Olivier et al. Electronic structure of Al2O3 from electron energy loss spectroscopy
Dai et al. Tunable photoluminescence from the visible to near-infrared wavelength region of non-stoichiometric AgInS 2 nanoparticles
Ozawa et al. Cathode ray tube phosphors
Li et al. Enhanced photocatalytic hydrogen‐production performance of graphene–ZnxCd1− xS composites by using an organic S source
Dong et al. Electronic structure of nanostructured ZnO from x-ray absorption and emission spectroscopy and the local density approximation
Kripal et al. Photoluminescence and photoconductivity of ZnS: Mn2+ nanoparticles synthesized via co-precipitation method
Masui et al. Synthesis and luminescence of Sr2CeO4 fine particles
Liao et al. Preparation and properties of amorphous titania-coated zinc oxide nanoparticles
Karlsson et al. Formation of a New Ordered Structure of Ca F 2/Si (111) by Ultraviolet Irradiation
JP2009224737A (en) Insulating film formed of metal oxide mainly containing gallium oxide, and manufacturing method thereof
Li et al. Multicolour light emission from chlorine-doped graphene quantum dots
Zou et al. Photophysical and photocatalytic properties of InMO4 (M= Nb5+, Ta5+) under visible light irradiation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170111