RU2809332C1 - Радиационно-защитное покрытие - Google Patents
Радиационно-защитное покрытие Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809332C1 RU2809332C1 RU2023101904A RU2023101904A RU2809332C1 RU 2809332 C1 RU2809332 C1 RU 2809332C1 RU 2023101904 A RU2023101904 A RU 2023101904A RU 2023101904 A RU2023101904 A RU 2023101904A RU 2809332 C1 RU2809332 C1 RU 2809332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protective coating
- coating
- stirosil
- sublayer
- carbon nanotubes
- Prior art date
Links
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005250 beta ray Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Abstract
Радиационно-защитное покрытие предназначено для аэрокосмической и других видов техники и может быть использовано в качестве внешней защиты от ионизирующего и радиоизлучения. Покрытие содержит низкомолекулярный полимер «Стиросил» марки А, отвердитель - катализатор холодного отверждения К-68, подслой П-11 и наполнитель. В качестве наполнителя применены тонкодисперсный графитовый порошок из частиц однородной формы, имеющих величину от 0.004 мм до 0.05 мм и углеродные нанотрубки, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Подслой П-11
Отвердитель-катализатор К-68
10,1
1,9
Изобретение позволяет увеличить коэффициент ослабления. 2 табл.
Description
Защитное покрытие предназначено для аэрокосмической и других видов техники и может быть использовано в качестве внешней защиты от ионизирующего и радиоизлучения, вредного влияния электродинамических и гравитационных полей, геомагнитных и ионосферных факторов, а также больших перепадов тепловых возмущений.
Создание эффективного радиационно-стойкого и теплозащитного покрытия с небольшими массогабаритными характеристиками является актуальной задачей в решении вопроса безопасности и длительности полета аэрокосмической техники и жизненного цикла машиностроительных изделий.
Известен теплоизоляционный полимерный материал (RU2558103, кл. C09D 183/04, опубл. 27.07.2015 «Теплоизоляционный полимерный материал и способ его получения»), включающий:
- полимерную матрицу - силоксановый блок-сополимер Лестосил-СМ общей формулы: НО{[C6H5SiO1,5]n[Si(СН3)2O]m}Н, где n=30÷60, m=80÷130, растворенный в бутилацетате в соотношении 100:70;
- неорганический наполнитель - стеклянные микросферы;
- сшивающий агент 119-54 марки А;
- антипирен наносиликат монтмориллонит, смешанный с бутилацетатом в соотношении 0.6:30.
Способ изготовления данного материала включает смешение силоксанового блок-сополимера с наполнителем, антипиреном и сшивающим агентом и последующее отверждение и термостабилизацию (при115÷120°C). При смешении компонентов применяют ультразвуковую обработку с частотой 40÷50 кГц и эффективной мощностью 250÷360 Вт. Для приготовления эластомерной матрицы гранулы блок-сополимера Лестосил-СМ растворяют в бутилацетате в соотношении 100:70 в течение 3-х часов с периодическим перемешиванием через 2÷3 мин в течение 1 мин.
Недостатком данного покрытия является то, что оно имеет высокое значение массовой толщины, вследствие чего обладает невысоким значением массового коэффициента ослабления β- и y-частиц.
Задачей изобретения является создание защитного многофункционального покрытия с увеличенным коэффициентом ослабления и уменьшенными массогабаритными характеристиками и обладающего возможностью нанесения на поверхность сложной пространственной формы.
Поставленная задача решается тем, что защитное покрытие, содержащее низкомолекулярный полимер «Стиросил» марки А, отвердитель - катализатор холодного отверждения К-68, подслой П-11 и наполнитель, согласно изобретению в качестве наполнителя применены тонкодисперсный графитовый порошок из частиц однородной формы, имеющих величину от 0.004 мм до 0.05 мм и углеродные нанотрубки, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Полимер «Стиросил» марки А | 60,5 |
| Тонкодисперсный графитовый порошок из частиц однородной формы | 25,5 |
| Углеродные нанотрубки Подслой П-11 Отвердитель - катализатор К-68 |
2,0 10,1 1,9 |
Применение в качестве связующего низкомолекулярного полимера «Стиросил» марки А ТУ 38.103.453-99 обеспечивает высокую термостойкость теплозащитного покрытия.
Использование в качестве наполнителя тонкодисперсного графитового порошка из частиц однородной формы, имеющих величину от 0.004 мм до 0.05 мм, полученного электролизом, усиливает функциональные свойства защитного покрытия, в том числе радиационно-защитные и поглощающие.
По сравнению с механически измельчённым, графитовый порошок, полученный электролизом, является однородным, что обеспечивает высокие значения прочности и жёсткости, возможность уменьшения толщины и количества слоёв наносимого покрытия из-за более высокой плотности частиц.
В качестве функциональной добавки используются в небольшом объеме (2 мас. ч.) углеродные нанотрубки, изготовленные по ГОСТ Р 58356-2019, которые являются усиливающим наполнителем в композитах из-за низкой плотности, высокого коэффициента формы, высокой удельной поверхности, высокой прочности на растяжение и высокого значения продольного модуля Юнга, а также термической и химической стабильности. Введение незначительной по количеству объемной доли нанонаполнителя - углеродных нанотрубок в композицию усиливает функциональные свойства защитного покрытия.
Наличие катализатора холодного отверждения К-68 ТУ 38.303-04-05-90 обуславливает процесс отверждения (полимеризации) материала при комнатной температуре и приводит к повышению эластичности многофункционального защитного покрытия.
Применение в составе покрытия в качестве разбавителя - компенсатора на основе подслоя П-11, согласно ТУ 38.303-04-06-90 позволяет повысить адгезионную прочность покрытия к поверхности изделия и компенсировать однородность состава покрытия в процессе его подготовки.
Состав готовится смешением компонентов в следующей последовательности: в полимер Стиросил марки А вводят подслой П-11, перемешивают с частотой вращения 90÷120 об/мин до получения гомогенного состава в течение 5 минут, после добавляют углеродные нанотрубки и тонкодисперсный графитовый порошок однородной формы, имеющий размеры частиц от 0.004 мм до 0.05 мм, полученный, например, электролизом на постоянном токе (см. патент RU2771846) в сухом виде и перемешивают до получения однородного состава в течение 10 минут. Перед применением в полученную смесь при непрерывном перемешивании вводятся растворитель толуол по ГОСТ 14710-78 из расчета 60,5 мас. ч. толуола на 100 мас. ч. компонентов покрытия и расчетное количество отвердителя - катализатора холодного отверждения К-68. Время перемешивания 5÷10 минут.
Защитное покрытие может наноситься на поверхность изделия методами пневматического распыления послойно (с толщиной монослоя 0.1÷0.15 мм) либо кистью (с толщиной монослоя 0.3÷0.4 мм). Количество наносимых слоев определяется необходимой толщиной покрытия.
Для получения однородного, ровного слоя покрытия и повышения сцепления между изделием и пакетом слоёв покрытия на поверхность изделия наносятся 2 слоя грунтовки АК-070 ГОСТ 25718-83.
После нанесения каждого слоя производится выдержка при температуре от 20 до 30°С в течение 10÷15 минут. Окончательная выдержка после нанесения необходимого слоя материала на изделие производится при температуре 50С в течение 25÷26 часов.
В таблице 1 представлены физико-химические характеристики предлагаемого защитного покрытия.
| Таблица 1. Физико-химические характеристики защитного покрытия | |
| Наименование показателя | Предлагаемое покрытие |
| Толщина покрытия, мм | 2.5±0.05 |
| Плотность, г/см3 | 1.02÷1.09 |
| Массовая толщина, г/см2 | 0.25÷0.27 |
| Адгезия, балл | 1 |
| Модуль упругости, МПа | 13.48 |
| Предел прочности при растяжении, МПа | 20.01 |
| Относительное удлинение, % | 100 |
Важной характеристикой защитного покрытия является его масса, от которой зависит стоимость эксплуатационных затрат. Как видно из таблицы, предлагаемое покрытие обладает высоким значением плотности, необходимой для осуществления качественных функциональных характеристик, при малой толщине, поэтому данное покрытие обладает наилучшим значением массовой толщины.
В таблице 2 представлены сравнительные показатели, характеризующие защитные свойства предлагаемого покрытия и прототипа.
| Таблица 2. Сравнительные показатели, характеризующие радиационно-защитные свойства заявляемого покрытия | ||
| Параметры | Прототип | Предлагаемое покрытие |
| Коэффициент ослабления β-излучения | 0.18 | 0.34 |
| Коэффициент ослабления γ-излучения | 0.58 | 0.78 |
| Фактор накопления β-частиц | 5.86 | 4.01 |
| Фактор накопления γ-частиц | 1.65 | 1.62 |
| Линейный коэффициент поглощения β-частиц | 3.42 | 4.35 |
| Линейный коэффициент поглощения γ-частиц | 1.07 | 1.02 |
Предлагаемое радиационно-защитное многофункциональное покрытие обладает необходимыми для защиты летательного аппарата от электромагнитного, радиационного и ионного излучения радиационно-защитными и поглощающими свойствами, а также теплозащитными свойствами, а также небольшими массогабаритными характеристиками.
Применение предложенного состава позволит получить многофункциональное защитное покрытие с плотностью 1.02÷1.09 г/см3; снизить массу за счёт малой толщины при обеспечении эксплуатационных свойств защитного покрытия; повысить качество покрытия, наносимого на сложные пространственные поверхности - крупногабаритные конструкции в виде оболочек, поверхности переменной кривизны, сферические и конические поверхности, узлы сложной геометрической формы, вертикальные и горизонтальные, имеющие радиусы кривизны; сократить технологический цикл процесса нанесения.
Claims (2)
- Радиационно-защитное покрытие, содержащее низкомолекулярный полимер «Стиросил» марки А, отвердитель - катализатор холодного отверждения К-68, подслой П-11 и наполнитель, отличающееся тем, что в качестве наполнителя применены тонкодисперсный графитовый порошок из частиц однородной формы, имеющих величину от 0.004 мм до 0.05 мм и углеродные нанотрубки, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
-
Полимер «Стиросил» марки А 60,5 Тонкодисперсный графитовый порошок из частиц однородной формы 25,5 Углеродные нанотрубки
Подслой П-11
Отвердитель - катализатор К-682,0
10,1
1,9
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2809332C1 true RU2809332C1 (ru) | 2023-12-11 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4176093A (en) * | 1977-02-22 | 1979-11-27 | Zoch Harold L | Neutron absorbing room temperature vulcanizable silicone rubber compositions |
| EP1884536A1 (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-06 | Bogdan Vasilevich Bodnarchuk | Heat-Reflecting Moisture-Proof Coating Paint |
| RU2558103C2 (ru) * | 2012-04-02 | 2015-07-27 | Алексей Юрьевич Исаев | Теплоизоляционный полимерный материал и способ его получения |
| RU2631302C2 (ru) * | 2015-02-18 | 2017-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Теплозащитное покрытие |
| CN108511096A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-07 | 广州新莱福磁电有限公司 | 一种轻质辐射防护材料 |
| RU2690814C2 (ru) * | 2017-05-03 | 2019-06-05 | Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Состав для получения теплозащитного покрытия |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4176093A (en) * | 1977-02-22 | 1979-11-27 | Zoch Harold L | Neutron absorbing room temperature vulcanizable silicone rubber compositions |
| EP1884536A1 (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-06 | Bogdan Vasilevich Bodnarchuk | Heat-Reflecting Moisture-Proof Coating Paint |
| RU2558103C2 (ru) * | 2012-04-02 | 2015-07-27 | Алексей Юрьевич Исаев | Теплоизоляционный полимерный материал и способ его получения |
| RU2631302C2 (ru) * | 2015-02-18 | 2017-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Теплозащитное покрытие |
| RU2690814C2 (ru) * | 2017-05-03 | 2019-06-05 | Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Состав для получения теплозащитного покрытия |
| CN108511096A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-07 | 广州新莱福磁电有限公司 | 一种轻质辐射防护材料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1838776B1 (en) | Fire-retardant low-density epoxy composition | |
| JP3293667B2 (ja) | 耐腐食性金属充填剤を含む重合体組成物 | |
| KR101709360B1 (ko) | 낮은 발열을 발생시키는 에폭시 수지 기재 코어 충전제 물질 | |
| US11753544B2 (en) | Insulation precursors, rocket motors, and related methods | |
| KR20190063384A (ko) | 라돈 가스 차단 기능을 갖는 그래핀-폴리머 복합체 필름의 제조 방법 및 이로부터 제조된 그래핀-폴리머 복합체 필름 | |
| RU2809332C1 (ru) | Радиационно-защитное покрытие | |
| EP2756039A1 (en) | Conductive sealant compositions | |
| JP2007271539A (ja) | 樹脂タングステン複合材料 | |
| Bayani et al. | An investigation of TiO2 nanoparticles effect on morphology, thermal, and mechanical properties of epoxy/silica composites | |
| Ismail et al. | Effect of silane coupling agent on the curing, tensile, thermal, and swelling properties of ethylene‐propylene‐diene monomer rubber (EPDM)/mica composites | |
| RU2804285C1 (ru) | Композиционный защитный материал | |
| EP2756504B1 (en) | Conductive sealant compositions | |
| Gámez et al. | Microcellular ground tire rubber/ethylene vinyl acetate compounds: Mechanical properties and structure relationships | |
| Liu et al. | Effect of stoichiometry on chemical structure, dielectric and mechanical properties of epoxy resin under gamma irradiation | |
| US7666804B2 (en) | Crystalline resin sandwich films | |
| JP2017524785A (ja) | 導電性シート成形コンパウンド | |
| JPH0687170A (ja) | ポリウレタンフォーム再生成形品の製造方法 | |
| RU2275704C2 (ru) | Материал для защиты от космической радиации | |
| US4933233A (en) | Fire retardant film of radiation cured reaction product | |
| DE102011009873A1 (de) | Reaktivharze und damit hergestellte Formkörper und flächige oder textile Materialien mit teilchenförmigen Polysilazanen als neuen Flammfestmachern | |
| RU2502767C2 (ru) | Полимерный композиционный материал для радиоэлектронной техники | |
| RU2281572C2 (ru) | Рентгенозащитное покрытие | |
| Hwang et al. | The effect of electron beam irradiation on the dispersion and properties of poly (ethylene-co-vinyl acetate)/clay nanocomposites | |
| Gao et al. | Change in partial discharge resistance of epoxy/Al 2 O 3 nanocomposites irradiated with high energy electron beam | |
| Tanaka et al. | Dynamic mechanical properties of multi-functional epoxy resin cured with diamine and filled with pitch-based carbon short fibers treated with coupling agents |