防静电热控涂层及其制备方法技术

本申请涉及一种防静电热控涂层及其制备方法，涂层包括表面处理剂层、设于表面处理剂层之上的底层以及设于底层之上的面层；底层包括基体树脂以及分布于基体树脂中的棒状铝掺杂氧化锌填料，底层中的至少一部分棒状铝掺杂氧化锌的一端延伸至面层；面层包括基体树脂、以及分布于基体树脂中的包含棒状铝掺杂氧化锌和稀土氧化物的混合填料，面层中的至少一部分棒状铝掺杂氧化锌与延伸至面层的底层中的棒状铝掺杂氧化锌搭接。该搭接结构使得整体体积电阻率降低，防静电性能优良；面层直接暴露在空间环境中，接受环境中质子等高能粒子的辐照，包含耐质子辐照稳定性的稀土氧化物填料，具有较强的耐质子辐照性能，可以抵抗质子辐照的退化影响。的退化影响。

【技术实现步骤摘要】
防静电热控涂层及其制备方法


[0001]本申请涉及表面工程
，尤其涉及一种防静电热控涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]热控涂层是空间飞行器(包括卫星、空间站和航天飞机等)的热控系统的重要组成部分，其利用涂层改变空间飞行器的表面热物理性质，以便在辐射热交换中有效地控制空间飞行器的温度，使之在内外热交换过程中，内部仪器、设备的工作温度不超过允许范围，从而保证空间飞行器内部的正常工作环境。
[0003]但是，在空间高轨道环境中有相当数量的等离子体，由于等离子体携带得的电荷具有良好的导电特性，空间飞行器运行于空间等离子体环境中时，等离子体与空间飞行器相互作用将导致航天器表面充放电、太阳电池泄露和弧光放电等效应。同时，空间飞行器的表面材料在低能电子为主的粒子攻击下被充以一定的电荷，材料在粒子轰击下发射出二次电子，且在太阳光照射下发射出光电子，最终导致空间飞行器的表面被充至一定的电位、以及不同部位的材料被充以不同的电位。当充电电位或电位差达到一定阈值时，会发生放电，导致材料受损以及毁坏或干扰电子设备。因此，提高空间飞行器的外表面热控涂层的防静电性能是满足空间飞行器防静电要求的主要措施之一。
[0004]与此同时，空间高轨道中的大量等离子体也带来了高强度的质子及电子辐照，加上空间的高能紫外辐照同时作用，这对于航天器最外表面的热控涂层材料的热辐射性能退化影响极大。在高轨道环境中，热控涂层经受紫外辐照的过程中热辐射性能退化具有一定的饱和效应，可以有效预估，且热控涂层通常采用的氧化锌填料配合有机硅树脂的材料体系，可以很好的抵抗紫外辐照带来的影响。而电子辐照中冲击热控涂层材料的电子粒径小，其对热控涂层的作用深度较深，因此，热辐射性能依赖以外界面为主的热控涂层材料受电子辐照的退化影响较小。质子辐照相对于紫外与电子辐照，其对热控涂层各项性能的影响最大，首先，质子可使氧化锌、正钛酸锌等常用热控涂层填料发生电离现象，不停引起其晶格中形成游离氧和氧空位，逐渐形成缺陷，这导致热控涂层的太阳吸收比不断升高，严重影响涂层散热能力；其次，在质子的不断轰击下，可以使有机硅树脂化学键断裂，导致其分子链段的降解与成环状二次交联，造成树脂黄变与开裂现象，导致涂层的太阳吸收比升高同时还可能发生局部脱落现象，对航天器产生了多余物污染的风险。
[0005]因此，如何在空间高轨道环境下同时实现热控涂层的防静电特性与耐质子辐照特性，是当前空间材料技术发展阶段主要面临的问题。
[0006]申请内容
[0007]本申请提供了一种防静电热控涂层及其制备方法，以解决热控涂层在空间环境中应用时出现的静电问题、以及质子辐照过程中的涂层性能稳定性问题。
[0008]本申请提供了一种防静电热控涂层，依次包括：表面处理剂层、设于表面处理剂层之上的底层以及设于底层之上的面层；其中，底层包括基体树脂以及分布于基体树脂中的棒状铝掺杂氧化锌填料，底层中的至少一部分棒状铝掺杂氧化锌的一端延伸至面层；面层
包括基体树脂以及分布于基体树脂中的包含棒状铝掺杂氧化锌和稀土氧化物的混合填料，面层中的至少一部分棒状铝掺杂氧化锌与延伸至面层的底层中的棒状铝掺杂氧化锌搭接。
[0009]本申请还提供了一种防静电热控涂层的制备方法，包括：
[0010](1)底层涂料配制：在基体树脂中加入棒状铝掺杂氧化锌粉体作为填料，混合分散均匀；
[0011](2)面层涂料配制：在基体树脂中加入包含棒状铝掺杂氧化锌粉体和稀土氧化物粉体的混合填料，混合分散均匀；
[0012](3)涂层制备：先在基材表面喷涂表面处理剂以形成表面处理剂层；在表面处理剂层上喷涂底层涂料以形成底层；在底层上喷涂面层涂料以形成面层；喷涂结束后固化形成防静电热控涂层；
[0013]其中，底层中的至少一部分棒状铝掺杂氧化锌的一端延伸至面层，面层中的至少一部分棒状铝掺杂氧化锌与延伸至面层的底层中的棒状铝掺杂氧化锌搭接。
[0014]本申请的防静电热控涂层及其制备方法中，在底层涂料中完全使用棒状铝掺杂氧化锌粉体作为填料，填料中的棒状结构以交错重叠的方式在树脂基体中排列。棒状铝掺杂氧化锌粉体中由于铝离子的掺杂产生较高浓度的载流子，具有良好的防静电能力，当面层涂料在底层涂料未完全固化交联时覆在底层涂料上时，面层涂料中的棒状铝掺杂氧化锌粉体与底层涂料中的棒状铝掺杂氧化锌粉体形成搭接结构而导通，使得整体涂层结构的体积电阻率降低，具有较佳的防静电性能。另外，热控涂层的面层作为直接接受辐照的第一表层，包含耐质子辐照稳定性的稀土氧化物填料，其与聚硅氮烷树脂配合，在质子辐照下具有较强的耐质子辐照性能，可以抵抗质子辐照的退化影响；另外，因质子辐照深度较浅，通常其仅能有效辐照面层，而热控涂层中的其他层结构将不受质子辐照的影响，因此，在面层抗质子辐照性能较优的前提下可以同时实现热控涂层的防静电特性与耐质子辐照特性。
附图说明
[0015]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为依据本申请的防静电热控涂层的结构示意图；
[0018]图2为依据本申请实施例1的防静电热控涂层的外观图；
[0019]图3为图2中的涂层经过常压热循环的外观图；
[0020]图4为图2中的涂层经划格测试后的外观图；
[0021]图5为图2中的涂层经真空
‑
质子辐照测试后的外观图；
[0022]附图编号如下：
[0023]1：基材；2：涂层；21：表面处理剂层；22：底层；221：棒状铝掺杂氧化锌填料；23：表层；231：棒状铝掺杂氧化锌填料；232：稀土氧化物填料；A：搭接结构示例区域。
具体实施方式
[0024]本申请公开了一种防静电热控涂层及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本申请覆盖的保护范围内。本申请所述产品、工艺和应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本申请内容、精神和范围内对本文所述产品、工艺和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本申请技术。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”、“步骤1”和“步骤2”以及“(1)”和“(2)”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防静电热控涂层，其特征在于，依次包括：表面处理剂层、设于所述表面处理剂层之上的底层以及设于所述底层之上的面层；其中，所述底层包括基体树脂以及分布于所述基体树脂中的棒状铝掺杂氧化锌填料，所述底层中的至少一部分棒状铝掺杂氧化锌的一端延伸至所述面层；所述面层包括基体树脂、以及分布于所述基体树脂中的包含棒状铝掺杂氧化锌和稀土氧化物的混合填料，所述面层中的至少一部分棒状铝掺杂氧化锌与延伸至所述面层的所述底层中的棒状铝掺杂氧化锌搭接。2.根据权利要求1所述的防静电热控涂层，其特征在于，所述底层的基体树脂为有机硅树脂；所述面层的基体树脂为聚硅氮烷树脂。3.根据权利要求1所述的防静电热控涂层，其特征在于，所述铝掺杂氧化锌填料占所述混合填料的固含量为12～45wt％。4.根据权利要求1所述的防静电热控涂层，其特征在于，所述稀土氧化物包括氧化铕、氧化镧和氧化钇中的至少一种。5.根据权利要求1至4中任一项所述的防静电热控涂层，其特征在于，所述底层中的棒状铝掺杂氧化锌填料的棒状结构的长度为500纳米～1微米；所述面层中的棒状铝掺杂氧化锌填料的棒状结构的长度为500纳米～1微米。6.一种防静电热控涂层的制备方法，其特征在于，包括：(1)底层涂料配制：在基体树脂中加入棒状铝掺杂氧化锌粉体作为填料，混合分散均匀；(2)面层涂料配制：在基体树脂中加入包含棒状铝掺杂氧化锌粉体和稀土氧化物粉体的混合填料，混合分散均匀；(3)涂层制备：先在基材表面喷涂表面处理剂以形成表面处...

【专利技术属性】
技术研发人员：平托，郑琰，白晶莹，杨鑫，丁为，张东，张杭，李聪，卢岩，
申请(专利权)人：北京星驰恒动科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：