一种具有强结合力的有机无机杂化黑色分子吸附涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机无机杂化黑色分子吸附涂层及其制备方法，属于黑色分子吸附涂层材料领域。本发明专利技术要解决现有黑色吸附涂层在航天器应用期间自身可能会释放气体污染分子，空间环境稳定性较差的问题。本发明专利技术方法的步骤如下：对沸石分子筛粉加热处理；然后与黑色无机着色剂、粘结剂混匀干燥后球磨制备黑色粉末；然后与有机粘合剂和无机粘合剂混匀，制成喷涂液，喷涂在表面有底漆的基材上，得到所述涂层。本发明专利技术的黑色分子吸附涂层具有良好的吸附能力和杂散光功能，同时充分利用有机无机粘合剂的协同作用，既增加了沸石、黑色着色剂等无机材料与粘合剂之间的结合力，又提高了涂层的空间稳定性。间稳定性。间稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有强结合力的有机无机杂化黑色分子吸附涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种具有杂散光控制功能的喷涂型沸石分子吸附涂层的制备方法，属于黑色分子吸附涂层材料
本专利技术主要针对航空航天领域，也可用于其他需要收集和控制挥发物污染物的行业，例如，医药生产、化学加工、食品保存、汽车生产、电子制造、激光制造、空气处理系统等。

技术介绍

[0002]航天科技是一个国家综合国力的重要标志，航天器是探索太空最重要的工具之一。处于高真空环境中的航天器的光学、电子、热控等敏感表面会受到的严重的分子污染，将对其精密载荷性能造成损伤，严重影响航天器的稳定性及使用寿命。航天器有机非金属材料如塑料、粘合剂、润滑剂、环氧树脂等处于高真空环境中释放的挥发性有机气体(VOCs)是空间分子污染的主要来源之一。随着对航天器子系统和仪器的性能要求日益严格，在轨分子污染控制也变得越来越重要。为解决这一问题，NASA戈达德太空飞行中心开发了白色分子吸附涂层来吸附空间分子污染物。然而，白色分子吸附涂层并不十分适用于像仪器内部光腔这样一些需要控制杂散光的航天部件，因此提供一种具有良好空间稳定性的适应于航天器的黑色分子吸附涂层制备方法具有重要意义。
[0003]现有专利采用炭黑、沸石分子筛作为功能填料，磷酸二氢铝作为无机粘结剂合成了一种无机黑色吸附涂层。由于磷酸盐无机胶粘剂的粘结强度低，对基底的结合力较差，且其脆性较大，与被粘结物相的热膨胀系数差异较大，承受冲击载荷的性能较差，在轨期间可能会造成额外的粉尘污染，耐腐蚀性、抗冲击韧性、空间稳定性等性能均需要进一步提高。而炭黑、沸石分子筛与氰酸酯树脂等纯有机涂料合成的有机黑色吸附涂层在航天器应用期间自身可能会受到高能粒子侵蚀，自身释放有机污染气体分子。

技术实现思路

[0004]基于存在上述技术问题，本专利技术开发了一种有机无机杂化黑色分子吸附涂层，涂层具有高吸附能力和消杂散光功能，并且兼具有机涂层和无机涂层的优点，涂层自身不产生有机污染物，具有良好的结合力，能够承受航天极端环境带来的温度变化和剧烈机械振动，具有耐候性强、耐酸碱性好、阻燃耐磨、稳定性强等优势。
[0005]本专利技术要解决传统的黑色分子吸附涂层结合能力较弱，在航天器应用期间自身可能会释放气体污染分子，空间环境稳定性较差的技术问题。本专利技术开发了一种有机无机杂化的黑色吸附涂层，它具有热控和消杂散光性能，同时能解决分子污染问题。
[0006]本专利技术提供一种具有杂散光控制功能和良好吸附性能的喷涂型沸石分子吸附涂层，该涂层包括功能填料、黑色无机着色剂、粘合剂和水四部分制成的；所述功能填料由沸石粉末组成，粘合剂包括有机粘合剂和无机粘合剂两部分，有机粘合剂为有机硅树脂，无机粘合剂为胶态二氧化硅粘合剂；黑色分子吸附涂层通过喷涂工艺成型。
[0007]在本专利技术中，所述黑色分子吸附涂层的制备方法包括以下步骤：
[0008]步骤一、对沸石分子筛粉进行加热处理以排出沸石内多余水汽和CO2；
[0009]步骤二、将经过预处理沸石分子筛粉和黑色无机着色剂混合，然后将该混合粉末通过研磨充分混合；
[0010]步骤三、先将有机粘合剂和无机粘合剂混合搅拌均匀，后将研磨后的混合粉末加入其中，超声处理后得到均匀的浆液，然后干燥后球磨处理成粉末以产生黑色沸石颜料；
[0011]步骤四、将无机粘合剂、有机粘结剂和水以一定比例均匀混合，后将黑色沸石颜料引入该混合物中再置于强磁力搅拌机上搅拌以便获得均匀的喷涂液；
[0012]步骤五、先在基材上喷涂一层基材底漆以增加涂层与基材的结合力，然后将喷涂液喷涂在基材底漆层表面，对完成喷涂的涂层先在常温环境下放置一段时间，后置于烘箱中分段固化，获得黑色分子吸附涂层；
[0013]进一步地限定，步骤一中沸石分子筛粉预处理具体操作过程为：将沸石分子筛粉置于管式炉内加热，加热速率设定为：在0.5h内加热至150℃
‑
250℃，抽真空至
‑
0.1MPa后，保温3h
‑
5h，自然冷却至室温；
[0014]进一步地限定，沸石分子筛粉是FAU型(13X)和MFI型(ZSM
‑
5和silicalite
‑
1)中一种或多种以任意比例混合的粉末。
[0015]进一步地限定，沸石分子筛粉是13X型沸石分子筛粉。
[0016]进一步地限定，步骤二中的黑色着色剂是骨炭、锰铁黑、炭黑中的一种或多种以任意比例混合的粉末。
[0017]进一步地限定，研磨处理的具体操作过程为：将沸石分子筛粉和黑色无机着色剂按一定比例置于玛瑙研钵中，充分研磨混合粉末30min
‑
40min，所述的混合粉末中黑色无机着色剂和沸石分子筛粉的质量比为(0.2
‑
1)：1；
[0018]进一步限定，步骤三中有机粘合剂与无机粘合剂的质量比为0.8
‑
30，粘结剂与沸石和无机黑色着色剂混合物的质量比为(0.5
‑
30)：1，所述有机粘合剂是有机硅树脂MP50E，无机粘合剂是40％(质量)的硅溶胶，粘合剂混合搅拌时间0.5h
‑
1h，搅拌机的转速200rpm
‑
900rpm。
[0019]进一步地限定，使用超声波发生器时，调节超声波功率为1200W
‑
1500W，每超声波作用10min
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15min间歇5min
‑
10min，超声处理时间一共为30min
‑
40min。
[0020]进一步地限定，将浆液放于真空干燥箱中，设置温度80℃
‑
110℃烘干脱水20min
‑
40min变成块状固体，将块状固体置于玛瑙研钵中，充分研磨混合粉末30min
‑
40min得到沸石颜料粉末。
[0021]进一步地限定，步骤四、将无机粘合剂、有机粘结剂和水的质量比为(0.2
‑
5)：(0.2
‑
5):1，所述的无机粘合剂为硅溶胶HS
‑
30或HS
‑
40，所述的有机粘结剂为有机硅树脂MP 50E。
[0022]进一步地限定，步骤四中黑色颜料粉末与无机粘合剂的质量比为(0.5
‑
40)：1，无机粘合剂与水的质量比为(1
‑
20)：1，强磁力搅拌机的转速100rpm
‑
800rpm，搅拌时间30min
‑
60min；
[0023]步骤四中优选的：无机粘合剂是40％的硅溶胶，有机粘结剂是有机硅树脂MP50E，黑色沸石颜料、无机粘合剂、有机粘结剂、水的质量比为10:5:2:3；搅拌速
率为500rpm。
[0024]进一步限定，步骤五中基底材料为铝板、镁板、钽板或高铝硅合金板，底漆层可选用环氧基/硅溶胶体基材料；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机无机杂化黑色分子吸附涂层的制备方法，其特征在于，所述方法是通过下述步骤实现的：步骤一、对沸石分子筛粉进行加热处理以排出沸石内多余水汽和CO2；步骤二、然后与黑色无机着色剂混合，然后研磨至充分混匀，得到混合粉末；步骤三、将有机粘合剂和无机粘合剂混合，搅拌均匀，再加入步骤二获得的混合粉末，超声处理后得到均匀的浆液，干燥后研磨成粉末，得到黑色沸石颜料；步骤四、将无机粘合剂和水混合均匀，然后加入黑色沸石颜料，磁力搅拌至均匀，得到喷涂液；步骤五、在基材上刷涂一层基材底漆，然后喷涂喷涂液，完成喷涂后在常温环境下放置，分段固化，获得黑色分子吸附涂层。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤一中，加热处理是管式炉内进行的，先在0.5h内加热至150℃
‑
250℃，抽真空至
‑
0.1MPa后，保温3h
‑
5h，自然冷却至室温。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤一中，沸石分子筛粉是FAU型和MFI型中一种或多种以任意比例混合的粉末。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤一中，沸石分子筛粉是13X型沸石分子筛粉、ZSM
‑
5型沸石分子筛粉或silicalite
‑
1型沸石分子筛粉。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤二中，黑色着色剂是骨炭、锰铁黑、炭黑中的一种或多种以任意比例混合的粉末。6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，黑色无机着色剂和沸石分子筛粉的质量比为(0.2
‑
1)：1。7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤三中，有机粘合剂与...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓宏，李杨，周岩，秦伟，卢松涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学重庆研究院，
类型：发明
国别省市：