一种核壳结构颜料制造技术

本发明专利技术涉及一种核壳结构颜料

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构颜料Zn2SiO4@SiO2粉体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种低比值
、
抗紫外辐照的核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体及其制备方法和应用，属于航天器用热控涂层领域
。

技术介绍

[0002]航天器在空间经历特殊的热环境，向阳面和背阴面高达数百度的温差使航天器必须进行热设计与控制
。
其表面温度除了空间辐射源的强度和轨道参数这些因素外，正比于它表面材料的太阳吸收
/
辐射比的
1/4
次方
。
随着电子芯片的集成化，器件温度在
70
～
80℃
水平上每增加
1℃
，可靠性就会下降5％，对航天器在空间环境中的热设计提出了更加苛刻的要求
。
因此，尽可能低的太阳吸收
/
辐射比的热控涂层能更有效的保证航天器处于正常的工作温度范围
。
[0003]除了以上低比值的要求外，热控涂层的空间稳定性是另外一个关键的性能指标，决定着航天器在轨运行的可靠性和使用寿命，通常用太阳吸收的变化量来作为描述稳定性的参数
。
假设涂层的太阳吸收从初始值
0.21
增加到
0.48
，经计算
(
正面垂直照射，背面绝热，辐射率不变，为
0.92)
，航天器表面温度从
271.7K
到
334K
，温差高达<br/>62.3K
，因此涂层性能的退化严重制约航天器的使用寿命和热控制
。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种低比值
、
抗紫外辐照的核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体及其制备方法和应用
。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体，包括
Zn2SiO4颗粒以及分布
Zn2SiO4颗粒表面的
SiO2层；优选地，所述
SiO2层为非晶相
SiO2。
[0006]较佳的，所述
Zn2SiO4颗粒的粒径为
50nm
～2μ
m。
[0007]较佳的，所述
SiO2层的厚度为
16
～
37nm。
[0008]第二方面，本专利技术提供了一种核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体的制备方法，包括：
(1)
将
Zn2SiO4粉体加入无水乙醇和水的混合溶液中，先加入氨水和球磨珠进行球磨处理，再加入
TEOS
继续二次球磨处理，得到悬浮溶液；
(2)
将所得悬浮溶液经过离心
、
干燥和热处理，得到核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体
。
[0009]较佳的，所述
Zn2SiO4粉体的平均粒径为
50nm
～2μ
m
；所述无水乙醇和水的混合溶液中无水乙醇的体积比为
60
～
95
％，优选为
90
％；所述无水乙醇
、
正硅酸乙酯
、
氨水的纯度皆为优级纯
。
[0010]较佳的，所述球磨处理的转速为
20
～
50r/
分钟，球磨处理的总时间为2～5小时；所述
TEOS
的体积和
Zn2SiO4粉体质量的比值为1～
4mL/g。
[0011]较佳的，所述离心的速率为
3000
～
7000r/
分钟，离心时间为3～
10
分钟
。
[0012]较佳的，所述干燥温度为
40
～
120℃
，时间为2～
12
小时
。
[0013]较佳的，所述热处理温度为
900
～
1100℃、
优选为
1000℃
，烧结的时间为1～3小时；优选热处理的升温速率为3～
10℃/
分钟
。
[0014]第三方面，本专利技术提供了一种核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2基热控涂层，包括：上述核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体和无机粘结剂；所述核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2基热控涂层中核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体的含量为
30
～
60wt
％；优选地，所述无机粘结剂选自硅酸钾或硅酸钠中的至少一种
。
[0015]较佳的，所述核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2基热控涂层的总厚度为
120
～
200
μ
m。
[0016]较佳的，所述核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2基热控涂层形成在基体材料表面，所述基体材料包括
Al
合金
、Cu
合金
、
钛合金
、
不锈钢和
SiC
基复合材料中的一种
。
[0017]第四方面，本专利技术提供了一种核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2基热控涂层的制备方法，包括：
(1)
将核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体
、
无机粘结剂和水混合均匀，形成涂层浆料；
(2)
将所得涂层浆料喷涂在打磨处理后的基体材料表面，再经干燥处理，得到核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2基热控涂层
。
[0018]较佳的，所述涂层浆料中核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2的质量百分比为
30
～
60
％，无机粘结剂的质量百分比为
30
～
60
％，余量为水
。
[0019]有益效果：
(1)
本专利技术中，核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2具有低的太阳吸收
(0.04
～
0.09)
和高的发射率
(0.93)
，具有更强的散热能力
。
相较于
Zn2SiO4颜料，壳层
SiO2结构可充当缓冲层，降低空间辐照源与内核颜料的相互作用，紫外辐照稳定性显著提高；
(2)
本专利技术的制备工艺简便易行，设备要求简单，原料为易得的商业原料，所制备的核壳结构颜料可小规模批次生产
。
附图说明
[0020]图1为原料
Zn2SiO4粉体的
XRD
图谱；图2为实施例1所制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体，其特征在于，包括
Zn2SiO4颗粒以及分布
Zn2SiO4颗粒表面的
SiO2层；优选地，所述
Zn2SiO4颗粒的粒径为
50 nm
～2μ
m
；优选地，所述
SiO2层的厚度为
16
～
37 nm
；优选地，所述
SiO2层为非晶相
SiO2。2.
一种如权利要求1所述的核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体的制备方法，其特征在于，包括：（1）将
Zn2SiO4粉体加入无水乙醇和水的混合溶液中，先加入氨水和球磨珠进行球磨处理，再加入
TEOS
继续二次球磨处理，得到悬浮溶液；（2）将所得悬浮溶液经过离心
、
干燥和热处理，得到核壳结构颜料
Zn2SiO4@SiO2粉体
。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述
Zn2SiO4粉体的平均粒径为
50 nm
～2μ
m
；所述无水乙醇和水的混合溶液中无水乙醇的体积比为
60
～
95%
，优选为
90%
；所述无水乙醇
、
正硅酸乙酯
、
氨水的纯度皆为优级纯
。4.
根据权利要求2或3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述球磨处理的转速为
20
～
50 r/
分钟，球磨处理的总时间为2～5小时；所述
TEOS
的体积和
Zn2SiO4粉体质量的比值为1～
4 mL/g。5.
根据权利要求2‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述离心的速率为
3000
～
7000 r/
分钟，离心时间为3～
10
分钟；所述干燥温度为
40
～
120℃
，时间为2～
12
小时；所述热处理温度为
900<...

【专利技术属性】
技术研发人员：于云，陈俊鸽，于洋，冯爱虎，米乐，宋力昕，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：