【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器，具体涉及一种用于碳厚膜原子氧传感器的碳浆料及其制备方法。
技术介绍
1、原子氧是低地球轨道空间大气环境的重要组成部分，由于其具有较高的能量(约5ev)和大的数密度，在长期作用下，将对低地球轨道航天器表面材料产生严重的化学剥蚀效应，导致材料性能退化或失效，从而对航天器的性能产生影响。因此，开展空间原子氧环境研究与探测非常必要。
2、在质谱分析、质损测试、化学热探测、薄膜测厚、半导体探测及电阻分析等众多原子氧探测方法中，电阻分析法具有成本低、探测器质量轻、功耗低，可测量原子氧积分通量(通量密度)，电路简单等特点，在空间原子氧探测中得到了广泛应用。
3、电阻分析法的工作原理是：以对原子氧敏感的导电膜作为传感器，导电膜在原子氧的作用下厚度变薄，电阻变大，且传感器电阻变化量与导电膜接受的累积原子氧通量呈线性相关，经标定后，通过测量传感器在原子氧作用下的实时电阻，即可获得原子氧的累积通量。常用的导电膜材料包括银膜、锇膜和碳膜。银膜与原子氧反应生成固态氧化物，阻碍原子氧与内层银膜继续反应，使用寿命短；锇膜与原子氧反应生成的四氧化锇有毒性，没有得到推广利用；碳膜与原子氧反应生成气态物质，被广泛采用作为原子氧导电膜。
4、基于碳膜厚度，目前碳膜原子氧传感器可分为厚膜原子氧传感器和薄膜原子氧传感器，二者的区别在于：一是，厚度不同，厚膜一般是指碳膜厚度范围为1μm到200μm，而薄膜一般在几百nm；二是，加工工艺不同，薄膜原子氧传感器可通过磁控溅射或等离子溅射沉积等工艺制备，而厚膜原子氧传感器
5、目前，国外虽有研制出碳膜厚度达28μm的碳膜原子氧传感器，但其在原子氧作用下的性能表现并不是很理想(见附图4)，即在原子氧作用下，其电阻相对变化量r0/r随原子氧通量f的变化曲线并没有呈现出良好的线性关系。而国内尚没有研制出性能较为理想的碳厚膜原子氧传感器，与国外相比，国内在该方面的研究和应用还存在较大差距。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中难以获得碳厚膜且性能良好的原子氧传感器，满足对长寿命和在轨长时间原子氧探测作业的原子氧传感器的需求，从而提供一种用于碳厚膜原子氧传感器的碳浆料及其制备方法与应用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种用于碳厚膜原子氧传感器的碳浆料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1，制备中间体a：将氯醋树脂与二羧酸酯按照重量比1:1混合，在50～80℃下加热并搅拌，完全溶解后，停止加热和搅拌，静置备用；
5、步骤2，制备中间体b：将聚酯树脂与二羧酸酯按照重量比1:1混合，在50～80℃下加热并搅拌，完全溶解后，停止加热和搅拌，静置备用；
6、步骤3，按重量比计配制以下组分：所述中间体a 30％～50％、所述中间体b 5％～15％、导电碳粉a 0～6％、导电碳粉b 0～6％、偶联剂0.1％～0.5％、二羧酸酯10％～40％；
7、步骤4，采用双行星动力混合机对配制的组分充分混合，自转速度为800～1500r/min，公转速度为10～20r/min，冷却目标温度为20～25℃，混合时间为30～60min；
8、步骤5，采用三辊研磨机，以50～60hz频率研磨15～30次；
9、步骤6，用150～400目的筛网进行过滤和真空脱泡，得到碳浆料。
10、进一步地，步骤1中，所述氯醋树脂采用氯乙烯与醋酸乙烯在引发剂作用下共聚制备而得。
11、进一步地，步骤3中，所述导电碳粉a的导电性能为10ω～1kω，所述导电碳粉b的导电性能为1kω～10mω。
12、进一步地，步骤3中，通过调整所述导电碳粉a和所述导电碳粉b的重量比，可以调节所述碳浆料的方阻。
13、根据一种优选实施方式，所述导电碳粉a为导电碳黑ecp-600jd，所述导电碳粉b为导电碳黑ec-300j。
14、根据一种优选实施方式，所述导电碳粉a与所述导电碳粉b的重量比为1:1。
15、根据一种优选实施方式，偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
16、第二方面，本专利技术提供一种用于碳厚膜原子氧传感器的碳浆料，其由所述制备方法制备得到。
17、进一步地，所述碳浆料的的硬度＞7h，附着力＞4b，粘度为15～40pa·s，电阻老化变化率＜5％。
18、第三方面，本专利技术提供所述碳浆料在制备碳厚膜原子氧传感器中的应用。
19、进一步地，使用所述碳浆料，采用丝网印刷工艺制备碳厚膜原子氧传感器，所述碳厚膜原子氧传感器的碳膜厚度达3-200μm。
20、本专利技术技术方案，具有如下优点：
21、本专利技术提供一种用于碳厚膜原子氧传感器的碳浆料，由氯醋树脂、聚酯树脂、二羧酸酯和导电碳粉等制备而得。由氯醋树脂与二羧酸酯共聚制备的中间体a属于酯类高分子化合物，粘度低、溶解性好，有利于碳粉在其中的均匀分布，增加碳粉对基材的附着力，提高碳膜导电性能的一致性。此外还具有流动性好，易于丝网印刷的特点。聚酯树脂与二羧酸酯制备的中间体b属于酯类高分子化合物，可以使制备的碳膜具备较好的柔韧性和加工性能，使碳膜具备更好的化学稳定性，在与原子氧作用时具备稳定、一致的反应速率，提高碳膜的化学性能。本专利技术采用二种导电能力差异较大的导电碳粉的组合，通过调整这二种导电碳粉的重量比例，可以调节碳浆料的方阻，从而达到调控碳浆料电阻的目的。
22、本专利技术碳浆料的硬度＞7h，附着力＞4b，粘度为15～40pa·s，电阻老化变化率＜5％。利用该碳浆料，通过丝网印刷工艺可以制备碳膜厚度达3～200μm的碳厚膜原子氧传感器。根据地面原子氧模拟测试结果显示，利用该碳浆料制备的碳厚膜原子氧传感器，其电阻相对变化量与传感器接受的累积原子氧通量间具有良好的线性关系，即，对原子氧作用的响应特性良好，从而对原子氧通量的测试准确性高，可满足对原子氧通量的探测和测量需求。
23、本专利技术解决了碳厚膜原子氧传感器制备的工艺和流程问题，提高碳膜的均匀性、稳定性和可印刷性，具有工艺简单、所需原料种类少、环境污染小、稳定性好等特点，可实现大批量制作，且确保不同批次之间的差别较小。本专利技术制备的碳厚膜原子氧传感器性能佳，原子氧通量测试结果准确性高，且使用寿命长，更适用于在轨长时间原子氧探测和测量应用。
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1.一种用于碳厚膜原子氧传感器的碳浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于，所述步骤1中，所述氯醋树脂采用氯乙烯与醋酸乙烯在引发剂作用下共聚制备而得。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于，所述步骤3中，所述导电碳粉A的导电性能为10Ω～1kΩ，所述导电碳粉B的导电性能为1kΩ～10MΩ，通过调整所述导电碳粉A和所述导电碳粉B的重量比，可以调节所述碳浆料的方阻，所述导电碳粉A与所述导电碳粉B的重量比优选的为1:1。
4.一种用于碳厚膜原子氧传感器的碳浆料，其特征在于，采用根据权利要求1至3任一项所述的方法制备得到。
5.根据权利要求4所述的用于碳厚膜原子氧传感器的碳浆料，其特征在于，所述碳浆料的硬度＞7H，附着力＞4B，粘度为15～40Pa·s，电阻老化变化率＜5％。
6.根据权利要求1至5任一项所述的碳浆料在制备碳厚膜原子氧传感器中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述碳厚膜原子氧传感器通过丝网印刷工艺制备，所述碳厚膜原子氧传感器的碳
...【技术特征摘要】
1.一种用于碳厚膜原子氧传感器的碳浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于，所述步骤1中，所述氯醋树脂采用氯乙烯与醋酸乙烯在引发剂作用下共聚制备而得。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于，所述步骤3中，所述导电碳粉a的导电性能为10ω～1kω，所述导电碳粉b的导电性能为1kω～10mω，通过调整所述导电碳粉a和所述导电碳粉b的重量比，可以调节所述碳浆料的方阻，所述导电碳粉a与所述导电碳粉b的重量比优选的为1:1。
【专利技术属性】
技术研发人员：把得东，张志斌，王鹢，任希，郭兴，张剑锋，冯展祖，柳青，庄建宏，田海，贺援际，赵伟利，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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