Состав терморегулирующего покрытия

Предложенный состав терморегулирующего покрытия относится к области материаловедения и может быть использован в системах пассивного терморегулирования космических аппаратов. Состав покрытия включает калий метасиликат с модулем не менее 4,5 при плотности 1,185-1,195 г/мл, дистиллированную воду, цирконий (IV) оксид модифицированный особой чистоты по ТУ 2611-269-00209792-2001 в качестве пигмента при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: цирконий (IV) оксид модифицированный 33-53, указанный калий метасиликат 24-30, дистиллированная вода 23-37. Технический результат изобретения: предложенное покрытие позволяет повысить радиационную стойкость к ультрафиолетовому излучению и снизить начальное значение коэффициента поглощения солнечной радиации при сохранении максимального значения излучательной способности. 4 табл.

 

Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к терморегулирующим покрытиям класса “солнечные отражатели” с повышенной стойкостью к воздействию ультрафиолетовой радиации.

Известны терморегулирующие покрытия (ТРП), представляющие собой композиции из минерального наполнителя - цинк оксид ортотитанат цинка, алюминий оксид и связующего - калий метасиликат раствор с модулем не менее 4,5, с модулем 3,2-3,5 (жидкое стекло калиевое) или жидкое натриевое стекло [1].

Наиболее близким к предложенному покрытию по технической сущности является терморегулирующее покрытие TP-CО-2, аналогичное описанным выше, которое содержит следующие ингредиенты: цинк оксид “особо чистый” (ос.ч.) 14-2, калий метасиликат раствор с модулем не менее 4,5 и дистиллированную воду [2].

Известное и вышеописанное покрытие обладает сравнительно низкой радиационной стойкостью к ультрафиолетовому излучению, высоким начальным значением коэффициента поглощения солнечной радиации As.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение радиационной стойкости к ультрафиолетовому излучению, снижение начального значения коэффициента поглощения солнечной радиации As при сохранении максимального значения излучательной способности (ε ).

Поставленная задача достигается тем, что в известное покрытие, включающее калий метасиликат с модулем не менее 4,5 при плотности 1,185-1,195 г/мл и дистиллированную воду, введен в качестве пигмента цирконий (IV) оксид модифицированный особой чистоты по ТУ 2611-269-00209792-2001 при следующем соотношении ингредиентов (масс.%):

цирконий (IV) оксид модифицированный 33-53

указанный калий метасиликат 24-30

дистиллированная вода 23-37

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав терморегулирующего покрытия отличается от известного введением нового компонента, а именно циркония (IV) оксида модифицированного квалификации “ос.ч.7-4” по ТУ 2611-269-00209792-2001. Модификатор - кремневая кислота водная. Массовая доля модификатора - 2%. В таблице 2 приведены варианты исследованных модификаторов для пигмента циркония (IV) оксида.

Таблица 2
		Модификаторы, масс.%
Значения коэффициента солнечного поглощения, А x S	1% SiQ2	4% H2 SiO3	2% H2 SiO3	4% H2SiO3 +2%H2SiO2	4% H2 SiO3 +2% H2SiO2
1	As начальное	0,15	0,13	0,13	0,15	0,15
2	As конечное за 3 года эксплуатации	0,28	0,22	0,17	0,24	0,24
3	Деградация, Δ AS	0,13	0,09	0,04	0,09	0,09
Примечание. х - значения коэффициентов получены на образцах с покрытием ТР-СО-ЦМ на основе пигмента - циркония (IV) оксида, модифицированного приведенными в таблице модификаторами.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены пять композиций, содержащих ингредиенты в следующих количествах (смотри таблицу 3):

Таблица 3
№композиции ТРП	Ингредиенты композиций ТРП, в масс.%
Цирконий (IV) оксид модифицированный	Калий метасиликат с модулем не более 4,5	Дистиллированная вода
1	32	31,5	37,5
2	33	30	37
3	45	27	28
4	53	24	23
5	54	23,5	22,5

Покрытие получали следующим образом. Сначала готовили шликер. Для этого цирконий (IV) оксид модифицированный перетирали в шаровой мельнице 3-4 часа. Далее к пигменту добавляли дистиллированную воду и перетирали еще 3 часа. Затем добавляли калий метасиликат с модулем не менее 4,5 при плотности 1,185-1,195 г/мл и продолжали перемешивание в шаровой мельнице еще 2 часа. После этого шликер наносили на подготовленную поверхность в 2-3 слоя методом пневматического распыления. Полученные таким образом образцы терморегулирующего покрытия имели характеристики, которые приведены в таблице 4.

Таблица 4
№композиции ТРП	Толщина, мкм	Адгезия по ГОСТ 15140-78, балл	Начальные значения ТРХ	Аs конечное за 3 года эксплуатации
Аs, не более	ε , не менее
1	160-170	1	0,13-0,14	0,92	0,22-0,23
2	150-170	1	0,12-0,13	0,93	0,19-0,22
3	140-160	1	0,12-0,13	0,94	0,19-0,22
4	150-170	1	0,12-0,13	0,94	0,19-0,22
5	140-160	2	0,13-0,14	0,92	0,20-0,23

Как видно из таблиц 1 и 4, для терморегулирующего покрытия класса “солнечные отражатели” предлагаемого состава достигнута высока стабильность терморадиационных характеристик в условиях эксплуатации - Δ А_s≤0,10 вместо Δ А_s≤0,20, снижен начальный коэффициент поглощения солнечной радиации от Δ А_s≤0,19-0,21 до А_s≤0,12-0,13.

Использование заявляемого изобретения позволит:

- обеспечить высокую надежность функционирования систем пассивного терморегулирования;

- увеличить сроки эксплуатации изделий.

Литература

1. ОСТ 92-1000-90. Покрытия силикатные терморегулирующие. Технические условия.

2. ОСТ 92-1001-90. Покрытия силикатные терморегулирующие. Типовые технологические процессы нанесения.

Состав терморегулирующего покрытия, включающий калий метасиликат с модулем не менее 4,5 при плотности 1,185-1,195 г/мл и дистиллированную воду, отличающийся тем, что в него введен в качестве пигмента цирконий (IV) оксид модифицированный особой чистоты по ТУ 2611-269-00209792-2001 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Цирконий (IV) оксид модифицированный 33-53

Указанный калий метасиликат 24-30

Дистиллированная вода 23-37