Оценка начальных оптических коэффициентов черных пигментов и наполнителей для терморегулирующих покрытий класса «Истинный поглотитель»

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

10−20 °С ниже температуры окончания инверсии фаз. При инверсии фаз и формировании прямой эмульсии все ПАВ находились в жидком состоянии, вязкость системы была низкой, поэтому происходило формирование капель масла нанометрового размера. Дальнейшее охлаждение системы приводило к затвердеванию адсорбционного слоя на поверхности капель масла, что препятствовало их коалесценции. В эмульсиях, стабилизированных ПАВ с более низкой температурой плавления, протекала коалесценция, поэтому размер капель внутренней фазы был более высоким.
УДК 667. 6+620. 197. 6
12 1 2 В. Н. Страполова, Е. В. Юртов, Л. В. Киселева, А. Г Мурадова
1 ОАО «Композит», г. Королев, Московской области, Россия
2 РХТУ им. Д. И. Менделеева, г. Москва, Россия
ОЦЕНКА НАЧАЛЬНЫХ ОПТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЧЕРНЫХ ПИГМЕНТОВ И НАПОЛНИТЕЛЕЙ ДЛЯ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ КЛАССА «ИСТИННЫЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ»
Оценивался начальный коэффициент солнечного излучения, а черных пигментов и наполнителей, в т. ч. наночастиц для применения их в составе рецептур высоконаполненных эмалей для терморегулирующих покрытий класса «истинный поглотитель»
Initial solar absorbtance а* of black pigments and fillers, including the nanoparticle applying in high-filled enamels for & quot-true absorber& quot- thermal control coating was estimated
Терморегулирующие покрытия (ТРП) на внешней поверхности космического аппарата предназначаются для поддержания определенного теплового режима объекта за счет установления баланса между энергией, поглощаемой из окружающей среды, а также выделяемой внутренними источниками теплоты, и энергией, излучаемой его поверхностью в окружающую среду. ТРП принято характеризовать двумя основными оптическими параметрами: коэффициент поглощения солнечного излучения as- коэффициент теплового излучения (черноты) 8. По этим параметрам все ТРП делятся на четыре класса:
«солнечный отражатель» (as ^ 0, 8 ^ 1) —
«истинный отражатель» (as ^ 0, 8 ^ 0) —
«солнечный поглотитель» (as ^ 1, 8 ^ 0) —
«истинный поглотитель» (as ^ 1, 8 ^ 1).
ТРП класса «истинный поглотитель» («ИП») в конструкциях космических аппаратов (КА) применяются:
— на поверхности оптических приборов, обеспечивая высокое поглощение излучения Солнца и высокую излучательную способность (приемники излучений, модели абсолютно черного тела (АЧТ) —
— для оправ линз, бленд и тубусов оптических приборов (фотоаппараты, телескопы, сканеры земной поверхности) —
— на наружных поверхностях радиаторов-нагревателей систем терморегурования КА. Современные разрабатываемые ТРП класса «истинные поглотители» должны
иметь:
— стабильный коэффициент поглощения солнечного излучения as & gt- 0,96-
— стабильный коэффициент теплового излучения 8 & gt- 0,95-
— удельное объемное электрическое сопротивление Pv & lt- 106 Омм. -
— газовыделение по ГОСТ Р 50 109−92:
— общая потеря массы покрытия (ОПМ) & lt- 1,0%-
— содержание летучих конденсирующих веществ & lt- 0,1%-
— адгезию покрытия (по ГОСТ 15 140, метод решетчатых надрезов 4), не более 2 балла.
Задача создания радиационно-стойких ТРП может решаться использованием новых химических соединений в качестве связующих и пигментов при разработке рецептур эмалей для получения покрытий. Известно, что для обеспечения оптических характеристик ТРП класса «ИП» необходимо использовать пигменты черного цвета, в том числе и наночастицы.
Проведена оценка начальных оптических характеристик черных пигментов и наполнителей, которые могут обеспечить покрытию требуемые начальные оптические характеристики. Образцы для определения коэффициента поглощения солнечного излучения отобранных пигментов представлены в двух видах: спрессованные в таблетки и в насыпном виде на ТРП с известным значением коэффициента поглощения солнечного излучения. Оптические измерения характеристик образцов таблеток пигментов, проводились на спектрофотометре. Коэффициент поглощения солнечного излучения порошков определялся прикладыванием измерительной головки фотометра ФМ-59М.
Значения начальных коэффициентов поглощения солнечного излучения приведены в таблицах 1 и 2.
Табл.1 Результаты измерения коэффициента поглощения солнечного излучения а8 образцов черных пигментов, спрессованных в таблетки
Пигмент в таблетках а5
MoN+пигмент Fe2O3 0,969
SnO+пигмент Fe2O3 0,928
РгбО" наночастицы 0,856
С03О4 0,958
Fe2Oз 0,985
сажа RuBtyp FW 171 0,993
сажа УМ-76 0,984
черный термостойкий пигмент 0,970
СиСг2О4 Со! оигр!ех 0,944
Требованиям по а.- (& gt- 0,96) удовлетворяет ограниченный набор черных пигментов: сажи, оксид железа Fe2O3 и MoN+пигмент Fe2O3, черный термостойкий пигмент, на верхнем пределе Со304. Остальные образцы имеют начальные оптические характеристики ниже требуемых.
Табл.2 Результаты измерения коэффициента поглощения солнечного излучения а8 образцов черных пигментов и наночастиц в насыпном виде (подложка ТРП АК-512 черное, а8=0,96)
Пигмент в насыпном виде а5
наночастицы Си (40 нм) 0,962
наночастицы № (70 нм) 0,992
наночастицы Си (70 нм) 0,978
наночастицы Fe (70 нм) 0,990
наночастицы Со (70 нм) 0,970
наночастицы оксида железа (25 нм) 0,975
Все образцы пигментов в насыпном виде удовлетворяют требованиям по а.- (& gt-
0,96). Однако при введении пигментов в связующее, значение коэффициента а.- ТРП снижается. Если у пигмента коэффициент поглощения солнечного излучения находиться в диапазоне 0,98 — 0,99, то у ТРП на его основе он составляет 0,95.
Оценено влияние наночастиц оксида железа на изменение а.- сополимера АС. Для изготовления модифицированной композиции получены образцы наночастиц оксида железа в сухом виде.
Введение и перемешивание наночастиц в пленкообразующем проводилось с помощью ультразвукового диспергатора УЗДН-А.
Композиции наносится на образцы из алюминиевого сплава методом пневматического распыления. Температура нанесения и сушки покрытия составляет от 180 до 250С.
Толщина ТРП класса «истинный поглотитель» составляет 80 — 100 мкм, при такой толщине покрытие имеет максимально высокие оптические коэффициенты. На графике 1 представлена зависимость коэффициента поглощения солнечного излучения а.- покрытия модифицированного наночастицами оксида железа сополимера АС от толщины. Введение в раствор менее 0,001 в.ч. наночастиц оксида железа увеличивает а.- покрытия сополимера АС по сравнению с немодифицированным наночастицами сополимером. Введение в композицию наночастиц более чем 0,001 в.ч. не влияет на увеличение а. покрытия.
¦ сополимер АС+наночастицы оксида железа
сополимер АС
8 а я
«Я О ® 2 * И Ч t в
О
О * ё В §
¦& amp- и
¦в- Е
п? о о § и
0,65
0,6
0,55
0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
20
40
60
80
100
120
140
толщина покрытия, мкм
0
Рис. 1. Зависимость коэффициента поглощения солнечного излучения а8 сополимера АС модифицированного наночастицами оксида железа и сополимера АС без модификации
Для создания рецептур высоконаполненных эмалей для ТРП «истинный поглотитель» в качестве пигментов выбраны сажа, черный термостойкий пигмент смешанных фазовых оксидов железа, меди, марганца, кобальта (шпинель) и наночастицы оксида железа. В качестве связующего выбран органорастворимый раствор сополимера АС, обладающий высокой радиационной стойкостью.
Библиографический список
1. М. М. Гуревич, Э. Ф. Ицко, М. М. Середенко Оптические свойства лакокрасочных покрытий. С-Пб.: Профессия, 2010. — 220 с.
2. Сборник научных трудов НИИТЭХИМ, Москва, 1986 г.
3. В. Фреймаг, Д. Стойе Краски, покрытия и растворители, С-Пб.: Профессия, 2007 — 528 с.
4. Т. В. Калининская, А. С. Дринберг, Э. Ф. Ицко Нанотехнологии. Применение в лакокрасочной промышленности. М. :ООО «Издательство «ЛКМ-Пресс», 2011 г. — 184 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой