一种高发射热控薄膜及其制备方法与流程

本发明属于热控材料制备，涉及高发射热控薄膜及其制备方法，具体涉及一种高太阳反射率的柔性热控薄膜材料及其制备方法。

背景技术：

1、宇宙空间是高真空环境，航天器与外部空间的热交换主要以热辐射的形式进行。在空间环境中运行的航天器，因受到太阳辐射而易产生高温影响航天器内部各元器件和设备的运行，所以，航天器的结构部件或设备表面的热物理性质对辐射换热状态起着决定性的作用。热控制设计的功能就是合理地选择热控材料，组织航天器内外表面的热交换路径过程与换热量，从而使得设备和结构达到一个平衡的温度，保证各设备所处的环境温度在其操作温度工作区间内，以便各设备正常运行。

2、热控涂层是航天器热控系统的重要组成部分，覆于航天器外表面，通过自身的热物理特性太阳吸收比和半球发射率来调节卫星的表面热平衡温度，从而达到热控制目的。近几十年来，热控涂层受到了世界各航天大国的广泛重视，研制出了适用于不同轨道环境的多个系列的热控涂层。其中玻璃型二次表面镜具有较好的光学性能，但是具有一定刚性，存在难以适应复杂表面粘贴的问题。

3、现有技术中存在一种改性氧化石墨烯纳米材料增强散热薄膜，先配制氧化石墨烯、纳米氧化锌、二氧化钛、纳米陶瓷微珠、聚乙二醇的混合溶液，烧结后获得“半包覆”结构的杂化纳米材料；将杂化纳米材料、酰胺溶剂、聚偏氟乙烯配置成前驱体纺丝溶液，采用静电纺丝方法制备杂化纤维膜；经过冷压、热压加工得到柔性散热薄膜材料。然而，其材料体系与本发明不同；且石墨烯是一种偏黑色的颜料，添加在材料体系中会导致薄膜颜色偏深，导致薄膜反射率下降，达不到“太阳光反射率为80％～90％”的反射率指标。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高发射热控薄膜备方法；主要解决现有的航天器用热控涂层光学性能有限和复杂结构表面难以适应等问题，提供一种高发射热控薄膜及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明中高发射热控薄膜，按质量百分数计，是由下述原料制成的：

3、 成分 含量(％) 氟树脂 23～35 无机颜料 15～30 偶联剂 0.5～2 有机溶剂 其余

4、。

5、作为本发明的一个实施方案，所述氟树脂为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或其中几种按任意比混合。

6、进一步地限定，所述聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯是由偏氟乙烯和三氟氯乙烯按照1:0.5～1:2的摩尔比聚合反应得到。摩尔比过高改性效果不明显，摩尔比过低会导致改性比例过高，得到的改性树脂无法溶解于现有已知的溶剂。

7、进一步地限定，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯是由偏氟乙烯和六氟丙烯按照9:1～3:1的摩尔比聚合反应得到。摩尔比过高改性效果不明显，摩尔比过低会导致改性比例过高，得到的改性树脂无法溶解于现有已知的溶剂。

8、作为本发明的一个实施方案，所述无机颜料为二氧化硅、二氧化钛、氧化镁中的一种或其中几种按任意比混合。

9、进一步地限定，所述二氧化硅、二氧化钛与氧化镁的粒径均为800～3000目。颜料表面能较大，目数过大会导致颜料很难分散。目数过小导致颜料颗粒较大，实现相同质量分数下的致密均匀分布。

10、作为本发明的一个实施方案，所述偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三钾氧基硅烷中的一种或其中几种按任意比混合。

11、作为本发明的一个实施方案，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺与丙酮中的一种或其中几种按任意比混合。

12、本发明还提供一种所述高发射热控薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

13、步骤一、氟树脂溶液制备：分别称取一定量的氟树脂、偶联剂和有机溶剂混合；

14、步骤二、前驱体溶液制备：称取一定量的无机颜料加入到氟树脂溶液中，分散，制备出前驱体溶液；

15、步骤三、薄膜成型，获得热控薄膜；

16、步骤四、薄膜干燥：将热控薄膜真空干燥。

17、作为本发明的一个实施方案，步骤一中，所述混合是以200rpm～400rpm速率搅拌1h～3h。

18、作为本发明的一个实施方案，步骤二中，所述分散是以1000rpm～1500rpm的速率砂磨分散1h～3h。

19、作为本发明的一个实施方案，步骤三采用纺丝、刮涂或喷涂法获得热控薄膜。

20、作为本发明的一个实施方案，步骤三中，真空干燥的温度为100℃～200℃，干燥时间为6h～24h。

21、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

22、本发明提供了简单，具有曲面本适应的柔性高发射热控薄膜，利用本方法制备的高发射热控薄膜外观为白色，厚度为100-300μm，太阳反射率为80％～90％，半球发射率0.85～0.92，拉伸强度5～10mpa，总质损tml<1％、挥发物cvcm<0.1％，涂层经过-100-+100℃100次高低温热循环试验后，无变色、开裂、起泡等现象，光学性能稳定，基本满足航天器对高发射热控涂层的需求。

技术特征：

1.一种高发射热控薄膜，其特征在于，按质量百分数计，所述热控薄膜由以下原材料制备而成：23％～35％氟树脂、15％～30％无机颜料、0.5％～2％偶联剂，其余为有机溶剂。

2.根据权利要求1所述高发射热控薄膜，其特征在于，所述氟树脂为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或其中几种按任意比混合。

3.根据权利要求2所述高发射热控薄膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯是由偏氟乙烯和三氟氯乙烯按照1:0.5～1:2的摩尔比聚合反应得到；聚偏氟乙烯-六氟丙烯是由偏氟乙烯和六氟丙烯按照9:1～3:1的摩尔比聚合反应得到。

4.根据权利要求1所述高发射热控薄膜，其特征在于，所述无机颜料为二氧化硅、二氧化钛、氧化镁中的一种或其中几种按任意比混合。

5.根据权利要求4所述高发射热控薄膜，其特征在于，所述二氧化硅、二氧化钛、氧化镁的粒径均为800～3000目。

6.根据权利要求1所述高发射热控薄膜，其特征在于，所述偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三钾氧基硅烷中的一种或其中几种按任意比混合。

7.根据权利要求1所述高发射热控薄膜，其特征在于，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺与丙酮中的一种或其中几种按任意比混合。

8.一种如权利要求1-7中任意一项所述高发射热控薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的高发射热控薄膜的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述混合是以200rpm～400rpm速率搅拌1h～3h；步骤二中，所述分散是以1000rpm～1500rpm的速率砂磨分散1h～3h。

10.根据权利要求8所述的高发射热控薄膜的制备方法，其特征在于，步骤三中，真空干燥的温度为100℃～200℃，干燥时间为6h～24h。

技术总结本发明公开了一种高发射热控薄膜及其制备方法；所述热控薄膜的组成包括：氟树脂、无机颜料、偶联剂、有机溶剂。采用机械搅拌分散工艺得到热控薄膜制备前驱体，随后采用纺丝、干燥等成型工艺装备薄膜。本发明制备的热控薄膜外观为白色，厚度为100‑300μm，太阳光反射率为80％～90％，半球发射率0.85～0.92，拉伸强度5～10MPa，总质损TML<1％、挥发物CVCM<0.1％，涂层经过‑100‑+100℃100次高低温热循环试验后，无变色、开裂、起泡等现象，光学性能稳定，基本满足航天器对高发射热控涂层的需求。技术研发人员：韩贺祥,刘刚,徐骏,潘阳阳,高冬冬,李瑜婧,周博受保护的技术使用者：上海卫星装备研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/16