改性ZnO基有机热控白漆的合成与表征

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热控涂层作为航天器热控系统的重要组成部分,在航天器上具有广泛的应用。有机热控白漆具有许多优良的性质,但是其长期空间稳定性方面尚有提升空间,因此,研究长寿命的有机热控白漆对长寿命航天器就具有重要的意义。
本文以国产甲基封端有机硅树脂、进口苯基封端有机硅树脂,ZnO及改性ZnO粉为主要原料,探讨新型改性ZnO有机热控白漆的合成工艺。并用90keV质子辐照,研究了上述ZnO有机白漆的辐照损伤机理。 试验结果表明,以国产甲基封端硅树脂为粘结剂,自制改性助剂及改性ZnO粉为主要原料制备的改性ZnO基有机热控白漆,具有最佳的综合性能和辐照稳定性。
质子辐照前后的分析、测试结果表明,以国产甲基封端硅树脂和改性ZnO粉合成的有机热控白漆,不但具有良好的漆膜硬度、基体附着力等工艺性能,而且具有优良的初始光学性能(αs≤0.2)和耐辐照稳定性。改性ZnO基热控白漆在90keV质子辐照5×10~(15)cm~(-2)注量后,α_s退化为0.12,相较于传统ZnO白漆,稳定性提高了50%左右。紫外-可见-近红外光谱、FTIR光谱及PL光谱分析表明,ZnO颜料辐照下产生缺陷是ZnO有机硅树脂热控白漆性能退化的主要原因。
改性ZnO粉能够有效减少氧空位,锌填隙等辐照缺陷的种类和数量,不仅提高了ZnO粉的质子辐照稳定性,同时有效降低了涂层体系中吸附氧含量,从而减少粘结剂中化学键的破坏程度。
本论文在三因素三水平正交试验和ZnO颜料临界体积浓度的计算基础上,最终确定了改性ZnO有机白漆的最佳合成工艺。