[发明专利]一种带消光漆的碳基复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种带消光漆的碳基复合材料及其制备方法和应用。所述带消光漆的碳基复合材料包括预制体、沉积碳、消光漆层、炭黑颗粒；所述预制体的外表面由网胎层A构成；所述沉积碳均匀沉积于预制体的表面和内部且完全包覆预制体的外表面；完全包覆预制体的外表面的沉积碳构成沉积碳包覆层；所述消光漆层均匀包覆在沉积碳包覆层上；所述消光漆层表面均匀分布有炭黑颗粒。本发明首先在预制体上沉积一层沉积碳，得到碳基复合材料，进行高温热处理和机加工后，在其表层涂覆一层消光漆，固化后，在200～900℃进行碳化处理，得到密度为1.0～1.2g/cm³的成品。本发明制备工艺简单，操作方便，所得材料性能优越，特别适用于用作空间光学相机的遮光罩。

技术领域

本发明涉及一种带消光漆的碳基复合材料及其制备方法和应用，属于复合材料制备与应用技术领域。

背景技术

空间遥感卫星上的遮光罩能有效遮挡主要由太阳产生的绝大部分一次杂散光，避免其直接进入望远镜系统，抵达探测器焦平面。通常要求遮光罩在可见光(杂散光)波段内的光谱反射率不超过3％。此外，遮光罩材料在空间环境中的稳定性也是影响成像质量的重要因素。遮光罩组件必须由高模量和高热导的材料制造，才能满足系统的热性能要求、质量要求和刚度性能要求。制造遮光罩的材料主要有铝合金和碳纤维复合材料两种。碳纤维复合材料由于具有密度低、比强度和比模量高、高温稳定性和阻尼减震性能好等优异特点，同原有的金属遮光罩材料相比，更适合应用到高灵敏度、高稳定性的遮光罩材料领域中。

增强体为高性能纤维、基体为树脂的复合材料已成为大视场空间光学相机遮光罩的重要先进复合材料，其中占主导地位的是碳纤维复合材料(CFRP)、芳纶纤维复合材料(AFRP)和采用CFRP或AFRP作为蒙皮的蜂窝夹层结构。

然而从复合材料在大视场空间光学相机遮光罩中的实际应用情况来看，复合材料虽可替代传统的金属材料并满足型号产品需求，但随着空间遥感器技术的不断进步，一些由于技术积累不足，其在性能、设计、制造这些问题产生的影响正逐步凸显出来。例如采用轻量化的碳纤/环氧树脂基复合材料制造遮光罩，明显降低了空间光学相机的质量，但其在真空条件下会有水、吸附性气体、溶剂以及低分子量添加剂等析出，引起质量损失，并会污染光学元器件的表面，同时由于放气后碳纤维复合材料的性能可能会发生微小的变化从而使光学元件之间的相对位置关系发生变化，均会降低成像质量。

随着空间遥感器的功能和性能要求更加趋于复杂和多元化，轻量化、高可靠性和长服役寿命已经成为遮光罩技术的发展趋势，因此亟待发展轻质、光谱反射率低、稳定性好和使用寿命长的新材料来满足遮光罩的发展需求。

本发明针对现有遮光罩材料存在的不足之处，提供一种带消光漆的碳基复合材料及其制备方法和应用。

本发明一种带消光漆的碳基复合材料；所述带消光漆的碳基复合材料包括预制体、沉积碳、消光漆层、炭黑颗粒；所述预制体由骨架层和网胎层A构成；所述沉积碳均匀沉积于预制体的表面和内部且完全包覆预制体的外表面；所述预制体的外表面由网胎层A构成；完全包覆预制体的外表面的沉积碳构成沉积碳包覆层；所述消光漆层均匀包覆在沉积碳包覆层上；所述消光漆层表面均匀分布有炭黑颗粒。

本发明一种带消光漆的碳基复合材料；所述带消光漆的碳基复合材料的密度为1.0～1.2g/cm³；所述预制体、沉积碳构成碳基复合材料骨架层；所述碳基复合材料骨架层的密度为0.8～1.0g/cm³。在应用时，带消光漆的碳基复合材料的密度是必须大于碳基复合材料骨架层密度。

本发明一种带消光漆的碳基复合材料；所述消光漆层的厚度为0.1～0.9mm。

本发明一种带消光漆的碳基复合材料；所述炭黑颗粒的粒度为0.1～1.5μm。

步骤一