[发明专利]一种高吸收高发射率超黑分子吸附涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种高吸收高发射率超黑分子吸附涂层的制备方法，属于超黑材料技术领域。本发明解决现有以沸石分子筛为功能材料的分子污染吸附器存在重量、尺寸大及安装位置不灵活、吸收面积不够广的问题。本发明以大比表面积的炭黑和沸石粉为核，利用原子层沉积技术制备的超薄氧化物膜层为壳的功能粉体作为填料，将其与低挥发的树脂材料混合，涂覆固化后得到分子吸附涂层。该涂层的平均太阳吸收率为95％，半球发射率为91％，使表面层具有消除杂光的性能，且该涂层对邻苯二甲酸脂、有机硅氧烷、正丁烯等有机气体(VOCs)的吸附量≥17.58mg·g^‑1。该涂层具有优良空间环境适应性，可满足航天器及卫星成像系统的应用要求。

技术领域

本发明涉及一种高吸收高发射率超黑分子吸附涂层的制备方法，属于超黑材料技术领域。

背景技术

随着航天器及卫星成像系统向高性能、高可靠、长寿命方向发展，对有效载荷的精度和灵敏提出了苛刻要求。航天器在高真空环境运行时，所用粘合剂、增塑剂等材料释放的有机小分子污染物会凝结并沉积在各敏感元件的表面，尤其是敏感光学元件，影响其功能的充分发挥甚至导致失效。因此在轨分子污染防控受到了极大关注，亟需采取相应的手段和措施来减小其对敏感元件的影响。

目前，利用多孔材料对有机分子污染物进行吸附控制，是一种简单方便、低成本的有效方法。沸石分子筛含有丰富的微孔、比表面积大、具选择吸附性，且含有较多的酸位点，有一定的催化活性，已经被广泛应用于航天器的在轨污染物控制领域。但现有以沸石分子筛为功能材料的分子污染吸附器存在重量、尺寸大及安装位置不灵活、吸收面积不够广的缺点不能很好满足航天器设计要求。分子污染吸附涂层可在空间实时收集污染物，降低在轨污染的可能性，继而提高航天器的性能和寿命，因此提供一种航天器用分子吸附涂层的制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决现有以沸石分子筛为功能材料的分子污染吸附器存在重量、尺寸大及安装位置不灵活、吸收面积不够广的问题，提供一种高吸收高发射率超黑分子吸附涂层的制备方法。

一种高吸收高发射率超黑分子吸附涂层的制备方法，该方法的操作步骤如下：

步骤1，对炭黑和沸石分子筛粉进行预处理；

步骤2，将经过预处理后的炭黑和沸石分子筛混合，然后对获得的混合粉末进行球磨处理；

步骤3，将经过球磨处理后的混合粉末进行表面的金属氧化物原子层周期沉积生长，获得具有核壳结构的超黑粉体，金属氧化物原子层的膜层厚度为30-60nm，金属氧化物膜层为离散岛状分布结构；

步骤4，将树脂进行加热处理使其熔融成为液态，然后加入促进剂、偶联剂和超黑粉体，搅拌均匀后，获得喷涂稀释液；

步骤5，对步骤4获得的喷涂稀释液进行超声处理，然后将其喷涂在基材表面，并置于烘箱中固化，获得分子吸附涂层。

进一步地，炭黑的预处理操作过程为：将100-150ml浓度为95％-98％的浓硫酸和30-50ml浓度为65％-68％％的浓硝酸混合，加入粒径尺寸为30-50nm的炭黑，然后在70℃条件下，磁力搅拌冷凝回流2-5h，过滤，获得的沉淀物使用去离子水洗涤至pH为7，干燥后备用。

进一步地，沸石分子筛粉的预处理操作过程为：将沸石分子筛粉置于管式炉内加热，加热速率为：在0.5h内加热至200-300℃，抽真空至-0.1MPa后，保温2-5h，并自然冷却至室温；所述的沸石分子筛粉是X型、A型、ZSM型中一种或多种以任意比例混合；所述的沸石分子筛粉的微孔和/或介孔孔道的孔径小于20nm。

更进一步地，沸石分子筛粉为13X型沸石分子筛粉。