[发明专利]一种低出气率抗静电光学吸收涂层及其制备方法

说明书

本发明属于光学吸收涂层技术领域，公开了一种低出气率抗静电光学吸收涂层的制备方法，过程依次为：制备底涂分散液、制备底涂、制备面涂悬浮液、制备面涂、涂层热处理。本发明采用以碳材料为主的非聚合物反应体系，具有无分解物、无游离小分子产生等特点，消除来自涂层材料组分的出气污染；采用高疏水性的硅氧烷封闭碳材料中亲水性官能团，大幅减少涂层对水气等环境气体的吸附量；同时，该涂层具有较好的抗静电性能，能满足特定空间环境的应用需求。

技术领域

本发明属于光学吸收涂层技术领域，涉及一种低出气率抗静电光学吸收涂层及其制备方法。

背景技术

光学吸收涂层是广泛用于空间载荷系统中的功能性涂层，在杂散光抑制、热辐射控制、黑体定标等领域具有重要作用。这些涂层主要由聚合物等非金属材料制备而成，当处于空间真空环境时，由于外部气压降低，涂层内外部浓度平衡被打破，涂层内部和表面某些物质会发生扩散、蒸发、升华等过程而脱离表面，产生出气现象，这些逸出的小分子进一步凝结或沉积在空间载荷系统中的光学镜头、热辐射材料、热控材料等敏感器件表面上，产生污染效应，导致系统功能降低甚至失效。涂层在空间真空环境下的总质量损失(TML)、可凝挥发物(CVCM)以及水蒸气回吸量(WVR)等指标是判断其出气污染的主要指标。用于航天器等空间载荷的涂层材料一般要求TML1％、 CVCM0.1％。其中，空间光学载荷系统和低温红外系统对于涂层出气污染控制的要求更为苛刻，污染物会使光学系统的信号强度减少，信噪比下降，而低温光学载荷的表面更易凝结污染物，严重降低系统可靠性和使用寿命，因此，一般要求涂层CVCM0.01％。现有的以 Z306、E51等为代表的商业化涂层均难以实现较好的可凝挥发物污染控制，导致光学系统性能衰减10％以上，有的甚至超过30％。现阶段，随着应用卫星技术的不断发展，对出气污染源的控制提出了更为严格的要求，也越来越受到空间飞行器设计和研制部门的重视，制备低出气率的光学涂层需要进一步的探索。

研究发现，在空间真空环境下，涂层内部和表面逸出的小分子源主要包括三类：涂层吸附的水气、氧气、氮气、二氧化碳等气体；涂层材料中某些成分 发生缓慢分解产生的小分子；涂层组分中未聚合反应完全的游离小分子。因此，抑制这些逸出小分子的产生就成了解决涂层出气污染的关键问题。

发明内容

(一)发明目的

为解决现有技术中所提出的三类出气源的抑制问题，本发明提供一种低出气率抗静电光学吸收涂层及其制备方法，该方法采用以碳材料为主的非聚合物反应体系，具有无分解物、无游离小分子产生等特点，消除来自涂层材料组分的出气污染；采用高疏水性的硅氧烷封闭碳材料中亲水性官能团，大幅减少涂层对水气等环境气体的吸附量；同时，该涂层具有较好的抗静电性能，能满足特定空间环境的应用需求。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种低出气率抗静电光学吸收涂层的制备方法，通过分步沉积氧化石墨烯/倍半硅氧烷底涂和碳纳米管/倍半硅氧烷面涂制备具有低出气率和抗静电功能的光学吸收涂层。该涂层的制备工艺过程如下：

S1：制备底涂分散液

将氧化石墨烯微片均匀分散在有机溶剂中进行超声处理，然后加入倍半硅氧烷在室温下混合搅拌得到氧化石墨烯/倍半硅氧烷分散液。

其中，按照质量分数，所述氧化石墨烯50-99份，倍半硅氧烷1-50 份。

S2：制备底涂

将步骤S1中制备的底涂分散液均匀地沉积在洁净的基底表面，在室温下经过适量挥发得到底涂。

S3：制备面涂悬浮液

将碳纳米管在有机溶剂中超声处理，然后加入倍半硅氧烷在室温下混合搅拌得到碳纳米管/倍半硅氧烷悬浮液。

其中，按照质量分数，所述碳纳米管75-95份，倍半硅氧烷5-25 份。

S4：面涂的制备：