терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели"

Классы МПК:B64G1/58 тепловая защита, например тепловые экраны
C09D5/33 краски, отражающие излучение
C09D4/00 Составы для нанесения покрытий, например краски, масляные или спиртовые лаки, на основе органических низкомолекулярных соединений, имеющих по меньшей мере одну полимеризуемую углерод-углеродную ненасыщенную связь
C09D133/12 гомополимеры или сополимеры метилметакрилата
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-01-09
публикация патента:

Изобретение относится к пассивной тепловой защите космических аппаратов. Предлагаемое покрытие включает в себя нижний слой в виде анодноокисного покрытия алюминиевого сплава и верхний слой. В качестве верхнего слоя использовано лакокрасочное терморегулирующее покрытие, содержащее акрилатный гольмийсодержащий лак АКГ-1,2 (42-38 мас.%) и цирконий (IV) оксид модифицированный ос.ч. 7-4 (58-62 мас.%). Покрытие имеет низкие значения коэффициента поглощения солнечной радиации (Asтерморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,10-0,11) и высокие значения коэффициента излучения (терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,92-0,94). Это позволяет снизить площадь радиаторов-излучателей, что особенно важно при разработке перспективных космических аппаратов. Наличие на поверхности радиаторов-излучателей двух терморегулирующих покрытий: анодноокисного и лакокрасочного - позволяет увеличить долговечность этих радиаторов. Предлагаемое покрытие позволяет также защитить от коррозии сложно профилированные конструкции и обеспечить на их поверхности заданные терморадиационные характеристики. Техническим результатом изобретения является создание терморегулирующих покрытий на поверхности изделий из алюминия и его сплавов с возможно более низкими значениями параметра AS/терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 без характерных недостатков известных силикатных покрытий. 2 табл.

Формула изобретения

Терморегулирующее покрытие класса «солнечные отражатели», включающее в себя нижний слой в виде анодно-окисного покрытия алюминиевого сплава и верхний слой, отличающееся тем, что в качестве верхнего слоя использовано лакокрасочное терморегулирующее покрытие, содержащее акрилатный гольмийсодержащий лак АКГ-1,2 и цирконий (IV) оксид модифицированный ос.ч. 7-4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цирконий (IV) оксид модифицированный 58-62
Лак АКГ-1,2 42-38

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к терморегулирующим покрытиям класса «солнечные отражатели».

При высоких значениях коэффициента поглощения солнечного излучения (As) увеличиваются площади отражающих поверхностей изделий, повышаются габаритно-массовые характеристики и снижается масса полезного груза. Поэтому для оптимизации работы системы пассивного терморегулирования космических аппаратов требуются покрытия с низкими значениями As и высокими значениями коэффициента излучения терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 .

В системах теплового обеспечения наиболее предпочтительным является применение терморегулирующих анодноокисных покрытий на алюминии и его сплавах из-за их малой толщины и, следовательно, малого веса. Являясь цельными с алюминиевой основой, они не откалываются даже от воздействия космических осколков, обеспечивают защиту от коррозии в земных условиях и полностью стойки к эрозии от атомарного кислорода в отличие от неорганических и органических покрытий. Однако начальные значения их терморадиационных характеристик достаточно велики.

Наиболее близким к предлагаемому терморегулирующему покрытию по технической сущности является терморегулирующее покрытие (Патент США №5296285 от 22 марта 1994), представляющее собой двухслойное покрытие, образованное путем создания первого слоя анодным окислением алюминиевой основы и нанесением второго верхнего слоя, состоящего из силикатного покрытия Z-93. Покрытие имеет следующие характеристики: Asтерморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,15-0,20, терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,90-0,92.

Такие высокие начальные значения коэффициента поглощения As требуют размещения на космических объектах дополнительных площадей радиаторов-охладителей для сброса тепла. Кроме того, силикатное покрытие верхнего слоя указанной выше композиции имеет ряд технологических недостатков, свойственных всему классу силикатных покрытий - относительная хрупкость, недостаточная эластичность, трудоемкость нанесения.

Технической задачей данного изобретения является разработка терморегулирующего покрытия с низким значением поглощательной способности солнечной радиации и высоким коэффициентом излучения на алюминии и его сплавах без характерных недостатков силикатных покрытий.

Эта задача решается тем, что терморегулирующее покрытие класса «солнечные отражатели», включающее нижний слой - анодноокисное покрытие на алюминиевых сплавах и верхний слой, отличающееся тем, что в качестве верхнего слоя используется лакокрасочное терморегулирующее покрытие, содержащее акрилатный гольмийсодержащий лак АКГ-1,2 и цирконий (IV) оксид модифицированный о.с.ч. 7-4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цирконий (IV) оксид модифицированный 58-62
лак АКГ-1,2 42-38

Нижний слой для терморегулирующего покрытия класса «солнечные отражатели» формировался путем нанесения терморегулирующего анодноокисного покрытия (анодный оксид) на образцы из сплава АМг3 после их предварительной обработки (обезжиривание, травление, промывка, полирование). Анодирование проводили в растворе 18% серной кислоты при напряжении 12-15 вольт, при этом плотность тока поддерживалась в интервале 0,8-1,2 а/дм2 при температуре 18-20°С в течение 30 минут с последующей промывкой и наполнением в ванне с горячей деионизированной водой при температуре 90-95°С в течение 15 минут. Значения коэффициентов составили Asтерморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,33, терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,80. На анодированную поверхность образцов наносилось лакокрасочное терморегулирующее покрытие на основе лака АКГ-1,2 и пигмента цирконий (IV) оксид модифицированный. Для приготовления композиции необходимые количества циркония (IV) оксид модифицированный кремниевой кислотой водной (массовая доля модификатора - 2%), особой чистоты по ТУ 2611-269-00209792-2003 и лака АКГ-1,2 по ТУ 2313-001-07545731-2005, физико-механические показатели которого приводятся в таблице 1, загружали в фарфоровый барабан с соотношением фарфоровые шары:пигмент = 1:1 (по массе) и перемешивали на валковой мельнице 60-90 мин. Затем полученный состав процеживали через капроновую сетку. Покрытие наносили краскораспылителем. Сушка покрытия осуществлялась при комнатной температуре.

Значения терморадиационных характеристик терморегулирующего покрытия на основе анодного оксида и лакокрасочной композиции составили: Asтерморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,10-0,11, терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,92-0,94.

Таблица 1
Наименование показателяНорма для лака АКГ-1,2
1. Внешний вид лака Прозрачная однородная жидкость без механических включений
2. Цвет лака по йодометрической шкале, мг I2/100 см3, не темнее3
3. Условная вязкость лака по визкозиметру типа ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре от 19,5 до 20,5°С, с от 13 до 22
4. Массовая доля нелетучих веществ, %от 19 до 22
5. Кислотное число водной вытяжки, мг КОН, не более 0,1
6. Содержание модификатора в сухом остатке в пересчете на триацетилацетонат гольмия, % (по мас.)от 1,15 до 1,25
7. Время высыхания лака до степени 3 при температуре от 18 до 22°С, ч, не более2
8. Внешний вид пленки лакаГладкая бесцветная однородная поверхность без оспин и механических включений
9. Твердость пленки, условные единицы, не менее, по маятниковому прибору:  
типа М-30,5
типа ТМЛ (маятник А) 0,45
10. Эластичность пленки при изгибе, мм, не более1
11. Стойкость пленки к статическому воздействию воды при температуре от 18 до 22°С, ч, не менее4
12. Стойкость пленки к статическому воздействию нефраса при температуре от 18 до 22°С, мин, не менее 1

В таблице 2 приведены значения терморадиационных характеристик (ТРХ) терморегулирующего покрытия «класса солнечные отражатели» на различных марках алюминиевого сплава.

Таблица 2
Марка алюминиевого сплаваРежимы анодированияНачальные значения TPX после анодированияНачальные значения ТРХ после нанесения лакокрасочного покрытия Примечание
As , не болеетерморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 , не менееAs , не болеетерморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 , не менее
АМг6 плотность тока 0,8 а/дм2, температура 17°С, время 15 минут0,22-0,27 0,75-0,790,10-0,11 0,92-0,93Технология нанесения лакокрасочного покрытия во всех случаях одинакова. Покрытие ровное, белое, равномерно распределенное на поверхности образцов.
АМг3плотность тока 0,8-1,2 а/дм2, температура 18°С, время 18 мин0,33-0,380,74-0,80 0,11-0,120,93-0,94
АД31плотность тока 1-1,2 а/дм2 температура 18°С время 20 минут0,21-0,23 0,79-0,800,10-0,11 0,94

Как видно из таблицы 2, для предлагаемого терморегулирующего покрытия класса «солнечные отражатели» достигнуты высокие начальные значения терморадиационных характеристик A sтерморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,10-0,11 и терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,92-0,94 вместо Asтерморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,15-0,20, терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 0,90-0,92.

Использование заявляемого изобретения позволит:

- сократить площади навесных радиаторов-охладителей за счет уменьшения начального значения коэффициента солнечного поглощения As и увеличения коэффициента излучения терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели", патент № 2331553 ;

- увеличить срок функционирования радиаторов-охладителей за счет наличия терморегулирующего анодного оксида после возможного разрушения верхнего слоя покрытия от воздействия атомарного кислорода.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2331553

patent-2331553.pdf

Класс B64G1/58 тепловая защита, например тепловые экраны

устройство крепления теплозащиты к раме двигателя (варианты) -  патент 2520598 (27.06.2014)
терморегулирующий материал, способ его изготовления и способ его крепления к поверхности корпуса космического объекта -  патент 2515826 (20.05.2014)
многофункциональный композиционный материал -  патент 2513328 (20.04.2014)
термостойкая система теплозащиты поверхности гиперзвуковых летательных и возвращаемых космических аппаратов -  патент 2509040 (10.03.2014)
стойкий к прожогу фюзеляж воздушного судна -  патент 2502634 (27.12.2013)
крыло гиперзвукового летательного аппарата в условиях его аэродинамического нагрева -  патент 2495788 (20.10.2013)
терморегулирующий материал -  патент 2493058 (20.09.2013)
терморегулирующий материал -  патент 2493057 (20.09.2013)
способ тепловой защиты головной части летательного аппарата -  патент 2481239 (10.05.2013)
панель звукоизолирующая -  патент 2472649 (20.01.2013)

Класс C09D5/33 краски, отражающие излучение

защитное покрытие для энергосберегающих пленок -  патент 2494875 (10.10.2013)
полимерная теплоотражающая композиция для покрытия -  патент 2467042 (20.11.2012)
состав терморегулирующего покрытия -  патент 2443738 (27.02.2012)
отражательная поверхность, покрываемая композицией покрытия из водных дисперсий, заключенных в полимер частиц, и способ получения порошковой композиции покрытия -  патент 2442809 (20.02.2012)
пигмент для светоотражающих термостабилизирующих покрытий -  патент 2429264 (20.09.2011)
терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели" -  патент 2421490 (20.06.2011)
композиция для терморегулирующего покрытия класса "солнечные отражатели" -  патент 2401852 (20.10.2010)
пигмент для светоотражающих покрытий -  патент 2395547 (27.07.2010)
способ получения материала для защитного покрытия -  патент 2325417 (27.05.2008)
многослойные пигменты на основе стеклянных чешуек -  патент 2323238 (27.04.2008)

Класс C09D4/00 Составы для нанесения покрытий, например краски, масляные или спиртовые лаки, на основе органических низкомолекулярных соединений, имеющих по меньшей мере одну полимеризуемую углерод-углеродную ненасыщенную связь

покрытия, включающие частицы итаконатного латекса, и способы их применения -  патент 2516495 (20.05.2014)
лаковая композиция для приготовления дорожно-разметочных красок -  патент 2510636 (10.04.2014)
способ и устройство для получения сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты -  патент 2486173 (27.06.2013)
система печатных красок для печати на оболочках для пищевых продуктов на основе полиамида, имеющих печать оболочки для пищевых продуктов, и способ их получения -  патент 2485153 (20.06.2013)
реакционная смесь для нанесения покрытия на формованные изделия методом реакционного литья под давлением, а также формованные изделия с покрытием -  патент 2482145 (20.05.2013)
содержащие кремниевую кислоту и диспергирующий агент рецептуры с отверждением под воздействием излучения, улучшающие защиту металлических субстратов от коррозии -  патент 2462487 (27.09.2012)
композиты неорганических и/или органических микрочастиц и наночастиц карбоната кальция -  патент 2448995 (27.04.2012)
состав краски с термо-, огнезащитными свойствами -  патент 2443739 (27.02.2012)
силан в качестве материала покрытия и способ нанесения покрытия из силана -  патент 2441894 (10.02.2012)
адгезионный состав для бетонных поверхностей -  патент 2439111 (10.01.2012)

Класс C09D133/12 гомополимеры или сополимеры метилметакрилата

композиция термоотверждаемого порошкового покрытия -  патент 2522644 (20.07.2014)
композиция для фотоактивированного травления пленок диоксида кремния -  патент 2513620 (20.04.2014)
фотополимеризующаяся акриловая олигомер-олигомерная композиция, износостойкое покрытие на органических стеклах для элементов остекления зданий, сооружений и транспортных средств на ее основе и способ получения износостойкого покрытия -  патент 2458953 (20.08.2012)
акриловый лак для изделий из древесины -  патент 2443742 (27.02.2012)
акриловая лакокрасочная композиция (варианты) -  патент 2398807 (10.09.2010)
клеевой лак для поливинилхлорида -  патент 2387686 (27.04.2010)
водоразбавляемая композиция для лакокрасочного покрытия -  патент 2338766 (20.11.2008)
композиция для декоративной отделки -  патент 2310671 (20.11.2007)
цветная краска для трафаретной печати на внутренней стороне запрессованных отливок -  патент 2298024 (27.04.2007)
композиция для лакокрасочного терморегулирующего покрытия -  патент 2290422 (27.12.2006)
Наверх