本发明涉及一种低太阳吸收比高红外发射率热控涂层的制备方法，属于航天器热控涂层。
背景技术：
1、热控涂层材料是航天器中一种重要的热管理功能材料，广泛应用于热辐射器、结构板、电子单机、天线、电推进、遮光罩等产品，是航天器中应用最广泛的热控材料，其作用是利用涂层改变物体的表面热物理性质，保持内外表面能量吸收和辐射的平衡，以便在辐射热交换过程中有效的控制物体的温度，使航天器在内外的热交换过程中，内部仪器、设备的工作温度不超过允许范围。对于元器件来说每升高25℃、失效率增大一个数量级(每升高2℃，可靠度下降10％)。航天器几乎所有可见到的内表面和外表面都是热控涂层材料，其中喷涂型低吸收高发射热控涂层由于具有施工简单、产品适应性广、成本较低等优势，是航天器中用量最多、应用范围最广、最显著的一类热控涂层材料。卫星在轨运行期间，将要面对苛刻的空间环境，所以要求热控涂层除了有优良的热物理性能之外，还应有极佳的空间环境稳定性，以保证在卫星寿命周期内，温控均满足各单机及载荷要求。
2、现有低吸收高发射型热控涂层多为传统的zno填料体系，过去50多年中依靠其200nm至380nm紫外波段优异的屏蔽性能在低轨道航天器热控涂层产品中发挥了重要作用，但是其太阳吸收比较高(≥0.15)和电离辐照光学缺陷敏感(寿命末期反射率降低至40％以下)的特性限制了其在中高轨严苛辐照环境中的使用，无法满足我国后续型号任务更高的性能需求。
技术实现思路
1、本技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种低吸收高发射耐大剂量电离辐照热控涂层的制备方法，大幅度增加了对太阳光不同光谱能量的散射能力和真空电离辐照的耐受性，使之能够满足现代新型航天器高精度、长寿命的设计要求。
2、本技术提供的技术方案如下：
3、一种低吸收高发射耐大剂量电离辐照热控涂层，包括在基材表面依次设置的底涂层、中涂层和面涂层；
4、底涂层包括硫酸钡、氧化铈、和黏结剂；
5、中涂层包括空心玻璃微珠、黏结剂、和无机分散剂；
6、面涂层包括氧化铟锡、黏结剂。
7、以所述底涂层中各组分体积和为100％计，硫酸钡在底涂层中的体积分数为40％～50％，氧化铈在底涂层中的体积分数为25％～35％，黏结剂在底涂层中的体积分数为15％～35％。
8、所述底涂层中的黏结剂包括硅酸钾和硅溶胶，以底涂层中各组分体积和为100％计，硫酸钡在底涂层中的体积分数为40％～50％，氧化铈在底涂层中的体积分数为25％～35％，硅酸钾的体积分数为10％～20％，硅溶胶的体积分数为5％～15％。
9、以所述中涂层中各组分体积和为100％计，空心玻璃微珠的体积分数为50％～70％，黏结剂的体积分数为30％～50％，无机分散剂的体积分数为0.1～0.5％。
10、所述中涂层中的黏结剂包括硅酸钾和硅溶胶，以中涂层中各组分体积和为100％计，空心玻璃微珠的体积分数为50％～70％，硅酸钾的体积分数为20％～30％，硅溶胶的体积分数为10％～20％，无机分散剂的体积分数为0.1～0.5％。
11、以所述面涂层中各组分体积和为100％计，氧化铟锡的体积分数为10％～20％，黏结剂的体积分数为80％～90％。
12、所述面涂层中的黏结剂包括硅酸钾和硅溶胶，以面涂层中各组分体积和为100％计，氧化铟锡的体积分数为10％～20％，硅酸钾的体积分数为40％～60％，硅溶胶的体积分数为25％～45％。
13、所述无机分散剂选自乙二醇、丙二醇、醇酯十二等。
14、各个涂层中，通过设置黏结剂均包括硅酸钾和硅溶胶、并根据调料等陈分的部不同设置对应比例，硅溶胶弥补硅酸钾的收缩应力，使形成的涂层不易开裂。
15、所述底涂层中选择硫酸钡(baso4)和氧化铈(ceo2)为涂层填料，硫酸钡形貌为立方体型、粒径为0.5μm～1μm，纯度≥99.9％，氧化铈形貌为立方体型、粒径为0.5μm～1μm，纯度≥99.9％，其中硫酸钡在底涂层中的体积分数为40％～50％、氧化铈在底涂层中的体积分数为25％～35％。底涂层中选择硅酸钾和硅溶胶为涂层黏结剂，硅酸钾的体积分数为10％～20％，硅溶胶的体积分数为5％～15％。
16、所述中涂层中选择空心玻璃微珠(hgm)为涂层填料，hgm形貌为球形、粒径为100nm～200nm、纯度≥99.9％，hgm的体积分数为50％～70％。中涂层中选择硅酸钾和硅溶胶为涂层黏结剂，硅酸钾的体积分数为20％～30％，硅溶胶的体积分数为10％～20％。中涂层中无机分散剂的体积分数为0.1～0.5％。
17、所述面涂层中选择氧化铟锡(ito)为涂层填料，ito形貌为球形、粒径为100～200nm、纯度≥99.9％，ito的体积分数为10％～20％。面涂层中选择硅酸钾和硅溶胶为涂层黏结剂，硅酸钾的体积分数为40％～60％，硅溶胶的体积分数为25％～45％。
18、底涂层中，通过设置填料为硫酸钡和氧化铈共混，硫酸钡的紫外波段的反射性较高，耐电离辐照性能比较好，氧化铈作为稀土氧化物具有变价离子，辐照条件下可以通过变价特性提供一定的电离辐照稳定性；硫酸钡和氧化铈一定比例的共混，使得底涂层具有较好的的太阳吸收比和电离辐照光学缺陷不敏感的综合特性。中涂层中空心玻璃微珠通过与粘接剂的折射率差异性质构造多层反射界面可以有效的反射大部分太阳辐照；面涂层中采用导电性优异的ito填料提供防静电性能，降低涂层体系的面电阻为涂层提供等电位能力。
19、通过对底涂层、中涂层和面涂层的排布顺序的设置，面涂层中填料的选择，使得面涂层具有较好的防静电作用，面涂层设置在表层，保证了整个热控涂层具有较好的防静电作用，使热控涂层的面电阻满足中高轨的等电位要求；紫外光和红外光依次穿过底涂层、中涂层和面涂层逐级反射，且中涂层中的填料为空心玻璃微珠，对紫外波段具有较好的反射作用，剩余少量紫外波段的辐射被底涂层反射，大部分红外光在底涂层被反射，且位于中间的中涂层中的填料为透明的空心玻璃微珠，底涂层反射的辐射能反射出去，实现了对整个光谱段都有较好的反射作用。若中涂层位于底涂层背离面涂层的一侧，由于底涂层为不透光的层，中涂层为透光的层，那么，中涂层反射的辐射或再次被底涂层反射回来，产生多次重复反射，会导致太阳吸收比降低。
20、所述硫酸钡为预处理过的硫酸钡，氧化铈为预处理过的氧化铈；
21、预处理过的硫酸钡的制备方法为：
22、将baso4、硅酸钾和去离子水混合，baso4和硅酸钾的体积比为1:2～1:4，baso4和去离子水的体积比为1:3～1:5，搅拌4h～8h后再球磨1～2h，过滤、清洗、干燥，得到预处理过的硫酸钡。
23、预处理过的氧化铈的制备方法为：
24、将ceo2、硅酸钾和去离子水混合，ceo2和硅酸钾的体积比为1:2～1:4，ceo2和去离子水的体积比为1:3～1:5，搅拌4h～8h后再球磨1～2h，过滤、清洗、干燥，得到预处理过的氧化铈。
25、通过上述预处理的方法，在硫酸钡和氧化铈外部预包覆上sio2，使底涂层填料在分散过程中无需球磨分散过程，避免了球磨分散过程中对填料的过度研磨造成的粒径变小和缺陷增加。
26、进一步的，涂层的具体厚度为：底涂层厚度100μm～140μm，中涂层厚度20～40微米，面涂层厚度为2～4μm。
27、在底涂层、中涂层和面涂层的该厚度限定下，热控涂层在满足中高轨所需的性能的前提下，具有更小的重量。
28、本发明提出一种低吸收高发射耐大剂量电离辐照热控涂层的制备方法，步骤如下：
29、(1)制备底涂层涂料：首先将baso4、硅酸钾和去离子水混合，baso4和硅酸钾的体积比为1:2～1:4，baso4和去离子水的体积比为1:3～1:5，高速搅拌4h～8h后再球磨1～2h，过滤、清洗、干燥，获得预处理过的硫酸钡；按照同样的步骤和比例处理ceo2，获得预处理过的氧化铈。然后将获得的预处理过的硫酸钡、预处理过的氧化铈、和硅酸钾、硅溶胶、稀释剂混合，高速搅拌分散均匀后制得底涂层涂料。
30、(2)制备中涂层涂料：将hgm、硅溶胶、硅酸钾、稀释剂和无机分散剂混合，高速搅拌分散均匀后制得中涂层涂料。
31、(3)制备面涂层涂料：将ito、硅溶胶、硅酸钾、稀释剂混合，球磨分散均匀后制得面涂层涂料。
32、(4)制备低吸收高发射耐大剂量电离辐照热控涂层：在基材表面喷涂去离子水，表干0.5h～1h后喷涂底涂层，室温固化≥12h后喷涂中涂层，室温固化≥12h后60～100℃烘烤≥24h后喷涂面涂层，室温固化≥12h后60～100℃烘烤≥12h，即制得低吸收高发射耐大剂量电离辐照热控涂层。
33、制备方法中，baso4和ceo2的预处理过程中，先高速搅拌4h～8h后再球磨1～2h，通过高速搅拌与球磨结合，且高速搅拌较长时间、球磨较少时间，减少了baso4和ceo2的球磨时间，底涂层制备过程中，直接对其进行高速搅拌，所以在整个底涂层制备过程中，填料的球磨时间大大减少，填料不易受到磨损；且baso4和ceo2分别进行预处理，进一步避免了两种硬度不同的填料之间产生磨损；避免了球磨分散过程中对填料的过度研磨造成的粒径变小和缺陷增加。
34、进一步的，所述步骤(1)、(2)和(3)中的稀释剂均为去离子水，步骤(1)中稀释剂的质量为底涂层涂料其他组分总质量的20％～40％，步骤(2)中稀释剂的质量为中涂层涂料其他组分总质量的20％～40％，步骤(3)中稀释剂的质量为面涂层涂料其他组分总质量的20％～40％。
35、进一步的，所述步骤(1)和(2)中，高速搅拌分散的转速为1000rpm～1600rpm。
36、进一步的，所述步骤(1)和(3)中，球磨分散采用的介质为刚玉或氧化锆，球磨介质体积为涂料总体积的1～1.5倍；
37、进一步的，所述步骤(4)中，基材选自铝合金、钛合金、镁合金、不锈钢、纯铁、烧蚀材料、碳纤维复合材料等航天器常用材料。
38、综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：
39、(1)本发明的低吸收高发射耐大剂量电离辐照热控涂层具有优异的太阳光谱反射性能和红外发射性能，能够在大剂量电子辐射后太阳吸收比的退化较小，适用于大部分航天器常用基材，具备防静电性能降低航天器静电损伤风险，对长寿命航天器热控性能的在轨长期稳定具有重要作用。
40、(2)本发明的低吸收高发射耐大剂量电离辐照热控涂层具有以下特性：
41、1)外观：涂层整体呈均匀白色，无气泡、起皮、开裂、脱落等现象；
42、2)太阳吸收比：0.06～0.09；
43、3)半球发射率：0.90～0.92；(对的，越高代表散热越好)
44、4)面电阻：105～107ω/□(这个单位就是这样的，代表方阻)；
45、5)热循环性能：铝合金、钛合金、镁合金、不锈钢、纯铁、烧蚀材料、碳纤维复合材料等基材表面涂层按照标准进行100次-196℃～+200℃的热循环试验后涂层无气泡、起皮、开裂、脱落等现象。
46、6)耐辐照性能：经历geo轨道15年剂量的电离辐照后，涂层的太阳吸收比变化≤0.20，半球发射率变化≤0.02，热循环性能满足要求。