1.本发明涉及一种低太阳吸收比有机热控涂层及制备方法，属于航天器热控材料技术领域。
背景技术：
2.热控涂层是航天器被动热控制系统中重要的组成部分，是实现航天器与空间环境进行热交换的主要手段，它可以通过涂层自身的热辐射性能来保持航天器表面能量吸收和辐射的平衡，使航天器达到理想的工作温度。低太阳吸收比有机热控涂层是航天器中广泛应用的热控涂层，可以有效的散射太阳光的能量，并且具有较好的施工性和基材适应性。随着现代航天技术的蓬勃发展，航天器探测任务的深度和广度不断增加，也对有机热控涂层的性能提出了更高的要求。
3.目前，国内航天器用低吸收有机热控涂层的太阳吸收比较高
4.(αs＝0.16～0.24)，真空-紫外辐照环境影响下涂层性能退化较大 (δαs＝0.30～0.60)使得航天器热设计时需要增加散热面积、降低散热精度，无法满足现在高精度、长寿命航天器的发展需求。
技术实现要素：
5.本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种低太阳吸收比有机热控涂层及制备方法，大幅度增加了对太阳光不同光谱能量的散射能力和真空紫外辐照稳定性，使之能够满足现代新型航天器高精度、长寿命的设计要求。
6.本发明的技术解决方案是：
7.一种低太阳吸收比有机热控涂层，包括：底涂层、中涂层和面涂层三部分；所述底涂层、中涂层、面涂层均以空间稳定型有机硅树脂为黏结剂；
8.所述底涂层中选择正钛酸锌为涂层填料，正钛酸锌形貌为球形、粒径为1～3μm、纯度≥99.99％、颜剂比为3～5；
9.所述中涂层采用稀土氧化物为涂层填料，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铕、氧化钇、氧化钐、氧化钆中的一种或多种，稀土氧化物形貌为球形、粒径为3～5μm、纯度≥99.99％、颜剂比为3～5；
10.所述面涂层选择氧化锌为涂层填料，氧化锌形貌为球形，填料粒径 50～200nm、纯度≥99.99％、颜剂比1.5～3.5。
11.进一步的，涂层的厚度具体为：底涂层厚度为80～120μm，中涂层厚度为30～50μm，面涂层厚度为5～8μm。
12.进一步的，所述空间稳定型有机硅树脂选择rtv型有机硅树脂.
13.本发明提出一种低太阳吸收比有机热控涂层的制备方法，步骤如下：
14.(1)制备底涂层涂料：在空间稳定型有机硅树脂中，加入稀释剂、正钛酸锌填料和玻璃珠，混合后砂磨均匀；
15.(2)制备中涂层涂料：在空间稳定型有机硅树脂中，加入稀释剂、稀土氧化物填料和玻璃珠，混合后砂磨均匀；
16.(3)制备面涂层涂料：在空间稳定型有机硅树脂中，加入稀释剂、氧化锌填料和玻璃珠，混合后砂磨均匀；
17.(4)制备低太阳吸收比有机热控涂层：在基材表面喷涂表面处理剂，在室温下固化0.5～1h；喷涂底涂层涂料，在室温下固化0.5～1h；喷涂中涂层涂料，在室温下固化0.5～1h；喷涂面涂层涂料，在室温下固化16～24h后 50℃～80℃烘烤12～24h，即可制得所述低太阳吸收比有机热控涂层。
18.进一步的，所述空间稳定型有机硅树脂作为黏结剂，选择rtv型有机硅树脂，稀释剂选择乙酸丁酯、二甲苯和正丁醇中的一种或几种。
19.进一步的，稀释剂质量为填料和黏结剂总重的1～1.5倍、玻璃珠质量为填料和黏结剂总重的1～1.5倍、玻璃珠粒径为1～3μm、砂磨时间为0.5～3h。
20.进一步的，基材材料为铝合金、钛合金、铜合金、碳纤维复合材料、玻璃钢、烧蚀材料、聚酰亚胺或者聚醚醚酮。
21.进一步的，制备底涂层涂料时，选择正钛酸锌为涂层填料，正钛酸锌形貌为球形、粒径为1～3μm、纯度≥99.99％、颜剂比为3～5。
22.进一步的，制备中涂层时，采用稀土氧化物为涂层填料，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铕、氧化钇、氧化钐、氧化钆中的一种或多种，稀土氧化物形貌为球形、粒径为3～5μm、纯度≥99.99％、颜剂比为3～5。
23.进一步的，制备面涂层时，选择氧化锌为涂层填料，氧化锌形貌为球形，填料粒径50～200nm、纯度≥99.99％、颜剂比1.5～3.5。
24.本发明与现有技术相比的有益效果是：
25.(1)本发明的低太阳吸收比有机热控涂层与现有同类型热控涂层相比，其太阳吸收比显著降低，真空紫外辐照稳定性显著提高，且可在多种基材表面施工，适应于多种长寿命、高精度航天器产品表面。
26.(2)本发明提供的低太阳吸收比有机热控涂层，具有以下性能特性：
27.1)外观：涂层呈白色，涂层表面均匀、无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
28.2)太阳吸收比：0.05～0.09；
29.3)半球发射率：0.87～0.90；
30.4)热循环性能：涂层经-196℃～+100℃、高低温各5min循环100次后，涂层无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
31.5)耐真空-紫外辐照性能：涂层经3000esh真空紫外辐照后，涂层太阳吸收比变化≤0.02。
具体实施方式
32.下面对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
33.本发明的低太阳吸收比有机热控涂层的高太阳光谱能量散射性和高真空-紫外辐照稳定性的机理为：涂层的底涂层填料正钛酸锌经过本发明团队研究在一定的粒径范围内具有极佳的可见光及近红外光的散射能力，作为填料可有效提高涂层在可见和近红外波段
的散射性能；涂层的中涂层填料稀土氧化物具有较宽的禁带宽度，作为填料可有效提高涂层在紫外波段的散射性能；涂层的面涂层填料氧化锌作为紫外消光剂可有效吸收高能紫外光，减少高能紫外光在涂层内部的有效光程，进而减少高能紫外对热控涂层填料造成的色心吸收缺陷，提高了涂层的真空-紫外辐照稳定性能。
34.本发明提出一种低太阳吸收比有机热控涂层，包括底涂层、中涂层和面涂层三部分组成。所述底涂层、中涂层、面涂层均以空间稳定型有机硅树脂为黏结剂；所述底涂层中选择正钛酸锌为涂层填料，正钛酸锌形貌为球形、粒径为1～3μm、纯度≥99.99％、颜剂比为3～5。所述中涂层选择氧化镧、氧化铕、氧化钇、氧化钐、氧化钆中的一种或多种为涂层填料，稀土氧化物形貌为球形、粒径为3～5μm、纯度≥99.99％、颜剂比为3～5。所述面涂层选择氧化锌为涂层填料，氧化锌形貌为球形，填料粒径50～200nm、纯度≥99.99％、颜剂比1.5～3.5。
35.各层涂层的厚度为：底涂层厚度为80～120μm，中涂层厚度为30～50μm，面涂层厚度为5～8μm。
36.上述低太阳吸收比有机热控涂层的制备方法具体包括以下步骤：
37.1)底涂层涂料制备：在空间稳定型有机硅树脂中，加入稀释剂、正钛酸锌填料和玻璃珠，混合后砂磨均匀；
38.2)中涂层涂料制备：在空间稳定型有机硅树脂中，加入稀释剂、稀土氧化物填料和玻璃珠，混合后砂磨均匀；
39.3)面涂层涂料制备：在空间稳定型有机硅树脂中，加入稀释剂、氧化锌填料和玻璃珠，混合后砂磨均匀；
40.4)涂层制备：在基材表面喷涂表面处理剂，在室温下固化0.5～1h。喷涂底涂层涂料，在室温下固化0.5～1h。喷涂中涂层涂料，在室温下固化 0.5～1h。喷涂面涂层涂料，在室温下固化16～24h后50℃～80℃烘烤12～24h，即可制得所述低太阳吸收比有机热控涂层。
41.在上述步骤1)、2)、3)中，空间稳定型有机硅树脂选择rtv型有机硅树脂，稀释剂选择乙酸丁酯、二甲苯和正丁醇中的一种或几种。
42.在上述步骤1)、2)、3)中稀释剂质量为填料和黏结剂总重的1～1.5 倍、玻璃珠质量为填料和黏结剂的1～1.5倍、玻璃珠粒径为1～3μm、砂磨时间为0.5～3h。
43.在上述步骤4)中基材采用铝合金、钛合金、铜合金等金属基材或者碳纤维复合材料、玻璃钢、烧蚀材料、聚酰亚胺、聚醚醚酮等复合材料。
44.本发明提供的低太阳吸收比有机热控涂层，具有以下特性：
45.1)外观：涂层呈白色，涂层表面均匀、无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
46.2)太阳吸收比：0.05～0.09；
47.3)半球发射率：0.87～0.90；
48.4)热循环性能：涂层经-196℃～+100℃、高低温各5min循环100次后，涂层无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
49.5)耐真空-紫外辐照性能：涂层经3000esh真空紫外辐照后，涂层太阳吸收比变化≤0.02。
50.实施例1
51.本实施例的低太阳吸收比有机热控涂层的具体制备方法包括如下步骤：
52.1)底涂层涂料制备：在rtv有机硅树脂中加入粒径为1μm的正钛酸锌填料、乙酸丁酯稀释剂和粒径1μm的玻璃珠，球磨分散0.5h。按质量比：正钛酸锌填料为有机硅树脂的3倍，乙酸丁酯为有机硅树脂和正钛酸锌总质量的1.1倍，玻璃珠为有机硅树脂和正钛酸锌的总质量的1.2倍。
53.2)中涂层涂料制备：在rtv有机硅树脂中加入粒径为3μm的氧化铕填料、乙酸丁酯稀释剂和粒径1μm的玻璃珠，球磨分散0.5h。按质量比：氧化铕填料为有机硅树脂的3倍，乙酸丁酯为有机硅树脂和氧化铕总质量的 1.1倍，玻璃珠为有机硅树脂和氧化铕的总质量的1.2倍。
54.3)面涂层涂料制备：在rtv有机硅树脂中加入粒径为50nm的氧化锌填料、乙酸丁酯稀释剂和粒径1μm的玻璃珠，球磨分散0.5h。按质量比：氧化锌填料为有机硅树脂的1.5倍，乙酸丁酯为有机硅树脂和氧化锌总质量的 1.1倍，玻璃珠为有机硅树脂和氧化锌的总质量的1.2倍。
55.4)涂层制备：在铝合金基材表面喷涂表面处理剂，在室温下固化0.5h。喷涂底涂层涂料80μm，在室温下固化0.5h。喷涂中涂层涂料50μm，在室温下固化0.5h。喷涂面涂层涂料8μm，在室温下固化16h后50℃烘烤24h，制得所述低太阳吸收比有机热控涂层。
56.本实施例制备的低太阳吸收比有机热控涂层，具有以下特性：
57.1)外观：涂层呈白色，涂层表面均匀、无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
58.2)太阳吸收比：0.08；
59.3)半球发射率：0.87；
60.4)热循环性能：涂层经-196℃～+100℃、高低温各5min循环100次后，涂层无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
61.5)耐真空-紫外辐照性能：涂层经3000esh真空紫外辐照后，涂层太阳吸收比变化0.014。
62.实施例2
63.本实施例的低太阳吸收比有机热控涂层的具体制备方法包括如下步骤：
64.1)底涂层涂料制备：在rtv有机硅树脂中加入粒径为2μm的正钛酸锌填料、二甲苯稀释剂和粒径2μm的玻璃珠，球磨分散1.5h。按质量比：正钛酸锌填料为有机硅树脂的4倍，二甲苯为有机硅树脂和正钛酸锌总质量的 1.2倍，玻璃珠为有机硅树脂和正钛酸锌的总质量的1.3倍。
65.2)中涂层涂料制备：在rtv有机硅树脂中加入粒径为4μm的氧化镧填料、二甲苯稀释剂和粒径2μm的玻璃珠，球磨分散1.5h。按质量比：氧化镧填料为有机硅树脂的4倍，二甲苯为有机硅树脂和氧化镧总质量的1.2倍，玻璃珠为有机硅树脂和氧化镧的总质量的1.3倍。
66.3)面涂层涂料制备：在rtv有机硅树脂中加入粒径为100nm的氧化锌填料、二甲苯稀释剂和粒径2μm的玻璃珠，球磨分散1.5h。按质量比：氧化锌填料为有机硅树脂的2.5倍，二甲苯为有机硅树脂和氧化锌总质量的 1.2倍，玻璃珠为有机硅树脂和氧化锌的总质量的1.3倍。
67.4)涂层制备：在钛合金基材表面喷涂表面处理剂，在室温下固化0.75h。喷涂底涂
层涂料100μm，在室温下固化0.75h。喷涂中涂层涂料40μm，在室温下固化0.75h。喷涂面涂层涂料6μm，在室温下固化20h后65℃烘烤 18h，制得所述低太阳吸收比有机热控涂层。
68.本实施例制备的低太阳吸收比有机热控涂层，具有以下特性：
69.1)外观：涂层呈白色，涂层表面均匀、无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
70.2)太阳吸收比：0.06；
71.3)半球发射率：0.89；
72.4)热循环性能：涂层经-196℃～+100℃、高低温各5min循环100次后，涂层无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
73.5)耐真空-紫外辐照性能：涂层经3000esh真空紫外辐照后，涂层太阳吸收比变化0.012。
74.实施例3
75.本实施例的低太阳吸收比有机热控涂层的具体制备方法包括如下步骤：
76.1)底涂层涂料制备：在rtv有机硅树脂中加入粒径为3μm的正钛酸锌填料、正丁醇稀释剂和粒径3μm的玻璃珠，球磨分散2.5h。按质量比：正钛酸锌填料为有机硅树脂的5倍，正丁醇为有机硅树脂和正钛酸锌总质量的 1.3倍，玻璃珠为正丁醇和正钛酸锌的总质量的1.4倍。
77.2)中涂层涂料制备：在rtv有机硅树脂中加入粒径为5μm的氧化钇填料、正丁醇稀释剂和粒径3μm的玻璃珠，球磨分散2.5h。按质量比：氧化钇填料为有机硅树脂的5倍，正丁醇为有机硅树脂和氧化钇总质量的1.3倍，玻璃珠为有机硅树脂和氧化钇的总质量的1.4倍。
78.3)面涂层涂料制备：在rtv有机硅树脂中加入粒径为150nm的氧化锌填料、正丁醇稀释剂和粒径3μm的玻璃珠，球磨分散2.5h。按质量比：氧化锌填料为有机硅树脂的3.5倍，正丁醇为有机硅树脂和氧化锌总质量的 1.3倍，玻璃珠为有机硅树脂和氧化锌的总质量的1.4倍。
79.4)涂层制备：在碳纤维复合材料基材表面喷涂表面处理剂，在室温下固化1h。喷涂底涂层涂料120μm，在室温下固化1h。喷涂中涂层涂料30μm，在室温下固化1h。喷涂面涂层涂料8μm，在室温下固化24h后80℃烘烤12h，制得所述低太阳吸收比有机热控涂层。
80.本实施例制备的低太阳吸收比有机热控涂层，具有以下特性：
81.1)外观：涂层呈白色，涂层表面均匀、无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
82.2)太阳吸收比：0.05；
83.3)半球发射率：0.90；
84.4)热循环性能：涂层经-196℃～+100℃、高低温各5min循环100次后，涂层无气泡、无裂纹、无起皮、无脱落；
85.5)耐真空-紫外辐照性能：涂层经3000esh真空紫外辐照后，涂层太阳吸收比变化0.010。
86.本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域的公知技术。