[發明專利]無機涂料粘附的復合結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201210224071.0
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102848662A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: J·F·科達羅
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B32B27/04
• 分類號: B32B27/04;B32B27/38;B32B37/12;B32B33/00;C09D1/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;陸惠中

領域

本公開總體上涉及具有無機熱控涂料（coating）的復合結構，并且特別是涉及制備具有無機熱涂料的復合結構的方法。

背景

近年來，對使用不同結構的復合材料的需求漸增。取決于設計標準，這些復合材料通常質輕，因此提供設計可用于具有較大范圍、改進的燃料效率或較大有效載荷的交通工具的較輕結構的可能。

復合材料通常包括樹脂中包封的加固填料。該填料材料可以是纖維、微粒、織物，或可以以任何其它適當的形狀和形式存在。填料材料可改變，并可包括例如碳纖維、石墨、玻璃纖維和其它合適的材料。樹脂可包括例如熱塑性或熱固性樹脂類，如環氧樹脂、酚醛樹脂和其它合適的工程樹脂。

這樣的復合材料通常可具有有限的控制熱暴露的能力。例如，航天器如衛星和深太空飛船在服務期間暴露于大范圍的熱狀況。朝向太陽的一側通過吸收直接的太陽輻射被加熱，而朝向太空空間的一側通過發射熱輻射而冷卻。如果結構或有效載荷的溫度太熱或太冷，那么可發生結構變形，導致系統能力降低。此外，有效載荷如電子儀表、電池和其它關鍵系統可遭受效率降低、不運轉、壽命縮短或失效。因此，航天器的熱控制非常重要。多種技術已被發展以減少外部結構元件如天線和吊桿的溫度改變，和保持航天器內部處于適合敏感設備、有效載荷和人類居住的溫度。

在一個熱控制方法中，航天器的外表面由無機熱涂料材料覆蓋。該涂料被設計以吸收極少太陽輻射，但有效放射紅外光譜熱能，因此使其所在的衛星結構的總體溫度偏向較冷的溫度。涂料對于在太空中遇到的輻射和低壓氣體環境基本上是穩定的，而不會由于在低至高的地球軌道的苛刻環境中隨時間褪色、變暗或另外降解而喪失其熱性質。對于一些應用，涂料還必須是充分導電的，以消除航天器表面上的靜電荷。

通常，無機涂料材料對于復合材料的粘合性差，因此已被限制施加到鋁基底。因此，存在開發改進的復合材料及其制備方法的需要，其中復合材料具有粘合到熱塑性或熱固性基底的無機涂料。

概述

本公開涉及復合結構和制備復合基底的相關方法，其可解決一個或多個前述問題。根據本發明的方面，提供了包括無機涂料的復合結構，該無機涂料通過促粘合劑（adhesion?promoting?agent）粘附到環氧基（epoxy?based）基底，促粘合劑包含在分子的一端具有尿素部分和在分子的另一端具有烷氧基硅烷部分的分子。具有尿素部分和烷氧基硅烷部分的促粘合劑的應用促進無機涂料與基底緊密粘合。

有利地，促粘合劑可具有下列結構，如下式(I)所示：

其中X是具有1至3個碳原子的烷氧基；和

N是1至5的數。

在一些實例中，促粘合劑具有選自下式(II)(1-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]尿素)和(III)(1-[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]尿素)的結構：

另外，促粘合劑可表示為上述式(II)和(III)或任意組合，其中X是甲氧基或乙氧基。例如，在一些實例中，促粘合劑可包含具有甲氧基和乙氧基部分的“混和”分子。

有利地，無機涂料層可包括硅酸鉀基樹脂。

有利地，基底可包括用環氧基樹脂浸漬的玻璃纖維。可選地，基底可包括用環氧基樹脂浸漬的碳纖維。可選地，基底可包括環氧基基體。可選地，環氧基基底可包括涂有環氧基材料的非環氧基材料。無機涂料層包括具有大于7的pH的堿性材料。

根據本發明的進一步方面，提供了制備復合結構的方法，包括將含有促粘合劑的溶液施加到環氧基基底的表面，其中促粘合劑可具有下式：

其中X是具有1至3個碳原子的烷氧基；和

N是1至5的數；將溶液干燥以形成含有促粘合劑的層；將無機涂料施加到促粘合劑層上；和

固化無機涂料以提供復合基底，其中無機涂料層緊密粘合于基底。

有利地，含有促粘合劑的溶液包含異丙醇。

有利地，促粘合劑包含具有下式的分子：

有利地，使環氧基基底表面濕化的步驟在施加促粘合劑的步驟之前。

有利地，將無機涂料施加到促粘合劑層上的步驟包括施加第一層無機涂料作為流平罩光涂層。優選地，施加第二層無機涂料的步驟，其中第二層無機涂料在施用第一層無機涂料后至少5分鐘被施加。

有利地，無機涂料具有大于7的pH。可選地，無機涂料具有約11或更大的pH。

有利地，通過將促粘合劑擦涂到基底表面上而將促粘合劑施加到基底。

有利地，無機涂料包括硅酸鉀基樹脂。