[發明專利]熱控制涂料

在審

• 申請號: 201580036551.6
• 申請日: 2015-07-07
• 公開（公告）號: CN106661345A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: K·A·J·多爾蒂;巴里·圖米;肯尼思·斯坦頓
• 申請（專利權）人: 愛爾蘭國立大學都柏林大學學院
• 主分類號: C09D1/02
• 分類號: C09D1/02;C09D7/12;C09D5/33;C09D5/32
• 代理公司: 北京易光知識產權代理有限公司11596
• 代理人: 崔曉光

技術領域

本發明涉及適用作用于被動制冷應用的熱控制涂料的可固化涂料組合物和固化涂料。此類應用的實例包括陸地應用的電子器件和輻射器，以及星載系統，包括航天器、衛星和其組件。

背景技術

航天器在其服務期間遭遇多種熱環境。舉例來說，在使用時，航天器的一側背向太陽，而另一側朝向太陽。需要熱控制，因為熱是進入太空的輻射，其使航天器冷卻，但航天器同時可以在陽光直射時劇烈加熱。因此一般使用主動和被動溫度控制技術來維持航天器的內部溫度在可接受的操作界限內，航天器一般含有人或靈敏工具。主動溫度控制可涉及機械或電氣裝置，例如電加熱器和/或冷卻器。相比之下，被動溫度控制是不涉及機械或電氣裝置的技術，但包括熱控制涂料或結構設計。

一種已知被動溫度控制技術包括在航天器的外表面上使用表面涂料，通常稱為熱控制涂料或熱控制顏料。熱控制涂料可以定義為熱光學特性可以設計成在經受已知太陽通量或其它輻射源時實現所要表面溫度的表面。舉例來說，白色熱控制顏料具有低太陽能吸收率，而黑色顏料具有高太陽能吸收率。此類顏料選擇性應用于航天器外部的多個元件大大幫助控制其溫度。

一般認為熱控制涂料表面的溫度取決于涂料光學吸收比熱輻射率的比率，這自然地受涂料的材料極大影響。普遍接受的是適用于涂布航天器的熱控制涂料所需的生命起源(Beginning of life；BOL)光學特性為吸光度(也稱為太陽能吸收率或太陽能吸收比)(α_s)不超過0.20，意思是入射到航天器外表面上小于20％的太陽輻射允許吸收到內部；且熱發射率(ε_N)不低于0.80，意思是至少80％產生的內部熱被發射到寒冷真空中。

除了被動溫度控制之外，應用于航天器表面的涂料需要耗散可能沿著航天器外表面產生的靜電電荷(即能夠靜電消散,ESD)。另外，靜電電荷可能積聚并且引起電弧，并且可能對航天器上或航天器中的靈敏電子裝備產生破壞或干擾。為了耗散靜電電荷，涂料必須具有至少一些導電性。普遍接受的是需要能夠靜電消散(ESD)的涂料的體積和表面電阻率分別小于約10⁹Ωm和10⁹Ω/sq。

除了熱控制和ESD之外，適用于航天器和航天器組件上的涂料應展現針對航天器應用的額外特征。舉例來說，涂料在太空環境中長期服務期間應穩定，包括幸免于微流星體撞擊和高水平輻射曝光的能力。涂料應中等堅韌并且柔韌使得其由于機械或熱應力產生折曲時不破裂和剝落。

已知許多用于航天器用途的白色靜電耗散涂料。最眾所周知的涂料中的一種是Z-93，其由伊利諾斯州60616芝加哥10西35大街伊利諾理工大學研究所(Illinois Institute of Technology Research Institute(IITRI),10West 35th Street Chicago,IL 60616)開發。Z-93為包含41.52％氧化鋅(ZnO)、32.05％硅酸鉀和26.43％去離子水的白色顏料。這一顏料在1964之前開發并且已用作穩定白色熱控制涂料調配物。光學特性α_s＝0.18±0.03和ε_N＝0.9±0.05(G.R.斯莫爾卡(G.R.Smolak)和N.J史蒂文斯(N.J Stevens).用于SERT 2熱控制系統中的Z-93白色顏料的飛行效能的報告(Report on the flight performance of the Z-93white paint used in the SERT 2thermal control system).技術報告(Technical report),國家航空和宇宙航行局(National Aeronautics and Space Administration)(NASA),1971)使其適于涂布航天器。