Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ВЫБОРА МОДИФИКАТОРА ДЛЯ ПИГМЕНТОВ СВЕТООТРАЖАЮЩИХ ПОКРЫТИЙ
СПОСОБ ВЫБОРА МОДИФИКАТОРА ДЛЯ ПИГМЕНТОВ СВЕТООТРАЖАЮЩИХ ПОКРЫТИЙ

СПОСОБ ВЫБОРА МОДИФИКАТОРА ДЛЯ ПИГМЕНТОВ СВЕТООТРАЖАЮЩИХ ПОКРЫТИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение предназначено для космической техники и может быть использовано при изготовлении летательных аппаратов. Частицы пигмента ZrO2 покрывают модификатором - оксидом или солью. Состав модификатора выбирают из условий где S' - относительное светорассеяние, 0 < S' < 0,130, εм, εп - диэлектрическая проницаемость модификатора и пигмента. В качестве модификаторов можно использовать Al2O3 (S' = 0,12), SrO (S' = 0,0422), MgO (S' = 0,0262), SiO2 (S' = 0,0164), SrNO3 (S' = 0,003) в количестве 1% от массы пигмента. Стойкость модифицированного пигмента к действию излучения повышается в 1,5 раза. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2160295
Класс(ы) патента: C09C1/00, C09C1/28, C09D5/33
Номер заявки: 98114045/12
Дата подачи заявки: 10.07.1998
Дата публикации: 10.12.2000
Заявитель(и): Томский политехнический университет
Автор(ы): Владимиров В.М.; Михайлов М.М.
Патентообладатель(и): Томский политехнический университет
Описание изобретения: Изобретение относится к пигментам, в частности к светоотражающим покрытиям класса "солнечные отражатели", и может быть использовано в летательных аппаратах космической техники.
Известен способ выбора модификатора для диоксида циркония [Ремпель С.И., Дрикер Б. Н., Рутман Д.С. и др. Способ получения стабилизированной двуокиси циркония. А.с. 522138 СССР //Б.Н. 1976, N 3, с. 66], в котором предлагается выбирать вещества, в частности SiO2, способные образовывать на поверхности зерен пигмента устойчивые к действию излучения соединения, способствующие захвату и аннигиляции дефектов.
Известен способ выбора модификатора [Савельев Г.Г., Иванов Г.Ф., Стась Н. Ф. // Изв. АН СССР Неорган. материалы 1988, т.24, N 6, с. 960-963], повышающий устойчивость соединений в результате химической реакции между ZrO2 и SrSiO3 при высоких температурах (700-800oC).
Известен способ выбора модификатора [Михайлов М.М., Кузнецов Н.Я., Стась Н. Ф. и др. // Исследование светостойкости отражающих покрытий на основе модифицированного диоксида циркония. Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1990, т. 26, N 9, с.1889-1892], в частности SiO2, выбранный в качестве прототипа, путем создания на поверхности пигмента большего числа оптических контактов для получения устойчивых к действию излучения соединений.
Но из данных способов не ясно, какой из модификаторов создает более устойчивые соединения. Поэтому выбор модификатора приходится делать случайным образом, используя большое количество экспериментов для проверки эффективности действия микродобавки.
Задачей изобретения является повышение устойчивости пигмента к действию излучений, выбор модификатора и определение области составов модификаторов светоотражающих покрытий.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе выбора модификатора для пигментов светоотражающих покрытий на основе ZrO2, включающем подбор химического состава оксидов и солей, дополнительно измеряют диэлектрическую проницаемость пигмента ( εп ) и модификатора ( εm ) и вычисляют относительное светорассеяние (S') по формуле

а выбор химического состава модификатора производят в области значений S', удовлетворяющих условию S' больше 0 и S' меньше 0,130 (2).
Выбор основных понятий формулы изобретения поясняется следующими определениями.
Согласно теории Кубелки-Мунка-Гуревича [Гуревич М.М., Ицко Э.Ф., Середенко М. М. Оптические свойства лакокрасочных покрытий. - Л.: Химия, 1984, 120 с.] относительный коэффициент поглощения ( β ) определяется выражением
β = K/S, (3)
где K, S - коэффициенты поглощения и рассеяния света соответственно,
и связан с коэффициентом диффузного отражения (R).
Величина S может быть определена по формуле Релея [Ландберг Г.С. Оптика. - М. : Наука, 1976, 926 с.], которая выведена для рассеяния света в газовой среде

где A - коэффициент, зависящий от длины волны и размеров частиц;
εмп - диэлектрическая проницаемость модификатора и пигмента соответственно.
Формула Д. Релея, согласно учебнику [Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. -М.: ВШ, 1990, с. 389], применена и к рассеянию света в дисперсных системах, к которым относятся как жидкие, так и твердые тела, поэтому коэффициент (A) в формуле (2') описания может быть получен из выражения (24,1) указанной монографии

где I0 - интенсивность падающего света,
ν - число частиц в единице объема,
V - объем одной частицы,
λ - длина волны.
Так как диэлектрическая проницаемость ε и показатель преломления n связаны известным в физике соотношением
ε = n2(1-ℵ2),
где
α - показатель поглощения.
В качестве пигмента выбран диоксид циркония квалификации ОСЧ 9-2, имеющий диэлектрическую проницаемость, равную 4,75.
Величиной стойкости к воздействию излучения является изменение интегрального коэффициента поглощения ( ΔaS ), которое определяется разностью
ΔaS= aSK-aS0, (4)
где ask, aso - конечное и начальное значение коэффициента поглощения.
as = 1-R,(5)
где R - интегральный коэффициент диффузного отражения, определяемый из спектров диффузного отражения ( ρλ ) по методике [Косицын Л.Г., Михайлов М. М., Кузнецов Н.Я., Дворецкий М.И. Установка для исследования спектров диффузного отражения и люминесценции твердых тел в вакууме. // ПТЭ. 1985, N 4., с. 176-180].
Спектры ρλ сняты на установке типа "Спектр-1", время облучения соответствовало 1/2 эквивалентного светового года, равного 176 эквивалентных световых суток (1 э.с.с. = E = 0,14 Вт/см2) [Макарова Е.А., Харитонов А.В. Распределение энергии в спектре Солнца и солнечные постоянные. -М.: Наука, 1972, 288 с].
В таблице представлены экспериментальные значения ΔaS пигмента ZrO2 с модификаторами в количестве 1 мас.%. Значение ΔaS пигмента ZrO2 без модификатора равно 0,133.
Из таблицы следуют пределы, соответствующие минимальной эффективности действия модификатора для Al2O3 ( = 0,002) и максимума эффективности для SiO2 ( = 0,061). Уменьшение для SrNO3 обусловлено влиянием на ΔaS коэффициента поглощения K, зависящего от толщины покрытия [Гуревич М.М. Ицко Э. Ф. , Середенко М.М. Оптические свойства лакокрасочных покрытий. - Л.: Химия, 1984, 120 с.]. Таким образом, техническим результатом является повышение стойкости модифицированного пигмента (с добавкой SiO2) к действию излучения в 1,5 раза.
Практический пример выбора модификатора для пигмента ZrO2 ( εп = 4,75).
Предположим, нам нужно проверить возможность применения соединений Ca(NO3)2 и TiO2 в качестве модификаторов для диоксида циркония. Используя экспериментальную установку [Казарновский Д.М., Тареев Б.М. Испытания электроизоляционных материалов.- Л.: Энергия, 1969, 296 с.], в которой на образцы твердого диэлектрика в форме пластин наносятся электроды из медной или алюминиевой фольги, а затем при помощи мостовой схемы измеряют емкость материала, связанную с диэлектрической проницаемостью формулой

где S - толщина образца,
F - эффективная площадь электрода.
Рассчитанные значения ε по измеренным величинам Cx составили: 6,7 для Ca(NO3) и 40 для TiO2. Эти величины соответствуют справочным данным [Справочник химика.- М.: Химия, 1963, т.1, 1070 с., Физико-химические свойства окислов. - Справочник под ред. Г.В. Самсонова.- М.: Металлургия, 1978, 471 с.].
По формуле (2) рассчитывают условное светорассеяние


Величина S для TiO2 находится за пределами указанного в (3) интервала и для пигмента ZrO2 будет приводить к большому светорассеянию и пониженной стойкости к излучению. Поэтому Ca(NO3) может быть модификатором для ZrO2, а TiO2 не может быть.
Формула изобретения: Способ выбора модификатора для пигментов светоотражающих покрытий на основе ZrO2, включающий подбор химического состава оксидов и солей, отличающийся тем, что дополнительно измеряют диэлектрическую проницаемость пигмента εп и модификатора εm, вычисляют относительное светорассеяние S' по формуле

а выбор химического состава модификатора производят в области значений S', удовлетворяющих условию S' больше 0 и S' меньше 0,130.