[发明专利]辐射制冷涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种辐射制冷涂层材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：(1)在基材的一侧，喷涂聚合物浆料形成第一层；(2)在所述第一层上，喷涂碳材料悬浮液形成第二层，即可。本发明中还可进一步在第二层上形成保护层。本发明获得的涂层材料红外谱段发射率高，适用于多种不同材质的基材并且不受基材形状的限制，制备工艺易于在较低温度操作，适合产业化。

技术领域

本发明涉及一种辐射制冷涂层材料及其制备方法。

背景技术

红外遥感设备中的核心部件红外探测器件必须在低温环境下才能正常工作，进而才能得到满意的性能。目前空间红外遥感器在轨使用过的制冷机主要有辐射制冷器及斯特林制冷机。

辐冷器是利用宇宙空间的真空与冷黑环境，以辐射换热方式通过辐射器不断向冷黑空间辐射热量并尽可能屏蔽外部热流以达到被动制冷的目的。它具有无振动、无噪声干扰、极少耗功、寿命长、可靠性高等优点，非常适合空间遥感器的需求。

阵列式碳纳米管被认为是人造最黑材料，在0.2～25μm谱段区间内其红外发射率和吸收率都高于0.98，并且该发射率数据不依赖于波长。基于碳纳米管优异的材料性能，美国NASA和英国SNS(萨里纳米系统公司)先后采用MOCVD开发出了性能优异的碳纳米管超黑材料。而MOCVD制备技术需要设备投入较大，工艺复杂，尤其是涉及衬底缓冲层的制备上工艺要求严格，且工艺重复性不好。最重要的问题是基材衬底的尺寸大小、形状受到设备的严格限制，还有基材衬底必须经受高达超过500℃的温度，这就严格限制了其广泛的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提升涂层材料在红外谱段发射率和3～35μm平均值的性能，并且使其适用于多种不同材质的基材并且不受基材形状的限制。

本发明的第一方面是提供一种辐射制冷涂层材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)在基材的一侧，喷涂聚合物浆料形成第一层；

(2)在所述第一层上，喷涂碳材料悬浮液形成第二层，即可。

步骤(1)中，所述聚合物浆料可为本领域常规的由有机聚合物与溶剂所形成的混合物。

其中，所述有机聚合物可为本领域常规的有机聚合物，优选为聚氨酯、环氧树脂、聚酰亚胺和聚酰胺中的一种或多种，更优选为聚氨酯和/或聚酰亚胺。

其中，所述溶剂可为本领域常规的可用于溶解所述有机聚合物的溶剂，优选为酰胺类有机溶剂，更优选为二甲基乙酰胺(DMAC)和/或二甲基甲酰胺(DMF)。

其中，所述有机聚合物和所述溶剂的体积比可为本领域常规的体积比，优选为9:1～1:1，更优选为4:1。

步骤(1)中，所述聚合物浆料优选为“聚氨酯与二甲基乙酰胺以体积比为4:1混合所得的聚氨酯浆料”或“聚酰亚胺与二甲基甲酰胺以体积比为4:1混合所得的聚酰亚胺浆料”。所述聚氨酯浆料或所述聚酰亚胺浆料的粘度范围优选为300～500Pa·s。

步骤(1)中，所述的基材可为本领域常规的用于辐射制冷涂层的基材，例如铝合金板、不锈钢板或碳纤维板。

步骤(1)中，优选地，在所述喷涂之前对所述基材进行打磨和/或清洗。所述打磨的方式可为本领常规的打磨方式，优选为依次使用240#水磨砂纸、1000#水磨砂纸和1500#砂纸打磨。所述清洗的溶剂可为本领域常规的溶剂，优选为丙酮和/或去离子水。

步骤(1)中，优选地，在所述喷涂之前对基材进行预热。所述预热温度可按本领域常识设定为70℃～200℃。

步骤(1)中，所述喷涂时基材的温度可按本领域常规进行设定，优选为70℃～200℃，例如100℃。

步骤(1)中，所述喷涂的方式可为本领域常规的喷涂方式，例如超声雾化喷涂或者高流量低气压(HVLP)喷涂。