本(ben)發(fa)明涉及適用作用于被動制冷(leng)應用的(de)(de)(de)熱(re)控制涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)可固化(hua)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)組合物和(he)(he)固化(hua)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)。此類應用的(de)(de)(de)實例包(bao)括(kuo)陸地應用的(de)(de)(de)電(dian)子器(qi)件和(he)(he)輻射器(qi)，以及星載系(xi)統，包(bao)括(kuo)航天器(qi)、衛星和(he)(he)其組件。

背景技術：

航(hang)天(tian)(tian)器在其服(fu)務期間遭遇多種熱(re)(re)環境。舉例來(lai)說，在使用(yong)時(shi)，航(hang)天(tian)(tian)器的(de)(de)(de)(de)一(yi)側背向太(tai)(tai)陽，而另一(yi)側朝向太(tai)(tai)陽。需要熱(re)(re)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)，因為熱(re)(re)是進入太(tai)(tai)空的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射，其使航(hang)天(tian)(tian)器冷(leng)卻，但(dan)航(hang)天(tian)(tian)器同時(shi)可以(yi)在陽光直射時(shi)劇烈加熱(re)(re)。因此一(yi)般使用(yong)主(zhu)動和被動溫(wen)(wen)度(du)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)技術來(lai)維持航(hang)天(tian)(tian)器的(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)溫(wen)(wen)度(du)在可接受的(de)(de)(de)(de)操(cao)作界(jie)限內(nei)，航(hang)天(tian)(tian)器一(yi)般含有(you)人或(huo)靈敏工具(ju)。主(zhu)動溫(wen)(wen)度(du)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)可涉(she)及機械或(huo)電(dian)氣(qi)裝置，例如電(dian)加熱(re)(re)器和/或(huo)冷(leng)卻器。相比之下，被動溫(wen)(wen)度(du)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)是不涉(she)及機械或(huo)電(dian)氣(qi)裝置的(de)(de)(de)(de)技術，但(dan)包括熱(re)(re)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)涂(tu)料或(huo)結構設(she)計。

一種已知被動溫度(du)控(kong)(kong)制(zhi)技(ji)術包括(kuo)在航天器的外表面(mian)上使用表面(mian)涂(tu)料(liao)(liao)，通常稱為熱控(kong)(kong)制(zhi)涂(tu)料(liao)(liao)或熱控(kong)(kong)制(zhi)顏(yan)(yan)料(liao)(liao)。熱控(kong)(kong)制(zhi)涂(tu)料(liao)(liao)可(ke)以(yi)定義(yi)為熱光學(xue)特(te)性可(ke)以(yi)設(she)計成在經(jing)受已知太(tai)(tai)陽通量或其它輻射源時實現所要(yao)表面(mian)溫度(du)的表面(mian)。舉例(li)來說，白(bai)色熱控(kong)(kong)制(zhi)顏(yan)(yan)料(liao)(liao)具有低太(tai)(tai)陽能吸收(shou)率，而黑色顏(yan)(yan)料(liao)(liao)具有高太(tai)(tai)陽能吸收(shou)率。此類顏(yan)(yan)料(liao)(liao)選擇性應用于航天器外部的多個元件(jian)大(da)大(da)幫助控(kong)(kong)制(zhi)其溫度(du)。

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(shi)至(zhi)少80％產生(sheng)的內部熱被發射到寒(han)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(kong)制和(he)(he)ESD之外，適用(yong)于(yu)航天器(qi)和(he)(he)航天器(qi)組件上(shang)的(de)涂(tu)(tu)料應(ying)(ying)展(zhan)現針對航天器(qi)應(ying)(ying)用(yong)的(de)額外特(te)征(zheng)。舉例來說，涂(tu)(tu)料在(zai)太空環境中長(chang)期服務期間應(ying)(ying)穩定，包括幸免于(yu)微流(liu)星體撞擊和(he)(he)高(gao)水平輻射曝光(guang)的(de)能力(li)(li)。涂(tu)(tu)料應(ying)(ying)中等堅韌并且柔韌使(shi)得(de)其由于(yu)機械或熱應(ying)(ying)力(li)(li)產生(sheng)折曲時(shi)不破裂(lie)和(he)(he)剝(bo)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(si)莫爾卡(G.R.Smolak)和N.J史蒂(di)文斯(si)(N.J Stevens).用于(yu)SERT 2熱控制系統中的(de)Z-93白色顏料的(de)飛行效能的(de)報告(gao)(Report on the flight performance of the Z-93white paint used in the SERT 2thermal control system).技術報告(gao)(Technical report),國家(jia)航(hang)空和宇宙航(hang)行局(National Aeronautics and Space Administration)(NASA),1971)使其適于(yu)涂布航(hang)天器。

盡管Z-93在過去(qu)已廣泛(fan)用(yong)于(yu)涂布航天器，但Z-93并(bing)非(fei)沒有缺(que)點。舉例來說，Z-93已報(bao)導為(wei)多孔性(xing)、熱變色性(xing)且具有次(ci)優靜電消(xiao)散。Z-93涂料的(de)(de)(de)孔隙率由(you)威廉(lian)(lian)F.卡羅爾(William F.Carroll)在關于(yu)航天器發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)1964內部NASA會議期間論(lun)述(威廉(lian)(lian)F.卡羅爾.涂料發(fa)展(zhan)和環境(jing)作用(yong)(Coating development and environmental effects).關于(yu)航天器涂料發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)NASA會議論(lun)文集(NASA Conference Proceedings on Spacecraft Coating Developments),第1-9頁,1964年5月)，其中關于(yu)Z-93他闡述了“ZnO-硅酸鉀(jia)涂料是已開發(fa)的(de)(de)(de)最穩定調配物，但像全部非(fei)玻璃體無機(ji)涂料一(yi)樣，具有限制其用(yong)途的(de)(de)(de)不(bu)利物理性(xing)質。涂料是多孔性(xing)的(de)(de)(de)并(bing)且因此容(rong)易(yi)受(shou)污(wu)染而且難以重新清潔(jie)。因此，用(yong)途應限于(yu)表(biao)面容(rong)易(yi)免于(yu)污(wu)染的(de)(de)(de)應用(yong)或當最大(da)穩定性(xing)的(de)(de)(de)要求證明防止污(wu)染的(de)(de)(de)極端防護措施是合理的(de)(de)(de)應用(yong)”。

Z-93的熱變色性質也深受好評，意味著在超過約300℃的高溫下，Z-93的顏色從白色變成黃色，就像全部基于氧化鋅的表面處理的情況一樣。此類涂料的熱變色性可能不利，因為當暴露于高溫時將觀測到α_s立即提高，這是不合意的。另外，使用中的溫度波動將導致α_s的進一步不穩定性。另外，Z-93的電阻率(ESD)已報導為9.26×10¹⁵到3.65×10¹⁶Ωm(參看例如戴斯彭德(Deshpande)和原田(Harada).可定制導電熱控制材料系統的開發(Development of Tailorable Electrically Conductive Thermal Control Material Systems),國家航空和宇宙航行局(NASA),1998年6月的第2-14頁)，其大于所要最大值10⁹Ωm。總體來說，盡管(guan)Z-93已相當成功地用(yong)作航天器上的白色熱控制涂料(liao)，但(dan)其具有缺點。

還存在Z-93的變化形式，例如AZ技術(AZ Technology)開發的白色熱控制顏料AZ-93。AZ技術網站www.aztechnology.com上提供的AZ-93的產品描述指示與上文所述的Z-93類似，太陽能吸收率和熱輻射率同樣使AZ-93顏料適于涂布航天器(α_s＝0.15±0.01@≥5mil(127微米)厚度；ε_N＝0.91±0.02)。然(ran)而(er)，AZ-93涂料的(de)缺(que)點與上文針對(dui)Z-93所述的(de)缺(que)點相同，即多孔(kong)性(xing)、熱變色性(xing)以及(ji)次(ci)優ESD。

因此(ci)，本發明的(de)實施例(li)的(de)目標在于克服或緩解與常(chang)規涂料(例(li)如Z-93或AZ-93)有關的(de)一個(ge)(ge)或多個(ge)(ge)缺(que)點(dian)。

本發明的實施例的另一目標為提供一種涂料，尤其白色熱控制涂料，其在太空環境中可操作和穩定。本發明的實施例的另一目標為提供白色熱控制涂料，其在約100μm厚度下的吸光度(α_s)不超過0.20且在高達500℃的溫度下的熱輻射率(ε_N)不低(di)于0.80，其也能夠靜電(dian)消散(san)，與常規涂料(liao)相比多孔性較低(di)，并且在高達或甚至(zhi)高于500℃的溫度(du)下非熱變色。

技術實現要素：

根據本發明的第一(yi)(yi)方面，提(ti)供了(le)一(yi)(yi)種(zhong)可固化涂料組(zu)合物，其包含：

(a)硅酸鹽；

(b)磷酸鈣；以及

(c)金屬氧化物。

任選地(di)，可(ke)固(gu)化涂(tu)料(liao)組合物(wu)包含：

-約30重(zhong)量％到約90重(zhong)量％硅酸(suan)鹽；

-約(yue)2重(zhong)(zhong)量％到約(yue)60重(zhong)(zhong)量％磷酸鈣；以及

-約(yue)2重(zhong)量(liang)％到約(yue)60重(zhong)量(liang)％金(jin)屬氧(yang)化(hua)物；

重(zhong)量(liang)百分(fen)比為按總可固化涂料組合物計(ji)的重(zhong)量(liang)百分(fen)比。

任選(xuan)(xuan)地(di)，硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)包含(han)金(jin)(jin)屬(shu)硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)。適合金(jin)(jin)屬(shu)硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)包括(但不(bu)限于)堿(jian)金(jin)(jin)屬(shu)硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)。硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)任選(xuan)(xuan)地(di)包含(han)堿(jian)金(jin)(jin)屬(shu)硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)，進一步任選(xuan)(xuan)地(di)選(xuan)(xuan)自(zi)硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鈉、硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鉀和硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鋰或其(qi)組合的堿(jian)金(jin)(jin)屬(shu)硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)。

硅酸鹽任(ren)選地存在量(liang)按可固(gu)化涂料組合物(wu)的重量(liang)計為約(yue)(yue)40％到約(yue)(yue)80％，進(jin)一(yi)步任(ren)選地約(yue)(yue)40％到約(yue)(yue)70％，仍進(jin)一(yi)步任(ren)選地約(yue)(yue)50％到約(yue)(yue)60％，仍進(jin)一(yi)步任(ren)選地約(yue)(yue)50％或(huo)(huo)約(yue)(yue)51％或(huo)(huo)約(yue)(yue)52％或(huo)(huo)約(yue)(yue)53％或(huo)(huo)約(yue)(yue)54％或(huo)(huo)約(yue)(yue)55％或(huo)(huo)約(yue)(yue)56％或(huo)(huo)約(yue)(yue)57％或(huo)(huo)約(yue)(yue)58％或(huo)(huo)約(yue)(yue)59％或(huo)(huo)約(yue)(yue)60％。

在(zai)一個實施(shi)例中，硅(gui)酸(suan)鹽的存在(zai)量按可(ke)固化涂料組(zu)合物的重(zhong)量計為約60％。在(zai)某些實施(shi)例中，硅(gui)酸(suan)鹽包含(han)按可(ke)固化涂料組(zu)合物的重(zhong)量計約60％的量的硅(gui)酸(suan)鈉或(huo)硅(gui)酸(suan)鉀(jia)。

在一替(ti)代性(xing)實(shi)施(shi)例(li)中，硅(gui)酸鹽的存在量按可固化(hua)涂料組合物(wu)的重量計為約50％。在某一實(shi)施(shi)例(li)中，硅(gui)酸鹽包含按可固化(hua)涂料組合物(wu)計約50％的量的硅(gui)酸鋰(li)。

任選地，磷酸鈣包含磷酸三鈣、磷酸四鈣、羥基磷灰石或其衍生物，或其組合。適合磷酸三鈣包括α-磷酸三鈣(α-TCP)和β-磷酸三鈣(β-TCP)，或其組合。在一個實施例中，β-TCP是優選的。任選地，磷酸鈣的粒徑在約0.1×10^-6m到約5×10^-6m范圍內。進一步任選地，磷酸鈣的粒徑在約0.1×10^-6m到約1.0×10^-6m范圍內。甚至進一步任選地，磷酸鈣的粒徑在約0.2×10^-6m到約0.5×10^-6m范圍內。

如本文所用，術語羥基磷灰石的“衍生物”意指非化學計量的磷酸鈣而并非是式Ca₁₀(PO₄)₄(OH)的羥基磷(lin)灰石(shi)。任選(xuan)地，磷(lin)酸(suan)鈣可能摻(chan)雜(za)有額(e)外金(jin)屬離子，例如鋅、鎂(mei)、鍶、鐵(tie)、鋁、鑭系(xi)元(yuan)素或硅。

磷酸鈣任(ren)選(xuan)地(di)存在量(liang)按可固化(hua)涂料組合物的重量(liang)計為約(yue)(yue)5％到約(yue)(yue)40％，進(jin)一(yi)(yi)步任(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)8％到約(yue)(yue)20％，仍進(jin)一(yi)(yi)步任(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)10％到約(yue)(yue)15％，甚(shen)至(zhi)進(jin)一(yi)(yi)步任(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)10％到約(yue)(yue)12.5％，甚(shen)至(zhi)進(jin)一(yi)(yi)步任(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)10％或(huo)約(yue)(yue)11％或(huo)約(yue)(yue)12％或(huo)約(yue)(yue)12.5％。

在(zai)(zai)一(yi)個(ge)實(shi)施(shi)例中(zhong)，磷酸(suan)鈣的存在(zai)(zai)量(liang)按(an)可固(gu)(gu)化涂料組(zu)合物的重量(liang)計(ji)為約(yue)10％。在(zai)(zai)某(mou)一(yi)實(shi)施(shi)例中(zhong)，磷酸(suan)鈣包含按(an)可固(gu)(gu)化涂料組(zu)合物的重量(liang)計(ji)約(yue)10％的量(liang)的β-TCP。

在(zai)一(yi)個替代實施例中，磷(lin)酸鈣的(de)存在(zai)量按可固化涂料(liao)組合(he)物(wu)的(de)重(zhong)量計為約12.5％。在(zai)某(mou)一(yi)實施例中，磷(lin)酸鈣包(bao)含按可固化涂料(liao)組合(he)物(wu)的(de)重(zhong)量計約12.5％的(de)量的(de)β-TCP。

任選(xuan)地，金屬氧化物包含鎂、鋁、鈧、釔、鋯、鑭、鐠(pu)、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、銩、鐿或(huo)镥的氧化物或(huo)其組合。

仍進一步任選地，金屬氧化物包含氧化鎂、氧化鋁(III)、氧化鈧(III)、氧化釔(III)或氧化鋯；甚至進一步任選地氧化鈧(III)、氧化釔(III)或氧化鋯；甚至進一步任選地氧化鈧(III)或氧化釔(III)；仍進一步任選地氧化釔(III)。或者，金屬氧化物可包含氧化鋅ZnO(其盡管在超過約300℃熱變色，但在低溫下非熱變色；包括ZnO的涂料組合物因此特別適用于在低溫應用(低于約300℃)或在熱變色性不成問題的高溫應用)。任選地，金屬氧化物的粒徑在約0.1×10^-6m到約5×10^-6m范圍內。

金屬氧化物任(ren)選地(di)存在(zai)量(liang)按可固化涂料組合物的(de)重(zhong)量(liang)計為約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)10％到(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)50％，進(jin)一步(bu)(bu)任(ren)選地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)20％到(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)40％，仍進(jin)一步(bu)(bu)任(ren)選地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)25％到(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)40％，甚(shen)至(zhi)進(jin)一步(bu)(bu)任(ren)選地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)30％到(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)40％，甚(shen)至(zhi)進(jin)一步(bu)(bu)任(ren)選地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)30％到(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)37.5％，甚(shen)至(zhi)進(jin)一步(bu)(bu)任(ren)選地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)30％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)31％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)32％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)33％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)34％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)35％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)36％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)37％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)37.5％。

在(zai)一個實(shi)施(shi)例中，金屬氧(yang)(yang)化物的(de)(de)存在(zai)量按可固化涂(tu)料組合物的(de)(de)重量計為約(yue)30％。在(zai)某一實(shi)施(shi)例中，金屬氧(yang)(yang)化物包含按可固化涂(tu)料組合物的(de)(de)重量計約(yue)30％的(de)(de)量的(de)(de)氧(yang)(yang)化釔(III)。

在一個替(ti)代實施(shi)例(li)中，金(jin)屬(shu)氧(yang)化物的存在量(liang)按(an)可固化涂料組(zu)合物的重量(liang)計(ji)為約(yue)37.5％。在某一實施(shi)例(li)中，金(jin)屬(shu)氧(yang)化物包含按(an)可固化涂料組(zu)合物的重量(liang)計(ji)約(yue)37.5％的量(liang)的氧(yang)化釔(III)。

任選地，金屬氧化物在高于300℃的(de)溫度下非熱變色(se)。

優選地，金屬氧化(hua)物在高達或甚至高于500℃的溫度(du)下非熱變色。

如本文所(suo)用，術(shu)語“熱(re)變色(se)”是指溫度增(zeng)加時顏(yan)色(se)改變。顏(yan)色(se)改變一(yi)般可逆。

任選地(di)，可固化(hua)涂料(liao)(liao)組合(he)(he)物為液體可固化(hua)涂料(liao)(liao)組合(he)(he)物。

任選地，可固化涂料組(zu)合物為可固化熱控制涂料組(zu)合物。

根據本發(fa)明的(de)第(di)二方面，提供了一種可(ke)固化(hua)涂料組合物，其包含：

(a)硅酸鹽；

(b)磷酸鹽；以及

(c)金屬氧化物。

硅(gui)酸鹽(yan)、磷(lin)(lin)酸鹽(yan)和金(jin)(jin)屬氧化物(wu)物(wu)質的(de)實(shi)例和選(xuan)擇如上文關于本(ben)發明的(de)第一方面所(suo)述。磷(lin)(lin)酸鹽(yan)物(wu)質或(huo)(huo)者可為另(ling)一堿金(jin)(jin)屬磷(lin)(lin)酸鹽(yan)-優(you)選(xuan)白(bai)色的(de)堿金(jin)(jin)屬磷(lin)(lin)酸鹽(yan)，例如磷(lin)(lin)酸鎂或(huo)(huo)磷(lin)(lin)酸鈉。

根據本發(fa)明(ming)的第三方面，進(jin)一步提供可固化涂料組(zu)合物(wu)，其包含：

(a)硅酸鹽；

(b)磷酸鈣；以及

(c)金屬硫酸鹽。

任選地，可固化涂料組合物包含：

-約30重量％到約90重量％硅酸鹽；

-約(yue)2重量％到約(yue)60重量％磷酸鈣；以及

-約2重量(liang)％到約60重量(liang)％金屬硫酸鹽；

重(zhong)量(liang)百分比為(wei)按總可(ke)固化涂料(liao)組(zu)合物計的重(zhong)量(liang)百分比。

任(ren)選(xuan)地，金(jin)屬硫酸鹽包(bao)含硫酸鋇。任(ren)選(xuan)地，可固(gu)化涂料組合物中金(jin)屬硫酸鹽的(de)存(cun)在量(liang)如上文針對金(jin)屬氧化物所定義(yi)。

根據本發(fa)明的(de)第四方(fang)面(mian)(mian)，還提供一種(zhong)熱控制涂(tu)料(liao)，其包含根據本發(fa)明的(de)第一方(fang)面(mian)(mian)、第二方(fang)面(mian)(mian)或(huo)第三方(fang)面(mian)(mian)的(de)可固化涂(tu)料(liao)組(zu)合(he)物。

根據(ju)本發明(ming)的(de)第(di)五方(fang)面，還提供一種白色熱控(kong)制顏料(liao)，其(qi)包含根據(ju)本發明(ming)的(de)第(di)一方(fang)面、第(di)二方(fang)面或第(di)三方(fang)面的(de)可固(gu)化涂料(liao)組合物。

根據本發明(ming)的第六方(fang)(fang)面(mian)，還提供根據本發明(ming)的第一方(fang)(fang)面(mian)、第二方(fang)(fang)面(mian)或(huo)第三方(fang)(fang)面(mian)的可固(gu)化涂料(liao)組(zu)(zu)合(he)物作為應用于航(hang)天器(qi)和其(qi)組(zu)(zu)件的非(fei)熱變色(se)熱控制涂料(liao)組(zu)(zu)合(he)物的用途(tu)。

根據本發明的(de)第(di)七方面，還提供一種固(gu)化(hua)涂料(liao)，其(qi)通過固(gu)化(hua)根據本發明的(de)第(di)一方面、第(di)二(er)方面或(huo)第(di)三方面的(de)可固(gu)化(hua)涂料(liao)組合物產生。

根據本發(fa)明(ming)的第八方面(mian)，進(jin)一步(bu)提供(gong)固(gu)化涂料，其(qi)包含：

(a)硅酸鹽；

(b)磷酸鈣；以及

(c)金屬氧化物。

任選地，固(gu)化涂料包含(han)：

-約8重量％到約80重量％硅酸鹽；

-約5重(zhong)量(liang)％到約70重(zhong)量(liang)％磷酸鈣；以及

-約5重量％到(dao)約70重量％金屬氧化物；

重量百(bai)分比為按(an)總固化(hua)涂料計的(de)重量百(bai)分比。

任選地(di)，硅酸鹽如上文(wen)針對可固(gu)化涂(tu)料組合物(wu)所定(ding)義。

硅酸(suan)鹽任(ren)選(xuan)(xuan)地存在量(liang)按(an)固化涂料的(de)重量(liang)計為約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)10％到(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)70％，進(jin)一(yi)步(bu)任(ren)選(xuan)(xuan)地約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)10％到(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)60％，仍進(jin)一(yi)步(bu)任(ren)選(xuan)(xuan)地約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)15％到(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)50％，仍進(jin)一(yi)步(bu)任(ren)選(xuan)(xuan)地約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)20％到(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)40％，甚至進(jin)一(yi)步(bu)任(ren)選(xuan)(xuan)地約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)20％到(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)37％，甚至進(jin)一(yi)步(bu)任(ren)選(xuan)(xuan)地約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)20％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)21％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)22％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)23％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)24％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)25％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)26％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)27％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)28％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)29％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)30％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)31％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)32％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)33％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)34％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)35％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)36％或(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)37％。

在(zai)(zai)某些(xie)實(shi)(shi)施例(li)(li)(li)中，硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)存在(zai)(zai)量(liang)按固(gu)化涂料(liao)的(de)(de)重量(liang)計(ji)為約(yue)22％或(huo)(huo)約(yue)36％或(huo)(huo)約(yue)37％。在(zai)(zai)一個實(shi)(shi)施例(li)(li)(li)中，硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鹽(yan)包含按固(gu)化涂料(liao)的(de)(de)重量(liang)計(ji)約(yue)36％的(de)(de)量(liang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鈉。在(zai)(zai)另(ling)一實(shi)(shi)施例(li)(li)(li)中，硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鹽(yan)包含按固(gu)化涂料(liao)的(de)(de)重量(liang)計(ji)約(yue)37％的(de)(de)量(liang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鉀(jia)。在(zai)(zai)另(ling)一實(shi)(shi)施例(li)(li)(li)中，硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鹽(yan)包含按固(gu)化涂料(liao)計(ji)約(yue)22％的(de)(de)量(liang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鋰。

任(ren)選地，磷酸鈣如(ru)上(shang)文針(zhen)對(dui)可固化涂(tu)料組合物所定義。

磷酸鈣(gai)任(ren)選地存在量按固化涂料的(de)重量計為約(yue)(yue)5％到(dao)約(yue)(yue)60％，進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)選地約(yue)(yue)10％到(dao)約(yue)(yue)50％，仍(reng)進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)選地約(yue)(yue)10％到(dao)約(yue)(yue)40％，仍(reng)進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)選地約(yue)(yue)10％到(dao)約(yue)(yue)30％，仍(reng)進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)選地約(yue)(yue)12％到(dao)約(yue)(yue)20％，仍(reng)進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)選地約(yue)(yue)15％到(dao)約(yue)(yue)20％，甚至(zhi)進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)選地約(yue)(yue)15％或(huo)(huo)約(yue)(yue)16％或(huo)(huo)約(yue)(yue)17％或(huo)(huo)約(yue)(yue)18％或(huo)(huo)約(yue)(yue)19％。.

在(zai)(zai)某些實(shi)施(shi)(shi)例(li)中(zhong)，磷酸(suan)(suan)鈣的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)量(liang)(liang)按(an)(an)固(gu)化涂料的(de)(de)(de)(de)重量(liang)(liang)計(ji)(ji)為約16％或(huo)約19％。在(zai)(zai)一(yi)個實(shi)施(shi)(shi)例(li)中(zhong)，磷酸(suan)(suan)鈣包(bao)含按(an)(an)固(gu)化涂料的(de)(de)(de)(de)重量(liang)(liang)計(ji)(ji)約16％的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)β-TCP。在(zai)(zai)另一(yi)實(shi)施(shi)(shi)例(li)中(zhong)，磷酸(suan)(suan)鈣包(bao)含按(an)(an)固(gu)化涂料的(de)(de)(de)(de)重量(liang)(liang)計(ji)(ji)約16％的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)β-TCP。在(zai)(zai)另一(yi)實(shi)施(shi)(shi)例(li)中(zhong)，磷酸(suan)(suan)鈣包(bao)含按(an)(an)固(gu)化涂料的(de)(de)(de)(de)重量(liang)(liang)計(ji)(ji)約19％的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)β-TCP。

任選地，金(jin)屬氧化(hua)物(wu)(wu)如上文針對可(ke)固化(hua)涂料組合(he)物(wu)(wu)所(suo)定義。

金屬氧化物(wu)任(ren)(ren)選(xuan)地(di)存在量按固(gu)化涂(tu)料的重量計為約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)10％到(dao)(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)70％，進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)20％到(dao)(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)65％，仍進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)30％到(dao)(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)60％，仍進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)40％到(dao)(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)60％，仍進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)45％到(dao)(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)60％，甚(shen)至(zhi)進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)47％到(dao)(dao)(dao)(dao)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)59％，甚(shen)至(zhi)進一(yi)步(bu)(bu)任(ren)(ren)選(xuan)地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)47％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)48％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)49％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)50％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)51％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)52％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)53％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)54％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)55％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)56％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)57％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)58％或(huo)約(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)59％。

在(zai)某些實(shi)施例中(zhong)(zhong)，金屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物的(de)存在(zai)量(liang)按(an)(an)(an)固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)涂(tu)(tu)(tu)料的(de)重(zhong)量(liang)計為(wei)約(yue)(yue)48％或約(yue)(yue)47％或約(yue)(yue)58％。在(zai)一個實(shi)施例中(zhong)(zhong)，金屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物包(bao)含按(an)(an)(an)固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)涂(tu)(tu)(tu)料的(de)重(zhong)量(liang)計約(yue)(yue)48％的(de)量(liang)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)釔(III)。在(zai)另(ling)一實(shi)施例中(zhong)(zhong)，金屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物包(bao)含按(an)(an)(an)固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)涂(tu)(tu)(tu)料的(de)重(zhong)量(liang)計約(yue)(yue)47％的(de)量(liang)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)釔(III)。在(zai)另(ling)一實(shi)施例中(zhong)(zhong)，金屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物包(bao)含按(an)(an)(an)固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)涂(tu)(tu)(tu)料計約(yue)(yue)58％的(de)量(liang)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)釔(III)。

任(ren)選地(di)，磷酸鹽物質(zhi)的存在量為約10體(ti)(ti)(ti)積％到約25體(ti)(ti)(ti)積％；進(jin)(jin)一步(bu)任(ren)選地(di)約15體(ti)(ti)(ti)積％到約20體(ti)(ti)(ti)積％；進(jin)(jin)一步(bu)任(ren)選地(di)約18體(ti)(ti)(ti)積％，或約19體(ti)(ti)(ti)積％。更具體(ti)(ti)(ti)來說，測(ce)得涂料組(zu)合物中約18-19體(ti)(ti)(ti)積％的磷酸鹽物質(zhi)的總體(ti)(ti)(ti)積分數產生良好水平(ping)的導(dao)電(dian)性(xing)而不過度損(sun)害涂料的光學(xue)特性(xing)。

根據本發明的第九方面，進一步提(ti)供固化涂料(liao)，其包含：

(a)硅酸鹽；

(b)磷酸鹽；以及

(c)金屬氧化物。

硅酸(suan)(suan)鹽、磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)鹽和(he)(he)金屬氧(yang)化物物質的實(shi)例和(he)(he)選(xuan)擇(ze)如上(shang)文關于(yu)本發(fa)明的第(di)二(er)和(he)(he)第(di)八方(fang)面所述。因此，磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)鹽物質可以是(shi)除了磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)鈣以外的堿金屬磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)鹽，例如磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)鎂或磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)鈉。

根據(ju)本發明的第十(shi)方面，還提供固(gu)化涂(tu)料(liao)，其包含：

(a)硅酸鹽；

(b)磷酸鈣；以及

(c)金屬硫酸鹽。

任(ren)選地(di)，固化涂料(liao)包含：

-約8重(zhong)量％到約80重(zhong)量％硅酸鹽；

-約5重量(liang)％到約70重量(liang)％磷酸鈣；以及

-約5重量％到約70重量％金屬(shu)硫酸鹽；

重(zhong)量百(bai)分比(bi)為(wei)按總固化涂(tu)料計的重(zhong)量百(bai)分比(bi)。

更一般來說，任(ren)選地固(gu)化(hua)(hua)涂(tu)料可(ke)(ke)以由(you)根據本(ben)發(fa)(fa)明的(de)(de)第(di)(di)(di)(di)一方(fang)(fang)面(mian)(mian)、第(di)(di)(di)(di)二方(fang)(fang)面(mian)(mian)和第(di)(di)(di)(di)三(san)方(fang)(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)可(ke)(ke)固(gu)化(hua)(hua)涂(tu)料組(zu)合物形成。因此(ci)，本(ben)發(fa)(fa)明的(de)(de)第(di)(di)(di)(di)一方(fang)(fang)面(mian)(mian)、第(di)(di)(di)(di)二方(fang)(fang)面(mian)(mian)和第(di)(di)(di)(di)三(san)方(fang)(fang)面(mian)(mian)適宜提供可(ke)(ke)固(gu)化(hua)(hua)涂(tu)料組(zu)合物來形成本(ben)發(fa)(fa)明的(de)(de)第(di)(di)(di)(di)七方(fang)(fang)面(mian)(mian)、第(di)(di)(di)(di)八方(fang)(fang)面(mian)(mian)、第(di)(di)(di)(di)九方(fang)(fang)面(mian)(mian)和第(di)(di)(di)(di)十(shi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)固(gu)化(hua)(hua)涂(tu)料。

任選(xuan)地，固(gu)化(hua)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)是熱(re)控制涂(tu)(tu)料(liao)(liao)。因此(ci)，本發(fa)明的(de)另一方(fang)面(mian)(mian)提供(gong)一種熱(re)控制涂(tu)(tu)料(liao)(liao)，其包含(han)根據(ju)本發(fa)明的(de)第(di)七方(fang)面(mian)(mian)、第(di)八方(fang)面(mian)(mian)、第(di)九方(fang)面(mian)(mian)或第(di)十方(fang)面(mian)(mian)的(de)固(gu)化(hua)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)。

根據(ju)本(ben)發明(ming)的(de)另(ling)一方面，還提供一種固化的(de)白色熱控(kong)制顏料，其包含根據(ju)本(ben)發明(ming)的(de)第七方面、第八方面、第九方面或第十方面的(de)固化涂料。

根據本發(fa)明的(de)另一方面(mian)，還提供根據本發(fa)明的(de)第七方面(mian)、第八方面(mian)、第九方面(mian)或第十(shi)方面(mian)的(de)固化(hua)涂料的(de)用途，其作(zuo)為用于(yu)航(hang)天器(qi)和其組件的(de)非熱變色熱控制(zhi)涂料。

根(gen)據本發明(ming)的另一(yi)方面，還(huan)提(ti)(ti)供經涂布襯(chen)底，其包(bao)含(han)襯(chen)底和上面提(ti)(ti)供的根(gen)據本發明(ming)的第一(yi)方面、第二方面或第三(san)方面的可(ke)固(gu)化(hua)涂料組合物。

根(gen)(gen)據本發明的另一方面(mian)，還提供(gong)(gong)一種(zhong)經涂(tu)布襯底(di)，其包含(han)襯底(di)和上面(mian)提供(gong)(gong)的根(gen)(gen)據本發明的第(di)(di)七(qi)方面(mian)、第(di)(di)八方面(mian)、第(di)(di)九方面(mian)或第(di)(di)十方面(mian)的固化涂(tu)料。

任選地，襯底(di)(di)包含(han)鋁襯底(di)(di)、鎂襯底(di)(di)、鈦襯底(di)(di)或塑(su)(su)料襯底(di)(di)。進一(yi)步任選地，襯底(di)(di)可以(yi)(yi)是復合(he)物，例如(ru)碳(tan)-纖(xian)維加(jia)固的塑(su)(su)料(CFRP)襯底(di)(di)。纖(xian)維加(jia)強(qiang)物可以(yi)(yi)由玻璃(li)或玄武(wu)巖(yan)纖(xian)維組成或包含(han)玻璃(li)或玄武(wu)巖(yan)纖(xian)維。

根(gen)(gen)據(ju)本(ben)發明的(de)另一(yi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)，還(huan)提供一(yi)種制備(bei)經涂(tu)布襯(chen)底的(de)方(fang)(fang)法(fa)，該經涂(tu)布襯(chen)底包含(han)襯(chen)底和根(gen)(gen)據(ju)本(ben)發明的(de)第一(yi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)、第二(er)方(fang)(fang)面(mian)(mian)或(huo)第三(san)方(fang)(fang)面(mian)(mian)的(de)可固化涂(tu)料(liao)組合物，該方(fang)(fang)法(fa)包含(han)向襯(chen)底施加根(gen)(gen)據(ju)本(ben)發明的(de)第一(yi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)、第二(er)方(fang)(fang)面(mian)(mian)或(huo)第三(san)方(fang)(fang)面(mian)(mian)的(de)可固化涂(tu)料(liao)組合物。

根(gen)據(ju)本發明的(de)另一方(fang)面(mian)，還(huan)提供一種制備經涂布(bu)襯(chen)(chen)底(di)的(de)方(fang)法(fa)，該經涂布(bu)襯(chen)(chen)底(di)包(bao)含(han)(han)襯(chen)(chen)底(di)和根(gen)據(ju)本發明的(de)第(di)七方(fang)面(mian)、第(di)八方(fang)面(mian)、第(di)九(jiu)方(fang)面(mian)或第(di)十方(fang)面(mian)的(de)固化涂料(liao)，該方(fang)法(fa)包(bao)含(han)(han)向襯(chen)(chen)底(di)施加根(gen)據(ju)本發明的(de)第(di)一方(fang)面(mian)、第(di)二方(fang)面(mian)或第(di)三方(fang)面(mian)的(de)可固化涂料(liao)組合物并(bing)且固化該可固化涂料(liao)組合物。

任(ren)選(xuan)地，可固化涂料組合物(wu)通過噴涂施加于襯底。

任選地，在固化可固化涂料(liao)組(zu)合(he)物之前，干燥(zao)可固化涂料(liao)組(zu)合(he)物。

任選地，使用(yong)溶膠(jiao)(jiao)-凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)法制(zhi)造硅(gui)酸(suan)(suan)鹽。使用(yong)溶膠(jiao)(jiao)-凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)法使能夠使用(yong)較低固(gu)(gu)化溫度(du)，以及較長持續時間的(de)室(shi)溫固(gu)(gu)化。另外，溶膠(jiao)(jiao)-凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)更耐(nai)水分和高(gao)濕(shi)(shi)度(du)。低耐(nai)濕(shi)(shi)性為特定(堿金(jin)屬類(lei))硅(gui)酸(suan)(suan)鹽的(de)已(yi)知方面(mian)，因此溶膠(jiao)(jiao)-凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)產(chan)生(sheng)的(de)硅(gui)酸(suan)(suan)鹽是(shi)有利替代。它可以用(yong)作頂涂(tu)層(ceng)。

本發(fa)明(ming)的其它任選特(te)征、方面和(he)實施(shi)例在(zai)隨附權利(li)要求(qiu)書中陳述。

本發明的實(shi)施例提供以下優(you)勢：

·本發明實(shi)施例的(de)固(gu)化涂(tu)(tu)料(liao)為不透(tou)明白(bai)色(se)反射(she)性涂(tu)(tu)料(liao)，其適用(yong)作用(yong)于(yu)涂(tu)(tu)布航(hang)天器和(he)其組件的(de)白(bai)色(se)熱控制涂(tu)(tu)料(liao)。涂(tu)(tu)料(liao)中使用(yong)氧化釔(III)和(he)β-TCP提供跨(kua)越全UV-Vis-NIR譜(pu)的(de)混濁度和(he)反射(she)率。

·固化涂料的太陽能吸收率和熱輻射率極佳(α_s＝100μm厚度下約0.13到約0.16；ε_N＝0.88-0.92)。

·本(ben)發明實施例的固化涂(tu)料(liao)比常規涂(tu)料(liao)多孔性(xing)(xing)較(jiao)低。較(jiao)低孔隙率提供對污染(ran)等(deng)的較(jiao)高穩定(ding)性(xing)(xing)和耐受性(xing)(xing)。提議使(shi)用磷酸鈣，任(ren)選地β-TCP，其使(shi)能夠產(chan)生多孔性(xing)(xing)比常規涂(tu)料(liao)低的固化熱控(kong)制涂(tu)料(liao)。

·涂(tu)料(liao)的(de)降(jiang)低的(de)孔隙率指示涂(tu)料(liao)內(nei)顏料(liao)的(de)較高封裝。此針對原(yuan)子(zi)(zi)氧(yang)攻(gong)擊、x射線(xian)和電子(zi)(zi)和質子(zi)(zi)降(jiang)解對顏料(liao)(例如(ru)金屬氧(yang)化物和磷(lin)酸鈣)提供保護。

·本發(fa)明實(shi)施例(li)的(de)(de)(de)(de)(de)固化(hua)(hua)(hua)(hua)涂料(liao)在(zai)(zai)高達(da)1000℃下都(dou)非(fei)熱(re)(re)變(bian)色(se)(se)。相(xiang)比之(zhi)下，Z-93在(zai)(zai)300℃下展現顯(xian)著顏色(se)(se)改變(bian)。舉例(li)來說(shuo)，卡瑪利薩文思坦尼(Kamalisarvestani)等(deng)人(ren),“智能(neng)窗上的(de)(de)(de)(de)(de)效能(neng)、材料(liao)和涂布(bu)技(ji)術(Performance,materials and coating technologies of thermochromic thin films on smart windows)”,可(ke)(ke)再生能(neng)源(yuan)和可(ke)(ke)持續能(neng)源(yuan)評論(lun)(Renewable and Sustainable Energy Reviews)26(2013)353-364的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)5顯(xian)示氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鋅(xin)(Z-93和AZ-93內所含)在(zai)(zai)加熱(re)(re)時(shi)從白(bai)色(se)(se)變(bian)成黃色(se)(se)。此外，杰西H.戴(Jesse H.Day)在(zai)(zai)他的(de)(de)(de)(de)(de)公開案(an)“無機化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)變(bian)色(se)(se)性(Thermochromism of Inorganic Compounds)”,化(hua)(hua)(hua)(hua)學評論(lun)(Chemical Reviews),第68卷,第6期,1968年11月25日(ri)的(de)(de)(de)(de)(de)第649頁闡述，“不完全(quan)可(ke)(ke)逆變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)是氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鋅(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)，其(qi)變(bian)成淡黃綠色(se)(se)，以及(ji)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)錫的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)，其(qi)從白(bai)色(se)(se)變(bian)成綠色(se)(se)并且(qie)甚至變(bian)成橙色(se)(se)和橙紅(hong)色(se)(se)，在(zai)(zai)冷卻(que)時(shi)回到(dao)青白(bai)色(se)(se)”。建(jian)議使(shi)用除了(le)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鋅(xin)以外的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(任(ren)選地氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)釔(III))，其(qi)使(shi)能(neng)夠產(chan)生非(fei)熱(re)(re)變(bian)色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)控制涂料(liao)。

·測得SWN79、SWK66和SWL40中每一個的電阻率(ESD)(參看下文實例1)為10⁶Ωm，與Z-93和AZ-93的約10¹⁵到10¹⁶Ωm的電(dian)阻率形成對(dui)比。

·本發(fa)明實施例的固化涂料為UV反射性的，而Z-93和其變化形式(shi)吸(xi)收UV輻射。

·本發明實施例的(de)(de)固化涂(tu)料(liao)(liao)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)不含(han)碳。這(zhe)是(shi)有(you)利的(de)(de)，因(yin)為(wei)涂(tu)料(liao)(liao)中(zhong)存(cun)在的(de)(de)任(ren)何殘余碳在太空中(zhong)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)能產生(sheng)問(wen)題。實際(ji)上，一些太空任(ren)務僅僅是(shi)太熱(re)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)使有(you)機(ji)分(fen)子不能存(cun)活。在劇烈輻(fu)(fu)射轟擊下(xia)，有(you)機(ji)分(fen)子可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)能碎片化并(bing)(bing)(bing)且(qie)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)能汽化和除氣。這(zhe)一過(guo)程可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)改變涂(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)結構并(bing)(bing)(bing)且(qie)表(biao)示涂(tu)料(liao)(liao)隨時(shi)間的(de)(de)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)能變化，一般打算避(bi)免這(zhe)一變化。舉例來(lai)說，有(you)機(ji)分(fen)子將(jiang)在真空紫外(wai)光(VUV)和紫外(wai)光(UV)波長中(zhong)劇烈吸(xi)收，在暴露于太陽輻(fu)(fu)射時(shi)促(cu)進材(cai)料(liao)(liao)降解(jie)，并(bing)(bing)(bing)且(qie)還產生(sheng)表(biao)面污(wu)(wu)染。具體來(lai)說，VUV輻(fu)(fu)射攜(xie)帶(dai)足夠(gou)能量來(lai)切斷H-C鍵，通常留下(xia)碳，這(zhe)將(jiang)破(po)壞涂(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)光學特性(xing)。另外(wai)，排氣的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)還可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)在鄰(lin)近表(biao)面或(huo)組(zu)件上凝結并(bing)(bing)(bing)且(qie)因(yin)此污(wu)(wu)染靈敏(min)光學組(zu)件或(huo)其它(ta)組(zu)件，并(bing)(bing)(bing)且(qie)由此破(po)壞整(zheng)個裝置。

附圖說明

現將(jiang)僅借助于實例并且(qie)參考圖式描(miao)述(shu)本發(fa)明(ming)的實施例，其中(zhong)：

圖1示出了Z-93的(de)(de)固(gu)(gu)化涂(tu)料(liao)和我們的(de)(de)SWN79組(zu)合物的(de)(de)固(gu)(gu)化涂(tu)料(liao)的(de)(de)掃(sao)描電子顯(xian)微照片(SEM)影像，如(ru)關于孔隙率的(de)(de)實例3(D)中更(geng)詳(xiang)細描述(shu)；

圖2示出了SWN79的高倍放(fang)大光學顯(xian)微鏡(jing)橫截面影像，不顯(xian)示孔(kong)隙率(lv)證(zheng)據(頂層：鑲嵌樹(shu)脂(zhi)；中間(jian)層：SWN79涂料；底(di)層：鈦(tai)襯底(di))；以及

圖(tu)3示出(chu)了250和2500納米波長(chang)之(zhi)間的(de)SWN79和Z-93的(de)反射率曲(qu)線。測量SWN79；Z-93從文(wen)獻(L.考德(L.Kauder),NASA/TP-題為“航天器(qi)熱控制涂料(liao)參考文(wen)件(Spacecraft Thermal Control Coatings References)”并(bing)且具體來說圖(tu)5.10)獲(huo)得(de)。

具體實施方式

本發(fa)明的(de)實施例表示(shi)申(shen)請(qing)人(ren)已知的(de)將本發(fa)明放到實踐(jian)中的(de)最佳(jia)方式。然而，其并非可獲得此的(de)唯一方式。

初始評論

本(ben)發明提供多種可固化涂料(liao)組(zu)合物，其各自包含(han)：(a)硅酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽，例如(但不限于)硅酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈉(na)、硅酸(suan)(suan)(suan)(suan)鉀或(huo)硅酸(suan)(suan)(suan)(suan)鋰；(b)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽，例如(但不限于)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈣、磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鎂或(huo)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈉(na)；以及(c)金屬氧(yang)化物，例如(但不限于)氧(yang)化鎂、氧(yang)化鋁(III)、氧(yang)化鈧(III)、氧(yang)化釔(III)或(huo)氧(yang)化鋯。此(ci)類可固化涂料(liao)組(zu)合物可用(yong)作應用(yong)于航天(tian)器和(he)其組(zu)件(jian)的(de)非熱變(bian)色熱控(kong)制(zhi)涂料(liao)組(zu)合物。

就熱控制來說(shuo)，此類涂(tu)(tu)料(liao)組合物(wu)出(chu)于(yu)‘被動(dong)冷卻’觀(guan)點提供(gong)熱控制，即通過低吸(xi)收率和高(gao)輻射(she)率進行，尤(you)其適于(yu)太空應用。關鍵(jian)熱轉移機制通過輻射(she)進行。所屬(shu)領域的(de)技(ji)術人員將了解(jie)，這(zhe)一輻射(she)性方面使本發明涂(tu)(tu)料(liao)根(gen)本上不同于(yu)阻燃(ran)型(xing)或(huo)(huo)耐熱型(xing)涂(tu)(tu)料(liao)，阻燃(ran)型(xing)或(huo)(huo)耐熱型(xing)涂(tu)(tu)料(liao)是(shi)基于(yu)防止燃(ran)燒的(de)原理(這(zhe)在(zai)太空的(de)真空中不成(cheng)問題)。

或者，對(dui)于(yu)用(yong)于(yu)低溫(wen)(wen)應(ying)用(yong)或用(yong)于(yu)高(gao)溫(wen)(wen)(高(gao)于(yu)約300℃)下的熱變(bian)色性不成問題的應(ying)用(yong)中(zhong)，金屬氧(yang)化物(wu)物(wu)質可(ke)以是氧(yang)化鋅(xin)(氧(yang)化鋅(xin)在高(gao)于(yu)約300℃的溫(wen)(wen)度下熱變(bian)色)。

還提供多(duo)種可固化(hua)涂料組(zu)合(he)物，其各自包(bao)含(a)硅酸鹽(yan)(例(li)如(ru)上(shang)(shang)文所述)；(b)磷酸鹽(yan)(例(li)如(ru)上(shang)(shang)文所述)；以(yi)及(c)金屬硫(liu)酸鹽(yan)，例(li)如(ru)硫(liu)酸鋇。

還提供(gong)熱控(kong)制(zhi)涂料、熱控(kong)制(zhi)顏料和制(zhi)備經(jing)涂布襯底的(de)方(fang)法。

實例1

根(gen)據(ju)本發明的(de)(de)實施例的(de)(de)的(de)(de)可固化涂料(liao)組合物被我們稱為SWN79、SWK66和SWL40，其根(gen)據(ju)表1的(de)(de)調(diao)配物A下所示的(de)(de)成分的(de)(de)m(濕潤％)制備。

調配物A

調配物B

調配物C

調配物D

調配物E

調配物F

調配物G

調配物H

調配物I

調配物J

在表1中：

·Y2O3為Y₂O₃，即氧化釔(III)，也稱為氧化釔，獲自德(de)國38642戈斯(si)拉爾Im Schleeke街(jie)道91號的斯(si)達克公司(HC Starck,Im Schleeke 91,38642Goslar,Germany)；

·TCP為β-TCP，即(β-Ca₃(PO₄)₂)，獲自美國密(mi)蘇(su)里州圣路易斯的(de)西格(ge)瑪奧德里奇公司(Sigma Aldrich,St.Louis,MO,USA)；

·N79為硅酸鈉，即[3.22SiO₂/NaO]Na₂SiO₃·xH₂O，獲自美國(guo)KS 66105堪(kan)(kan)薩斯(si)市1700堪(kan)(kan)薩斯(si)大(da)道(dao)的PQ公司(PQ Corporation,1700Kansas Ave,Kansas City,KS 66105,USA)；

·K66為硅酸鉀，即[2.18 SiO₂/KO]K₂SiO₃·xH₂O，獲自PQ公司，細節(jie)提供(gong)于上文；以及

·L40為硅酸鋰，即[8.20 SiO₂/LiO]Li₂SiO₃·xH₂O，獲自PQ公司，細節(jie)提供(gong)于上文。

技(ji)術人員應(ying)了(le)解(jie)，硅(gui)酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)化學(xue)式(shi)中所用的(de)x表示水的(de)量。技(ji)術人員還(huan)應(ying)了(le)解(jie)，所用硅(gui)酸(suan)鹽(yan)(yan)不限于上文(wen)所指出的(de)確切(qie)化學(xue)式(shi)。

SWN79

可固化(hua)涂(tu)料組(zu)合(he)(he)物(wu)(wu)(表(biao)1的(de)(de)調配(pei)物(wu)(wu)A中(zhong)(zhong)的(de)(de)SWN79)使用硅(gui)(gui)酸鈉(na)作為液(ye)(ye)體結合(he)(he)劑相(xiang)制備。氧化(hua)釔(III)和β-TCP粉末(mo)根據表(biao)1中(zhong)(zhong)針對(dui)調配(pei)物(wu)(wu)A所(suo)示(shi)(shi)的(de)(de)m(濕潤％)以(yi)(yi)3:1重量比混(hun)合(he)(he)組(zu)成(cheng)可固化(hua)涂(tu)料組(zu)合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)(de)粉末(mo)組(zu)分。硅(gui)(gui)酸鹽接著同樣根據表(biao)1中(zhong)(zhong)針對(dui)調配(pei)物(wu)(wu)A所(suo)示(shi)(shi)的(de)(de)m(濕潤％)與氧化(hua)釔(III)和β-TCP粉末(mo)以(yi)(yi)60:40重量比混(hun)合(he)(he)。具體來說，粉末(mo)裝料(氧化(hua)釔(III)和β-TCP)添加到總液(ye)(ye)體硅(gui)(gui)酸鹽相(xiang)的(de)(de)約(yue)四分之一。添加粉末(mo)組(zu)分之后，在添加時(shi)將剩(sheng)余液(ye)(ye)相(xiang)攪(jiao)拌成(cheng)摻(chan)合(he)(he)物(wu)(wu)。將最終摻(chan)合(he)(he)物(wu)(wu)添加到密封容器中(zhong)(zhong)并(bing)且混(hun)合(he)(he)物(wu)(wu)在輥式球(qiu)磨機上翻動2小時(shi)，形(xing)成(cheng)本發明的(de)(de)一個實施例的(de)(de)可固化(hua)涂(tu)料組(zu)合(he)(he)物(wu)(wu)。整個混(hun)合(he)(he)過程在20℃的(de)(de)溫(wen)度和50％相(xiang)對(dui)濕度(標準實驗室條件)下進行。

SWK66

可(ke)固(gu)化涂料組合(he)(he)物(表1的調(diao)配物A中的SWK66)使(shi)用(yong)硅酸(suan)(suan)鉀作為(wei)液體結合(he)(he)劑(ji)相制備。該(gai)方法如上文針對SWN79所述進(jin)行(xing)，但使(shi)用(yong)硅酸(suan)(suan)鉀代替硅酸(suan)(suan)鈉。

SWL40

可固(gu)化涂料組合(he)(he)物(表(biao)1的調配物A中的SWL40)使用(yong)(yong)硅(gui)(gui)酸鋰(li)作為液體結合(he)(he)劑相制備。該方(fang)法如上(shang)文針對SWN79所述進行，但使用(yong)(yong)硅(gui)(gui)酸鋰(li)代替硅(gui)(gui)酸鈉，并且硅(gui)(gui)酸鹽根(gen)據表(biao)1中針對調配物A所示的m(濕潤％)與氧化釔(III)和β-TCP粉末以50:50重量(liang)比混合(he)(he)。

SWN79、SWK66和(he)SWL40中的每一個都(dou)是粘稠水(shui)溶(rong)液(ye)。

可固化(hua)涂料組合(he)物還根據調配物B-J制(zhi)備。

實例2

根據本發明的(de)實施例的(de)可固(gu)(gu)化(hua)涂(tu)料組合物(即固(gu)(gu)化(hua)SWN79、SWK66和(he)SWL40)沉積于金(jin)屬樣品上并且如下固(gu)(gu)化(hua)。

固化SWN79

如實例1中所述使用輥式球磨機混合后，使用獲自諾信公司(Nordson Corporation)(美國俄亥俄州西湖(Westlake,OH,USA))的Trilogy^TM AS噴(pen)槍將液體SWN79組合物噴(pen)灑至(zhi)V級鈦(Ti6AI4V)襯底(di)的(de)表(biao)面。在(zai)距離(li)目(mu)標表(biao)面25cm的(de)距離(li)進行(xing)噴(pen)涂直到(dao)(dao)(dao)獲(huo)得100μm厚的(de)覆蓋(gai)層。噴(pen)涂后，經噴(pen)涂的(de)表(biao)面用鋁箔覆蓋(gai)但不(bu)與其接觸，并且使(shi)其在(zai)20℃的(de)溫度下靜置隔夜，即持續(xu)12到(dao)(dao)(dao)16小(xiao)時。在(zai)這(zhe)一階段，表(biao)面的(de)外(wai)觀不(bu)再光滑，并且將樣品轉移到(dao)(dao)(dao)常規風(feng)扇輔助烘(hong)(hong)箱中(zhong)。樣品根據以下熱(固化)循環在(zai)烘(hong)(hong)箱中(zhong)加熱到(dao)(dao)(dao)250℃：

-在0.5℃/min下從室溫(wen)(約20℃)加熱到(dao)95℃

-在95℃下保持2小時

-在0.5℃/min下(xia)從(cong)95℃加(jia)熱到(dao)120℃

-在(zai)120℃下(xia)保(bao)持2小時

-在0.5℃/min下從120℃加熱到150℃

-在150℃下保持2小時(shi)

-在(zai)0.5℃/min下(xia)從(cong)150℃加熱到(dao)180℃

-在180℃下保持12小(xiao)時

-在0.5℃/min下從180℃加(jia)熱到250℃

-在250℃下保持2小時

固(gu)化循環完成(cheng)后，使樣品以與(yu)烘箱相(xiang)同的速(su)率(約0.5℃/min)冷卻到20℃的溫(wen)度。

固(gu)化處理完成后，固(gu)化涂(tu)料是100μm厚(hou)度的(de)(de)硬無機(ji)膜。固(gu)化涂(tu)料具(ju)有(you)表1中針對調配物(wu)A的(de)(de)m(干燥％)所示的(de)(de)組成。

固化SWK66和固化SWL40

固(gu)(gu)化(hua)SWK66和固(gu)(gu)化(hua)SWL40通過(guo)如上文針(zhen)對SWN79所述(shu)施加到V級鈦襯底，干燥和固(gu)(gu)化(hua)來制備。固(gu)(gu)化(hua)涂料具有表1中針(zhen)對調配(pei)物(wu)A的m(干燥％)所示的各別組成(cheng)。

固(gu)化(hua)涂料還(huan)使用調配物(wu)B-J形成的(de)可固(gu)化(hua)涂料組合(he)物(wu)制備。

實例3

如下文所(suo)述研(yan)究用實例(li)2中制備(bei)的固化(hua)(hua)SWN79、固化(hua)(hua)SWK66和固化(hua)(hua)SWL40涂(tu)布的襯底的特(te)質(zhi)。

(A)吸光度

在UV/Vis/NIR范圍(250-2500nm)中使用珀金埃爾默λ9/19雙光束分光光度計(Perkin Elmer Lambda 9/19double beam spectrophotometer)用150mm球型積分附加器測量實例2中制備的鈦襯底上存在的固化涂料SWN79和SWL40的漫反射率R。針對參考物測量漫反射率產生反射軌跡(未示出)，其針對零空氣質量(ASTM E490)太陽光入射光譜加權。因為經涂布的襯底不透明，所以太陽能吸收率α_s僅為：1-R。結果在表2中示(shi)出(chu)。

表2

因此，發現固化涂料SWN79和SWL40的太陽能吸收率極佳，α_s不超過0.2(即α_s(％)不(bu)超過20％)。

(B)熱輻射率

根據ECSS標(biao)準(ECSS-Q-ST-70-09C)進行(xing)涂料的(de)表面輻(fu)射(she)率測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)。使(shi)(shi)用(yong)Jenoptik VarioCam IR照相機進行(xing)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)。樣(yang)品(pin)與(yu)已知輻(fu)射(she)率參考樣(yang)品(pin)一(yi)起(qi)置于加(jia)熱(re)板(ban)(ban)(ban)上(shang)(shang)。使(shi)(shi)用(yong)包埋(mai)于加(jia)熱(re)板(ban)(ban)(ban)上(shang)(shang)的(de)另一(yi)樣(yang)品(pin)中的(de)K型熱(re)電(dian)偶(ou)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)加(jia)熱(re)板(ban)(ban)(ban)溫(wen)(wen)度。熱(re)電(dian)偶(ou)讀數(shu)與(yu)紅外照相機軟件結(jie)合使(shi)(shi)用(yong)，獲得所(suo)測(ce)(ce)(ce)試涂料的(de)輻(fu)射(she)率數(shu)據。隨后隨著(zhu)設(she)定持續時間記(ji)錄IR照相機和熱(re)電(dian)偶(ou)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)值。在后處理期間，溫(wen)(wen)度測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)曲線(未示出)的(de)最穩定部(bu)分用(yong)于測(ce)(ce)(ce)定最大和最小溫(wen)(wen)度變化。

通(tong)過IR照相機軟件使用平(ping)均(jun)溫(wen)度計算各(ge)具(ju)體樣(yang)品的(de)輻射(she)率(lv)。

全部涂料SWN79、SWK66和SWL40都獲得0.88-0.92的輻射率值(ε_N)。

(C)熱變色性

在ESA's XTES設施(ESTEC，諾德韋克(Noordwijk),荷蘭(The Netherlands))中的除氣測試之后，測量樣品(即用固化SWN79、固化SWK66和固化SWL40涂布的襯底)的太陽能吸收率。接著將樣品添加到ESA協同溫度-加速輻射(STAR-II)設施中，其中在500℃下在10^-6mbar大氣壓下測量α_s。任何熱變色作用將呈現太陽能吸收率的改變或Δα。測試開始時，當與在室溫下記錄的XTES值比較時，(BOT)STAR-II設施測量值指示Δα為0.00±0.02。這指示α_s與高(gao)達500℃的溫(wen)度無(wu)關(guan)并且因(yin)此證實樣(yang)品不會熱變色(se)。

作為(wei)(wei)另一測試，組分氧化釔(yi)(yi)(III)、β-TCP和氧化鋅(xin)(xin)(ZnO)的各別樣品全部呈白色(se)粉末，將其(qi)在(zai)Carbolite 1100電爐(lu)中加熱(re)到300℃。所得樣品在(zai)300℃下目測并且差異(yi)對肉眼來說明顯(結果未(wei)示出)。氧化鋅(xin)(xin)在(zai)加熱(re)時從(cong)白色(se)褪(tun)色(se)成黃色(se)。相比之下，氧化釔(yi)(yi)(III)和β-TCP為(wei)(wei)本發(fa)明的某(mou)些實(shi)施(shi)例(li)的固化涂料的組分，顯示不褪(tun)色(se)并且保(bao)持白色(se)。因此，本發(fa)明的某(mou)些實(shi)施(shi)例(li)的固化涂料的組分可以有力地是非(fei)熱(re)變(bian)色(se)的。

(D)孔隙率

對(dui)實(shi)例2中制備的(de)V級(ji)(Ti-6Al-4V)鈦(tai)上存在(zai)的(de)固(gu)化涂(tu)料(liao)SWN79，和(he)固(gu)化涂(tu)料(liao)Z-93(也施加于鈦(tai)襯底并(bing)且(qie)以與實(shi)例2中所(suo)述相同的(de)方式固(gu)化)進(jin)行(xing)目測(ce)并(bing)且(qie)差(cha)異對(dui)于肉(rou)眼來說明顯(xian)。SWN79的(de)樣(yang)(yang)品平整，而Z-93的(de)樣(yang)(yang)品可(ke)見多孔性。圖1描繪Z-93(左)和(he)SWN79(右)的(de)電子顯(xian)微鏡(SEM)影像，其明確顯(xian)示Z-93樣(yang)(yang)品高度多孔，而SWN79樣(yang)(yang)品產生(sheng)固(gu)體和(he)均勻表(biao)面(mian)。

SWN79樣品的(de)另一圖示顯(xian)示于圖2中(zhong)。將樣品分段，安(an)放和拋(pao)光并且使(shi)用光學顯(xian)微鏡檢驗(yan)。如從圖2中(zhong)所(suo)示的(de)影像顯(xian)而易(yi)見(頂層(ceng)：鑲(xiang)嵌樹脂；中(zhong)間(jian)層(ceng)：SWN79涂料；底(di)層(ceng)：鈦襯底(di))，SWN79在使(shi)用光學顯(xian)微鏡檢驗(yan)時顯(xian)示0％孔隙率。因此，SWN79樣品在所(suo)測試的(de)所(suo)有放大倍(bei)數下(xia)產生固體(ti)和無(wu)孔表面。

(E)電阻率(靜電消散，ESP)

通過將實例1中制備(bei)的(de)(de)各別(bie)可固(gu)(gu)(gu)化(hua)涂料組合物施(shi)加(jia)到絕緣襯底(玻璃(li))并且(qie)如實例2中詳述固(gu)(gu)(gu)化(hua)，測(ce)量固(gu)(gu)(gu)化(hua)涂料中的(de)(de)每一個(即(ji)固(gu)(gu)(gu)化(hua)SWN79、固(gu)(gu)(gu)化(hua)SWK66和固(gu)(gu)(gu)化(hua)SWL40)的(de)(de)表(biao)面(mian)電阻率(lv)(lv)。將同心環電阻率(lv)(lv)探針置于經涂布表(biao)面(mian)上(shang)并且(qie)連接(jie)到絕緣Fluke 1507測(ce)試計上(shang)。在50到1000伏的(de)(de)電壓范圍(wei)上(shang)記(ji)錄表(biao)面(mian)電阻率(lv)(lv)。

SWN79、SWK66和SWL40中的每一個的電阻率測得為約10⁶Ωm。

(F)UV反射率

使用上文實例3(A)中獲得的反射率軌跡，并且通過關聯UV吸收率，通過在250和380nm波長之間關于ASTM-G490零空氣質量(AM0)太陽能照射度標準譜整合軌跡獲得UV反射率。如圖3中所示，發現SWN79吸收15％入射UV輻射(α_s,uv＝0.15)，而發現Z-93吸收94％(α_s,uv＝0.94)。在近地軌(gui)道(NEO)應(ying)用中(熱(re)穩(wen)定)，白色涂料的(de)降(jiang)解通常與長(chang)期(qi)暴露于UV輻射有關。此降(jiang)解可(ke)以通過限制此范圍中的(de)吸(xi)收(shou)率來降(jiang)低。

總體(ti)來說，本(ben)發(fa)(fa)明實施(shi)例的(de)固化涂料(liao)具有(you)極佳吸光度和熱(re)輻射率，并(bing)且與(yu)常規(gui)白色(se)熱(re)控制(zhi)涂料(liao)相比多孔(kong)性(xing)較低(di)。與(yu)常規(gui)白色(se)熱(re)控制(zhi)涂料(liao)相比，其還非熱(re)變色(se)，具有(you)降(jiang)低(di)的(de)電(dian)阻率，并(bing)且具有(you)增加的(de)UV反射率。因此，本(ben)發(fa)(fa)明實施(shi)例的(de)固化涂料(liao)為用(yong)作用(yong)于涂布航天器和其組(zu)件以及用(yong)于其它被動溫度控制(zhi)應用(yong)的(de)白色(se)熱(re)控制(zhi)涂料(liao)的(de)極好候(hou)選物。

磷酸鈣物質的體積分數和粒徑的選擇

增加(jia)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)組(zu)合物(wu)中(zhong)磷酸(suan)鈣(gai)的(de)(de)量(liang)導致固化(hua)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)導電(dian)性(xing)(xing)更(geng)高。然而，涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)組(zu)合物(wu)中(zhong)的(de)(de)磷酸(suan)鈣(gai)的(de)(de)量(liang)增加(jia)還可能對固化(hua)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)光學(xue)特性(xing)(xing)(具體來說反射率)不利(即其變得(de)較不白)。因此優(you)選在涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)組(zu)合物(wu)中(zhong)使用最優(you)量(liang)的(de)(de)磷酸(suan)鈣(gai)，例如在固化(hua)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)中(zhong)提供良好水(shui)平(ping)的(de)(de)導電(dian)性(xing)(xing)，而不過度損害其光學(xue)特性(xing)(xing)。

為了鑒別涂料組合物的磷酸鈣的最優量，我們考慮電滲流理論。根據此類理論(并且不受其束縛)，對于介電質和導電組分的混合物，如果導電相的體積分數達到所謂的滲流臨界值p_c，這一混合物的電導率和介電常數(電容率)ε將展現電導率的臨限值。M.J.鮑威爾(M.J.Powell)在1979年作出的關于隨機裝填硬球的點滲流的研究(“隨機裝填球中的點滲流”,物理評論(Physical Review)B 20:4194)表明對于相等尺寸的剛性球，將需要0.310±0.005的體積分數來產生這一臨界值。將這一數字乘以裝填密度0.59產生臨界體積分數(CVF)ф_c 0.183±0.003。

我們因此推薦涂料組合物(包括結合劑相)內的磷酸鈣物質(例如β-TCP)的總體積分數應大于0.183或18.3體積％的分數。較高體積分數的磷酸鈣物質將另外提高電導率，但代價是太陽能吸收率(α_s)提高。

我們還注意到剛性球的裝填密度不能超過克卜勒猜想(Kepler Conjecture)，這將立方密堆積或六方密堆積定義成盡可能緊密的球體裝填構形，其最大密度為π/(3√2)≈74.048％。因此，實際上，0.183<ф_c<0.740。

此外，使用200nm-500nm范圍內的磷酸鈣物質粒徑已發現獲得固化涂料的最優光學特性。更具體來說，使用這一尺寸范圍內的粒子實現優化散射。這一分布從麥斯威爾等式(Maxwell's equation)的米氏解決方案(Mie solution)測定。舉例來說，約270nm的粒徑將使磷酸三鈣(TCP)的散射系數最大。(相比較來說，Y₂O₃需要粒徑為約220nm來實現類似作用。)還應注意小粒徑將提高每克的表面積(cm²/g)并且這預(yu)期提高導電(dian)性(如果(guo)基于表面積)同時使(shi)所(suo)包括的總(zong)質量降到最低。

可能修改和替代實施例

上(shang)文已結合(he)一些可能修改和替代(dai)方式描述具體實(shi)施例(li)。所屬領(ling)域的技術人員將了解，可以對(dui)上(shang)述實(shi)施例(li)作出許多額外修改和替代(dai)，而仍受益于其中實(shi)施的本發明。

舉例來說，盡管在上述實例中，Y₂O₃主(zhu)要作為可固化(hua)(hua)涂(tu)料組(zu)合物中(zhong)的金屬氧(yang)化(hua)(hua)物物質給(gei)出(chu)，但在替代(dai)實施例(li)中(zhong)，可使用(yong)其它金屬氧(yang)化(hua)(hua)物代(dai)替。

舉例來說，在替代方案中，可以使用熱控制涂料氧化鋅(ZnO)代替Y₂O₃。此類涂料將適用于預期不會發生熱變色的低溫環境中。使用ZnO的一個潛在優勢在于其將自發地與堿溶性硅酸鹽反應形成不溶相，消除對熱固化循環的需要。一些熱敏感襯底(例如鋁熱管或碳纖維加強塑料(CFRP)襯底)可能需要去除熱固化循環。納入β-TCP作為磷酸鈣物質將允許這一組合物保留上述Y₂O₃類涂料的(de)有利電特性(例如關于電導率)，當小心滿足(zu)該(gai)準(zhun)則以實現滲流臨界值和臨界體積分(fen)數時尤其如此(ci)。

在另一(yi)替代實(shi)施例(li)(li)中(zhong)(zhong)，可(ke)使用金(jin)屬硫(liu)酸(suan)(suan)鹽(yan)(例(li)(li)如(ru)(但不限于(yu))硫(liu)酸(suan)(suan)鋇)代替可(ke)固(gu)化(hua)(hua)涂(tu)料組合物(wu)中(zhong)(zhong)的金(jin)屬氧化(hua)(hua)物(wu)物(wu)質。因(yin)此，在此類實(shi)施例(li)(li)中(zhong)(zhong)，可(ke)固(gu)化(hua)(hua)涂(tu)料組合物(wu)包含硅酸(suan)(suan)鹽(yan)、磷酸(suan)(suan)鈣和金(jin)屬硫(liu)酸(suan)(suan)鹽(yan)。任(ren)選(xuan)地，此類可(ke)固(gu)化(hua)(hua)涂(tu)料組合物(wu)包含約(yue)30重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)％到約(yue)90重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)％硅酸(suan)(suan)鹽(yan)，約(yue)2重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)％到約(yue)60重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)％磷酸(suan)(suan)鈣以(yi)及約(yue)2重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)％到約(yue)60重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)％金(jin)屬硫(liu)酸(suan)(suan)鹽(yan)，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百分比為按總可(ke)固(gu)化(hua)(hua)涂(tu)料組合物(wu)計(ji)的重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百分比。

盡管，在上述實例(li)(li)中，β-TCP主要作為(wei)涂料組合物(wu)(wu)中的磷(lin)酸(suan)鈣物(wu)(wu)質，在替(ti)(ti)代(dai)(dai)實施例(li)(li)中，可使用(yong)其它磷(lin)酸(suan)鈣物(wu)(wu)質代(dai)(dai)替(ti)(ti)。在其它替(ti)(ti)代(dai)(dai)方(fang)式中，磷(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)物(wu)(wu)質無需為(wei)磷(lin)酸(suan)鈣，但可以是(shi)不(bu)同磷(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)物(wu)(wu)質。舉例(li)(li)來說，磷(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)物(wu)(wu)質可為(wei)替(ti)(ti)代(dai)(dai)堿金(jin)屬磷(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)-優選白色的堿金(jin)屬磷(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)，例(li)(li)如磷(lin)酸(suan)鎂或(huo)磷(lin)酸(suan)鈉。

此(ci)外，盡管在上述實例(li)中，硅酸(suan)(suan)鈉、硅酸(suan)(suan)鉀和硅酸(suan)(suan)鋰主要作為例(li)如涂料(liao)組合物(wu)中的硅酸(suan)(suan)鹽物(wu)質(zhi)，在替(ti)代(dai)(dai)實施例(li)中，可是使(shi)用其它硅酸(suan)(suan)鹽物(wu)質(zhi)代(dai)(dai)替(ti)。

涉及用(yong)于(yu)涂料(liao)(liao)組合(he)物(wu)中(zhong)的(de)硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)物(wu)質時如(ru)(ru)果隨后使用(yong)固(gu)(gu)化(hua)(hua)涂料(liao)(liao)的(de)氣(qi)氛(fen)中(zhong)含有水(shui)(即(ji)由(you)于(yu)堿金屬硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)水(shui)合(he)的(de)趨勢)，還應注意某些(xie)硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(例(li)(li)如(ru)(ru)硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)鈉)可(ke)能(neng)展現大(da)氣(qi)穩(wen)定(ding)性問(wen)題。理所當然的(de)，如(ru)(ru)果固(gu)(gu)化(hua)(hua)涂料(liao)(liao)打算在太空中(zhong)使用(yong)，那么這不成問(wen)題。然而，為(wei)(wei)了針對涂料(liao)(liao)暴(bao)露(lu)于(yu)(或(huo)(huo)可(ke)能(neng)暴(bao)露(lu)于(yu))水(shui)的(de)某些(xie)地面應用(yong)提高固(gu)(gu)化(hua)(hua)涂料(liao)(liao)的(de)大(da)氣(qi)穩(wen)定(ding)性，不溶性屏障層可(ke)施(shi)加于(yu)或(huo)(huo)并入固(gu)(gu)化(hua)(hua)涂料(liao)(liao)，例(li)(li)如(ru)(ru)作為(wei)(wei)頂涂層或(huo)(huo)通(tong)過交聯硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)外表面(通(tong)過轉化(hua)(hua)(例(li)(li)如(ru)(ru)CaCl處(chu)(chu)理)或(huo)(huo)通(tong)過暴(bao)露(lu)于(yu)富含氧氣(qi)的(de)后處(chu)(chu)理(低溫電漿或(huo)(huo)雷射處(chu)(chu)理)。

所(suo)屬領域的技術人員將(jiang)了解(jie)，涂料可以固化達到(dao)等于(yu)預期操作溫(wen)度的溫(wen)度。

優選地，使用溶膠-凝膠法制造硅酸鹽物質。溶膠-凝膠可以由有機或無機硅-氧主鏈前驅體(-Si-O-R，其中R可以是有機或無機的)形成。固化溶膠-凝膠涂料將交聯并且形成無機交聯SiO₂結構。