RU2702688C1 - СОЛНЕЧНЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ Al2O3 - Google Patents
СОЛНЕЧНЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ Al2O3 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702688C1 RU2702688C1 RU2019108514A RU2019108514A RU2702688C1 RU 2702688 C1 RU2702688 C1 RU 2702688C1 RU 2019108514 A RU2019108514 A RU 2019108514A RU 2019108514 A RU2019108514 A RU 2019108514A RU 2702688 C1 RU2702688 C1 RU 2702688C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- pigment
- powder
- absorption coefficient
- modified
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 23
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 title 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 13
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 1-ethynyl-2,4-dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(C#C)C(OC)=C1 IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical group C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 aluminum cations Chemical class 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 description 1
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Inorganic materials [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000001331 thermoregulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZXAUZSQITFJWPS-UHFFFAOYSA-J zirconium(4+);disulfate Chemical compound [Zr+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZXAUZSQITFJWPS-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/52—Protection, safety or emergency devices; Survival aids
- B64G1/54—Protection against radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/46—Sulfates
- C01F11/462—Sulfates of Sr or Ba
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/02—Compounds of alkaline earth metals or magnesium
- C09C1/027—Barium sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
- C09C3/06—Treatment with inorganic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/004—Reflecting paints; Signal paints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/26—Thermosensitive paints
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Critical Care (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в космической технике, в оптическом приборостроении, в строительной индустрии. Пигмент для покрытий класса «солнечные оптические отражатели» приготовлен из порошка сульфата бария, который модифицирован наночастицами оксида алюминия в количестве 5 мас.%. Изобретение позволяет увеличить отражательную способность пигмента и уменьшить значение интегрального коэффициента поглощения as солнечного излучения с 0,062 до 0,035. 3 табл., 6 пр.
Description
Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим высокую отражательную способность в широком спектральном диапазоне. Такими устройствами могут быть интегрирующие сферы оптических приборов, радиаторы терморегулирования космических аппаратов, окрашенные поверхности бытового и промышленного назначения. В таких устройствах на конструктивные поверхности наносят покрытия, предназначенные для максимального отражения солнечного электромагнитного излучения или искусственных источников света и поддержания температуры объектов, на которые они нанесены. Изобретение может быть использовано в космической технике, в оптическом приборостроении а также в строительной индустрии.
Порошки сульфата бария относятся к пигментам, которые перспективны для приготовления терморегулирующих покрытий, так как обладает большой шириной запрещенной зоны, что обеспечивает малое значение интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения (as). В сочетании с большой интегральной полусферической излучательной способностью в инфракрасной области спектра (ε) они обеспечивают малое значение отношения as/ε, что позволяет отнести их к перспективным пигментам для ТРП класса «оптические солнечные отражатели».
Уравнение теплового баланса КА определяется потоком поглощенной энергии электромагнитного излучения Солнца и потоком излученной энергии, поступающей через солнечные батареи и превращенной в электрический ток работающих приборов и устройств. Величина коэффициента as определяет площадь радиаторов терморегулирования КА согласно выражения:
где Qпогл, Qизл - поглощенный и излученный КА поток энергии, J - интенсивность излучения Солнца, Sпогл, Sизл - поглощающая и излучающая площади, ε и σ - излучательная способность и постоянная Стефана - Больцмана, Т - температура излучающей поверхности.
Коэффициент поглощения as рассчитывают по формуле:
где Rs - среднеарифметическое значение коэффициента диффузного отражения, рассчитанное по 24 точкам на длинах волн, соответствующих равноэнергетическим участкам спектра излучения Солнца; Iλ - спектральная интенсивность излучения солнца; (λ1-λ2) - спектральный диапазон излучения Солнца; n - число точек на шкале длин волн, в которых рассчитывали значения коэффициента диффузного отражения.
Для уменьшения поглощенной энергии Qпогл необходимо уменьшать коэффициент поглощения as, определяемый спектром диффузного отражения, т.е. необходимо увеличить коэффициент отражения по всему спектру или в отдельных его частях. Увеличение коэффициента отражения может быть достигнуто изменением гранулометрического состава порошка пигмента и уменьшением концентрации примесей - повышением чистоты.
Известны различные способы уменьшения интегрального коэффициента поглощения пигментов и ТРП, изготовленных на их основе.
Способ №1
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении красок, т.е. таких же покрытий. Пигментный композит содержит основу из диоксида титана и слои оксидов циркония и алюминия [Патент РФ №2135536]. Полученную суспензию нагревают до 46-50°С. Частицы TiO2 диспергируют в воде, добавляют диспергатор (гексаметафосфат натрия)], добавляют раствор H2SO4 для поддержания рН от 7 до 9. Вводят раствор сульфата циркония. Осаждают 0,1-2,5% гидроксида циркония от массы TiO2 в пересчете на ZrO2. Добавляют водный раствор NaOH для поддержания рН от 7 до 9. Вводят водный раствор алюмината натрия. Осаждают 3,5-4% гидроксида алюминия от массы TiO2 в пересчете на Al2O3. Полученный продукт отфильтровывают, промывают водой и сушат при 110°С. Измельчают. Пигментный композит имеет улучшенные оптические свойства по сравнению с исходным пигментом диоксида титана, такие, как рассеяние, блеск, яркость и цвет. Недостатком данного способа является большое число операций: нанесение слоев диоксида циркония и алюминия на поверхность частиц пигмента, их прогрев, добавление серной кислоты для создания необходимого pH раствора, введение водного раствора алюмината натрия, осаждение гидроксида алюминия, фильтрование, промывка и сушка раствора.
Способ №2
Изобретение относится к пигментному рутильному диоксиду титана, к способу его получения и может быть использовано в производстве красок, пластмасс и слоистых пластинок на бумажной основе. Сущность изобретения заключается в пигменте, состоящем из частиц диоксида титана с осажденными на них оксидом церия в количестве 0,01-1 масс. % и плотным аморфным диоксидом кремния в количестве 1-8 масс. % от количества диоксида титана [Патент РФ №2099372]. Пигмент может быть дополнительно покрыт гидроксидом алюминия в количестве 2-4 мас. % от количества диоксида титана. Далее добавляют водорастворимый силикат в количестве 1-6 мас. % и минеральную кислоту для осаждения, по крайней мере, при рН 8 плотного аморфного диоксида кремния, при этом шлам непрерывно перемешивают и поддерживают температуру 60-100°С на протяжении всего процесса осаждения. Дополнительно к шламу добавляют водный раствор алюмината натрия и серную кислоту для осаждения гидроксида алюминия. Пигмент по изобретению обладает улучшенной прочностью, улучшенной устойчивостью к фотохимическому разложению.
Недостатком способа №2 является многоступенчатость химических реакций и большое число реагентов, необходимых для их осуществления, а также отсутствие данных по качеству наносимых слоев на поверхность зерен порошков диоксида титана, что не позволяет определить целесообразность нанесения последующих слоев, после нанесения предыдущих. Например, после нанесения слоя CeO2 оптические свойства полученной композиции не определялись и не была доказана необходимость нанесение еще слоя SiO2, а после нанесения слоя ZrO2 оптические свойства и фото- и радиационная стойкость полученной композиции не определялись и не была доказана необходимость нанесение еще слоя Al2O3.
Отражательную способность и радиационную стойкость порошков - пигментов можно увеличить путем удаления с их поверхности физически и химически сорбированных газов и осаждения вместо них молекул кислорода. Для удаления сорбированных газов достаточно прогрева порошков при температуре, обеспечивающей преодоление сил притяжения молекул и разрыв химических связей. Температура десорбции физически сорбированных газов для различных комбинаций молекула газа - тип порошка различная и составляет насколько сотен градусов. Для химически сорбированных газов она выше и колеблется от 400оС до 800°С для различных комбинаций молекула газа - тип порошка [Волькенштейн Ф.Ф. Физикохимия поверхности полупроводников. М: Наука, 1973, 340 с.]. Для осаждения на поверхности и насыщения поверхностных слоев порошков молекулами кислорода достаточно осуществить такой прогрев на воздухе при атмосферном давлении.
Способ №3
Разработана композиция [Reflective Coating Composition. Application: 2008150546/15, 19.12.2008. Effective date for property rights: 19.12.2008. Inventor(s): Zhabrev V.A., Kuznetsova L.A., Efimenko L.P. et. al. Proprietor(s): Uchrezhdenie Rossijskoj akademii nauk Institut khimiisilikatov imeni I.V. Grebenshchikova (IKhS RAN)] для получения светостойкого отражающего покрытия, включающая в качестве наполнителя механическую смесь оксидов металла ZrO2 (30-55 мас. %) и MgO (25-35 мас. %) с размером частиц 80-120 нм, в качестве связующего - жидкое стекло (20-25 мас. %). Недостатком данной композиции является то, что пигмент полностью на 100% состоит из наночастиц, стоимость которых во много раз превышает стоимость этих же соединений с частицами микронных размеров. Нанопорошки используются не эффективно с точки зрения повышения светостойкости, поскольку для этих целей достаточно несколько процентов наночастиц от массы пигмента, который они обволакивают, создавая слои, выступающие в качестве центров релаксации первичных дефектов, образованных облучением.
Способ №4
Известен способ получения пигмента на основе микро - и нанопорошков оксида алюминий [Пигмент на основе микро- и нанопорошков оксида алюминия. Патент РФ №2533723 от 20.09.2014]. Изобретение относится к составам пигментов для белых красок и покрытий, в том числе для терморегулирующих покрытий, используемых в области пассивных методов терморегулирования объектов, а именно для терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Изобретение может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии, а также в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов.
Оксид алюминия относится к пигментам, которые особенно перспективны для приготовления терморегулирующих покрытий, так как имеет большую ширину запрещенной зоны (Eg>6 эВ), поэтому не поглощает значительную часть ультрафиолетового излучения и обладает низким коэффициентом поглощения солнечного излучения as и большой излучательной способностью в инфракрасной области спектра ε.
Пигмент получают путем перемешивания смеси, содержащей 4,0 мас. % нанопорошка Al2O3 и 96,0 масс. % микропорошка оксида алюминия в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, выпаривания полученного раствора в сушильном шкафу при 150°С в течение 6 часов, перетирания в агатовой ступке и прогревания при температуре 800°С в течение 2 часов, повторного перетирания в агатовой ступке.
Способ №5
Известен способ выбора модификатора для пигмента ZrO2 на основании измерений диэлектрической проницаемости соединений, в качестве которых могут выступать порошки Al2O3, SrO, MgO, SiO2, SrNO3 [Способ выбора модификатора для пигментов светоотражающих покрытий. Патент РФ №2160295 от 10.12.2000 по заявке №98114045 от 10.07.1998]. Этот способ позволяет обоснованно выбрать тип модификатора.
Способ №6
Известен способ получения модифицированного пигмента путем нанесения на поверхность зерен и гранул ZrO2 методом мономолекулярного наслаивания монослоя SiO2 в реакции разложения SiCl4 [Известия АН СССР Неорганические материалы, 1990, т. 26, №9, с. 1889-1892]. Недостатком данного способа являются технологические сложности его осуществления, так получение частиц SiO2 осуществляется в две стадии: разложение тетрахлорида кремния по реакции (2); дегидратация полученного диоксида кремния путем прогрева при температуре 670°С по реакции:
Кроме того, при наращивании нескольких слоев нарушается сплошность пленки во время дегидратации, что отражается на оптических свойствах пигмента и его стойкости к облучению.
Способ №7
Известен способ получения пигмента для светоотражающих покрытий, содержащий смесь частиц оксида алюминия микронных размеров с наночастицами оксида алюминия [Пигмент на основе микро - и нанопорошков оксида алюминия. Заявка на изобретение №2013101407 от 10.01.2013]. Интегральный коэффициент поглощения образцов уменьшается с увеличением концентрации наночастиц Al2O3 от нуля до 3 мас. %, а в диапазоне концентрации 7-30 мас. % увеличивается.
Полученное уменьшение значения коэффициента поглощения при С=(0,5÷3 мас. %) определяются тем, что добавка наночастиц к микропорошку приводит к увеличению коэффициента диффузного отражения смеси из-за увеличения коэффициента рассеяния на более мелких наночастицах по сравнению с микрочастицами [Розенберг Г.В. Успехи физических наук, 1969, т. 91, №4, с. 569-585]. При дальнейшем увеличении концентрации наночастицы не осаждаются на поверхности зерен и гранул из-за ее заполнения, поэтому катионы алюминия диффундируют в решетку диоксида циркония и создают центры поглощения, что приводит к увеличению интегрального коэффициента поглощения as0.
Способ №8
Разработан способ повышения радиационной стойкости порошков диоксида циркония, модифицированных собственными наночастицами ZrO2 [Пигмент на основе микро- и нанопорошков диоксида циркония. Патент РФ №2532434 от 08.09.2014]. Способ заключается в приготовлении смеси микропорошка диоксида циркония и нанопорошка диоксида циркония, содержащей 5-7 масс. % нанопорошка ZrO2 и 93-95 масс. % микропорошка ZrO2, которую перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°С в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°С в течение 2 час. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости.
Результаты расчетов интегрального коэффициента поглощения по экспериментально полученным спектрам диффузного отражения не модифицированного и модифицированного порошков показывают что концентрации наночастиц 5-7 масс. % является оптимальной. Интегральный коэффициент поглощения образцов уменьшается с увеличением концентрации наночастиц ZrO2 от нуля до 5-7 мас. %, а в диапазоне концентрации 10-20 мас. % увеличивается.
Эффективность модифицирования, определяемая отношением коэффициента поглощения as не модифицированного порошка (0.147) к его наименьшему значению после модифицирования (0,133 при С=5 масс. %), составляет 1,1. Недостатком этого способа является низкая эффективность модифицирования для уменьшения интегрального коэффициента поглощения as. Данный способ выбран в качестве прототипа
В предлагаемом изобретении с целью увеличения отражательной способности и уменьшения интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения осуществлено модифицирование пигмента BaSO4 наночастицами Al2O3 различной концентрации и произведен выбор оптимального значения концентрации по величине интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения.
Пример 1
К порошку BaSO4 добавляют дистиллированную воду, перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, перетирают в фарфоровой чашке, охлаждают до комнатной температуры, прогревают 2 час при Т=800°С, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, равном 1 МПа.
Пример 2
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы Al2O3 в количестве 1 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, перетирают в фарфоровой чашке, охлаждают до комнатной температуры, прогревают 2 час при Т=800°С, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, равном 1 МПа.
Пример 3
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы Al2O3 в количестве 3 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, перетирают в фарфоровой чашке, охлаждают до комнатной температуры, прогревают 2 час при Т=800°С, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, равном 1 МПа.
Пример 4
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы Al2O3 в количестве 5 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, перетирают в фарфоровой чашке, охлаждают до комнатной температуры, прогревают 2 час при Т=800°С, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, равном 1 МПа.
Пример 5
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы Al2O3 в количестве 7 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, перетирают в фарфоровой чашке, охлаждают до комнатной температуры, прогревают 2 час при Т=800°С, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, равном 1 МПа.
Пример 6
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы Al2O3 в количестве 10 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, перетирают в фарфоровой чашке, охлаждают до комнатной температуры, прогревают 2 час при Т=800°С, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, равном 1 МПа.
Регистрируют спектрофотометром промышленного изготовления спектры диффузного отражения в диапазоне 0,2-2,5 мкм полученных в примерах 1-6 образцов. По полученным спектрам рассчитывают интегральный коэффициент поглощения as с использованием выражения (2).
Результаты расчетов зависимости коэффициента поглощения as от концентрации наночастиц Al2O3 в порошке BaSO4 приведены в таблице 3.
Из таблицы следует, что значения as модифицированных порошков - пигментов BaSO4 при различной концентрации наночастиц Al2O3 существенно отличаются.
Наименьшим значением обладают порошок №4, модифицированный наночастицами Al2O3 с концентрацией 5 масс. %. Уменьшение значения коэффициента поглощения as порошка №4 по сравнению с не модифицированным порошком №1 составляет 1,77 раз.
Таким образом, предлагаемый в качестве пигмента терморегулирующих покрытий порошок BaSO4, модифицированный наночастицами Al2O3 при концентрации 5 масс. % обладает существенно меньшей величиной интегрального коэффициента поглощения по сравнению с не модифицированным порошком.
Claims (1)
- Пигмент для покрытий класса «солнечные оптические отражатели», приготовленный из порошка сульфата бария, отличающийся тем, что с целью уменьшения интегрального коэффициента поглощения as порошок модифицирован наночастицами оксида алюминия в количестве 5 мас.%, чтобы значение интегрального коэффициента поглощения уменьшилось от 0,062 до 0,035.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019108514A RU2702688C1 (ru) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | СОЛНЕЧНЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ Al2O3 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019108514A RU2702688C1 (ru) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | СОЛНЕЧНЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ Al2O3 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2702688C1 true RU2702688C1 (ru) | 2019-10-09 |
Family
ID=68171135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019108514A RU2702688C1 (ru) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | СОЛНЕЧНЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ Al2O3 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2702688C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2421490C1 (ru) * | 2009-10-12 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели" |
| EP2348075B1 (de) * | 2005-12-21 | 2015-11-11 | Eckart GmbH | WEIßES, IR-STRAHLUNG REFLEKTIERENDES PIGMENT, DESSEN HERSTELLUNG UND VERWENDUNG |
| RU2574620C1 (ru) * | 2014-09-01 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Терморегулирующее покрытие класса "солнечный отражатель" для изделий из углепластика (варианты) |
| US10100203B2 (en) * | 2014-07-07 | 2018-10-16 | University College Dublin, National University Of Ireland | Thermal control coatings |
| RU2677173C1 (ru) * | 2018-05-23 | 2019-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Пигмент на основе порошка BaSO4, модифицированного наночастицами SiO2 |
| RU2678272C1 (ru) * | 2018-04-20 | 2019-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | ПИГМЕНТ ДЛЯ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ ZrO2 |
-
2019
- 2019-03-25 RU RU2019108514A patent/RU2702688C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2348075B1 (de) * | 2005-12-21 | 2015-11-11 | Eckart GmbH | WEIßES, IR-STRAHLUNG REFLEKTIERENDES PIGMENT, DESSEN HERSTELLUNG UND VERWENDUNG |
| RU2421490C1 (ru) * | 2009-10-12 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели" |
| US10100203B2 (en) * | 2014-07-07 | 2018-10-16 | University College Dublin, National University Of Ireland | Thermal control coatings |
| RU2574620C1 (ru) * | 2014-09-01 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Терморегулирующее покрытие класса "солнечный отражатель" для изделий из углепластика (варианты) |
| RU2678272C1 (ru) * | 2018-04-20 | 2019-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | ПИГМЕНТ ДЛЯ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ ZrO2 |
| RU2677173C1 (ru) * | 2018-05-23 | 2019-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Пигмент на основе порошка BaSO4, модифицированного наночастицами SiO2 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumar et al. | Size dependent reflective properties of TiO2 nanoparticles and reflectors made thereof | |
| CN102660147B (zh) | 反射红外辐射的白色颜料、其制造及其用途 | |
| US6756115B2 (en) | 3D structural siliceous color pigments | |
| Haniffa et al. | Synergistic effect of (3-Aminopropyl) Trimethoxysilane treated ZnO and corundum nanoparticles under UV-irradiation on UV-cutoff and IR-absorption spectra of acrylic polyurethane based nanocomposite coating | |
| Ninness et al. | Formation of a thin TiO2 layer on the surfaces of silica and kaolin pigments through atomic layer deposition | |
| Kim et al. | Hollow TiO2 flake prepared from TiO2 coated glass flake for solar heat protection and their thermal performance | |
| JP7606105B2 (ja) | 硫化ビスマス粒子及びその製造方法並びにその用途 | |
| RU2527262C2 (ru) | Пигмент на основе модифицированного порошка диоксида титана | |
| RU2702688C1 (ru) | СОЛНЕЧНЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ Al2O3 | |
| RU2677173C1 (ru) | Пигмент на основе порошка BaSO4, модифицированного наночастицами SiO2 | |
| Liang et al. | Preparation and characterization of TiO2/sericite composite material with favorable pigments properties | |
| JP4153066B2 (ja) | 強凝集性酸化チタンの製造方法 | |
| US8172935B2 (en) | Special effect pigments | |
| RU2678272C1 (ru) | ПИГМЕНТ ДЛЯ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ ZrO2 | |
| US20190359830A1 (en) | Silicate coated article and method for producing same | |
| Gleń et al. | Effect of CeO2 and Sb2O3 on the phase transformation and optical properties of photostable titanium dioxide | |
| Venkatesh et al. | Effect of addition of nano zirconia in ceramic glazes | |
| RU2656660C1 (ru) | ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩЕЕ РАДИАЦИОННОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ BaTiZrO3 | |
| Mikhailov et al. | Effect of Al2O3 nanoparticle modification on increase in reflectivity of BaSO4 pigment | |
| Zhevtun et al. | Reflective properties and radiation resistance of components of thermal control coatings based on CaSiO3–PbSiO3 | |
| KR101538271B1 (ko) | 중공 판상 물질의 제조방법 및 중공 판상 물질 | |
| Mikhailov et al. | Optical properties of aluminum oxide powder modified by nanoparticles and prospects for its use in solar power and space industry | |
| Kumar et al. | Highly reflective titania nanoparticle‐based coating | |
| CN109675590A (zh) | 一种二氧化钛的制备方法 | |
| Gong et al. | Zirconia submicrosphere/potassium silicate metacoating with high irradiation stability for radiative cooling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200514 Effective date: 20200514 |