RU2533723C2 - Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide - Google Patents
Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533723C2 RU2533723C2 RU2013101407/05A RU2013101407A RU2533723C2 RU 2533723 C2 RU2533723 C2 RU 2533723C2 RU 2013101407/05 A RU2013101407/05 A RU 2013101407/05A RU 2013101407 A RU2013101407 A RU 2013101407A RU 2533723 C2 RU2533723 C2 RU 2533723C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hours
- aluminium oxide
- pigment
- coatings
- radiation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to compositions of pigments for white paints and coatings, including for temperature-controlled coatings used in the field of passive methods of thermal control of objects, namely, temperature-controlled coatings of spacecraft. The invention can be used in space technology, in the construction industry, as well as in the chemical, food, light and other industries for thermostating of devices or technological objects.
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. Но под действием квантов солнечного спектра в земных условиях и в космическом пространстве в оксиде алюминия образуются фотодефекты, что приводит к появлению полос поглощения, обусловленных этими дефектами, уменьшению коэффициента отражения, увеличению коэффициента поглощения as, увеличению доли поглощаемой энергии. Температура космических аппаратов при этом повышается, нарушаются тепловые режимы работы приборов и устройств и сокращаются сроки их активного существования. Для повышения устойчивости различных пигментов и покрытий на их основе к действию любых видов излучений разработаны различные способы. Основная часть таких способов направлена на создание на поверхности зерен и гранул пигментов защитных слоев и центров рекомбинации для образованных излучением первичных продуктов радиолиза - электронов и дырок.Alumina refers to pigments that are especially promising for the preparation of thermoregulatory coatings, since it has a large band gap (Eg> 6 eV), therefore, it does not absorb a significant part of ultraviolet radiation and has a low absorption coefficient of solar radiation a s and a large emissivity in infrared spectral region ε. But under the action of quanta of the solar spectrum in terrestrial conditions and in outer space, photodefects are formed in alumina, which leads to the appearance of absorption bands due to these defects, a decrease in the reflection coefficient, an increase in the absorption coefficient a s , and an increase in the fraction of absorbed energy. The temperature of spacecraft in this case rises, the thermal modes of operation of devices and devices are violated and the time of their active existence is reduced. Various methods have been developed to increase the stability of various pigments and coatings based on them to the action of any types of radiation. The main part of such methods is aimed at creating protective layers and recombination centers on the surface of grains and granules of pigments for the radiation formed by the primary radiolysis products — electrons and holes.
Известен способ повышения стойкости к облучению пигментного диоксида циркония путем модифицирования силикатом стронция при следующем соотношении компонентов, мас.%: силикат стронция 0,1-10, диоксид циркония 90,0-99,9 [1]. При содержании силиката стронция менее 0,1% эффект увеличения стойкости недостаточен с практической точки зрения, а при содержании SrSiO3 более 10% снижается эффект увеличения стойкости, а также может иметь место коагуляция лака - связующего при приготовлении терморегулирующих покрытий. Недостатком данного способа является невысокая эффективность в отношении увеличения стойкости к действию излученийA known method of increasing the resistance to irradiation of pigment zirconia by modifying strontium silicate in the following ratio of components, wt.%: Strontium silicate 0.1-10, zirconium dioxide 90.0-99.9 [1]. When the content of strontium silicate is less than 0.1%, the effect of increasing the resistance is insufficient from a practical point of view, and when the content of SrSiO 3 is more than 10%, the effect of increasing the resistance decreases, and coagulation of the varnish - binder during the preparation of thermostatic coatings can also take place. The disadvantage of this method is the low efficiency in relation to increasing the resistance to radiation
Известен способ повышения стойкости к действию излучений покрытий на основе пигмента диоксида циркония, который модифицируют микродобавкой стронция [2]. Роль микродобавки сводится к захвату и аннигиляции первичных продуктов разложения пигмента при действии излучений. Однако она не достаточно эффективна.A known method of increasing the resistance to the effects of radiation coatings based on the pigment of zirconium dioxide, which is modified with a microadditive of strontium [2]. The role of microadditives is to capture and annihilate the primary products of pigment decomposition under the action of radiation. However, it is not effective enough.
Известен способ более эффективной по сравнению с вышеприведенным примером микродобавкой SrSiO3, которая при высокотемпературном прогреве взаимодействует с диоксидом циркония с образованием цирконата стронция по реакцииA known method is more effective than SrSiO 3 microadditive, which reacts with zirconium dioxide with high temperature heating to form strontium zirconate by reaction
Такая реакция обеспечивает лучший контакт между поверхностью зерен и гранул ZrO2 и диоксидом кремния. Но диоксид кремния в этом случае не играет роли защитного слоя [3]. Недостатком данного способа является то, что цирконат стронция в этом случае является дефектом по отношению к основному пигменту и при облучении могут образовываться катионы стронция, являющиеся дефектами и центрами поглощения в решетке ZrO2.This reaction provides better contact between the surface of the grains and granules of ZrO 2 and silicon dioxide. But silicon dioxide in this case does not play the role of a protective layer [3]. The disadvantage of this method is that strontium zirconate in this case is a defect in relation to the main pigment and irradiation can form strontium cations, which are defects and absorption centers in the ZrO 2 lattice.
Известен способ выбора модификатора для пигмента ZrO2 на основании измерений диэлектрической проницаемости соединений, в качестве которых могут выступать порошки Al2O3, SrO, MgO, SiO2, SrNO3 [4]. Этот способ расширяет возможности способа №3, так как позволяет обоснованно выбрать тип модификатора, но основной недостаток при этом не устраняется.A known method of selecting a modifier for the ZrO 2 pigment based on measurements of the dielectric constant of compounds, which can be powders of Al 2 O 3 , SrO, MgO, SiO 2 , SrNO 3 [4]. This method expands the possibilities of method No. 3, as it allows you to reasonably choose the type of modifier, but the main disadvantage is not eliminated.
Этот недостаток устраняется в способе повышения стойкости к действию излучений пигментного диоксида циркония путем модифицирования диоксидом кремния со средним размером гранул 5-110 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: диоксид кремния 1-7, диоксид циркония 93-99 [5]. Эффект повышения стойкости к действию излучений обусловлен тем, что на поверхности зерен и гранул ZrO2 образуется защитная аморфная пленка SiO2+nH2O за счет разложения тетрахлорида кремнияThis disadvantage is eliminated in the method of increasing the resistance to the effects of pigment zirconia radiation by modifying silicon dioxide with an average granule size of 5-110 μm in the following ratio of components, wt.%: Silicon dioxide 1-7, zirconia 93-99 [5]. The effect of increasing the radiation resistance is due to the fact that a protective amorphous SiO 2 + nH 2 O film is formed on the surface of grains and granules of ZrO 2 due to the decomposition of silicon tetrachloride
Такой же эффект достигается путем нанесения на поверхность зерен и гранул ZrO2 методом мономолекулярного наслаивания монослоя SiO2 в реакции разложения SiCl4 [6].The same effect is achieved by applying ZrO 2 grains and granules to the surface by monomolecular layering of a SiO 2 monolayer in the decomposition of SiCl 4 [6].
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°C по реакции:The disadvantage of this method is the technological complexity of its implementation, so the production of particles of SiO 2 is carried out in two stages: the decomposition of silicon tetrachloride by reaction (2); dehydration of the obtained silicon dioxide by heating at a temperature of 670 ° C by the reaction:
Кроме того, при наращивании нескольких слоев нарушается сплошность пленки во время дегидратации по реакции (3), что понижает радиационную стойкость пигмента.In addition, when several layers are built up, the film continuity is violated during dehydration by reaction (3), which reduces the radiation resistance of the pigment.
Известен способ повышения радиационной стойкости покрытия на основе порошка оксида алюминия, модифицированного нанопорошком оксида алюминия [7], в котором исходный микропорошок смешивали с 3 мас.% нанопорошка и диспергировали в дистиллированной воде при помощи магнитной мешалки. Полученный раствор выпаривали в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, затем смесь перетирали в агатовой ступке и прогревали при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирали в агатовой ступке. Недостатком данного способа является то, что концентрация нанопорошка оксида алюминия взята произольно, без исследования зависимости оптических свойств и радиационной стойкости от ее значений.A known method of increasing the radiation resistance of a coating based on alumina powder modified with alumina nanopowder [7], in which the original micropowder was mixed with 3 wt.% Nanopowder and dispersed in distilled water using a magnetic stirrer. The resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, then the mixture was ground in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. After heating, the resulting mixture was re-ground in an agate mortar. The disadvantage of this method is that the concentration of the alumina nanopowder is taken arbitrarily, without studying the dependence of the optical properties and radiation resistance on its values.
Данный способ выбран в качестве прототипа.This method is selected as a prototype.
Задачей изобретения является уменьшение величины изменений интегрального коэффициента поглощения Δas под действием квантов солнечного спектра пигментов Al2O, предназначенных для изготовления светоотражающих терморегулирующих покрытий. Указанная цель достигается тем, что пигменты Al2O модифицируют наночастицами Al2O при концентрации 0,5-30 мас.%, выступающими в роли центров рекомбинации электронных возбуждений, возникающих при облучении.The objective of the invention is to reduce the changes in the integral absorption coefficient Δa s under the action of quanta of the solar spectrum of Al 2 O pigments, intended for the manufacture of reflective thermoregulatory coatings. This object is achieved in that the Al 2 O pigments modified nanoparticles Al 2 O at a concentration of 0.5-30 wt.%, Acting as centers of recombination of electron excitations occurring during irradiation.
При взаимодействии квантов света и ионизирующих излучений с диэлектрическими или полупроводниковыми порошками образуются электронно-дырочные пары, после чего происходит их разделение [8]. Например, при облучении оксидных порошков образование электронов и дырок осуществляется по реакции:When light quanta and ionizing radiation interact with dielectric or semiconductor powders, electron-hole pairs are formed, after which they are separated [8]. For example, during the irradiation of oxide powders, the formation of electrons and holes is carried out by the reaction:
Образованные дырки (Р) движутся к поверхности, где взаимодействуют с хемосорбированными молекулами О2, СО, СО2, H2O, N2 и органическими примесями, что приводит к их окислению, разложению, десорбции. Образованные свободные электроны (е) при этом увеличивают электрическую проводимость и снижают поверхностные потенциальные барьеры между зернами порошка. Такие реакции разложения характерны как при действии квантов света (hυ) или излучений с энергией, большей ширины запрещенной зоны порошка (квантов рентгеновского и γ-диапазонов энергии), так и при действии заряженных частиц - ускоренных электронов (e-) или протонов (p+).The formed holes (P) move to the surface, where they interact with chemisorbed O 2 , CO, CO 2 , H 2 O, N 2 molecules and organic impurities, which leads to their oxidation, decomposition, and desorption. The free electrons formed (e) in this case increase the electrical conductivity and reduce the surface potential barriers between the grains of the powder. Such decomposition reactions are characteristic both under the action of light quanta (hυ) or radiation with an energy greater than the energy gap of the powder (quanta of the X-ray and γ-energy ranges), and under the action of charged particles - accelerated electrons (e - ) or protons (p + )
Исходя из описанных выше механизмов возникновения центров окраски, в настоящее время разработаны способы повышения фото- и радиационной стойкости материалов, заключающиеся в создании условий, при которых продукты реакций разложения не разделялись бы в пространстве, а вероятность реакции, обратной (4), увеличилась. Такие условия можно создать нанесением на поверхность зерен и гранул порошка защитной оболочки из стабильного к действию излучений вещества, которая препятствовала бы уходу продуктов разложения из зоны реакции. Эти способы применительно к порошкам диоксида циркония реализованы на практике и описаны выше в примерах №1-№5. Их применение связано с технологическими сложностями создания защитных слоев и центров рекомбинаций на поверхности пигментов, осуществляемыми, как правило, в несколько этапов, согласно реакциям (1-4) с целью создания стоков и поверхностных центров рекомбинации для возникающих при облучении электронных возбуждений. В изобретении в качестве таких центров рекомбинаций используются наночастицы, осаждаемые высокотемпературным прогревом на поверхности зерен и гранул порошков - пигментов.Based on the above-described mechanisms for the appearance of color centers, currently developed methods for increasing the photo and radiation resistance of materials, which include creating conditions under which the products of decomposition reactions would not separate in space, and the likelihood of a reaction inverse (4) has increased. Such conditions can be created by applying to the surface of grains and granules the powder of the protective shell from a substance stable to the action of radiation, which would prevent the decomposition products from leaving the reaction zone. These methods are applied to zirconia powders in practice and are described above in examples No. 1 to No. 5. Their application is associated with the technological difficulties of creating protective layers and recombination centers on the surface of pigments, which are carried out, as a rule, in several stages, according to reactions (1-4) in order to create sinks and surface recombination centers for electronic excitations arising from irradiation. In the invention, nanoparticles deposited by high-temperature heating on the surface of grains and granules of pigment powders are used as such recombination centers.
Для достижения цели микропорошок оксида алюминия квалификация «Ч 9» по ТУ 6-09-426-75 со средним размером зерен 3 мкм смешивали в различной пропорции с нанопорошком оксида алюминия со средним размером зерен 30-40 нм, полученным плазмохимическим способом [9], и диспергировали в дистиллированной воде при помощи магнитной мешалки ПЭ-6100, соответствующей требованиям ТУ 4321-009-23050963-98. Полученный раствор выпаривали в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирали в агатовой ступке и прогревали в камерной электропечи СНОЛ-1,4.2,5.1,2/12,5-И1 при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирали в агатовой ступке.To achieve the goal, alumina micropowder qualification “Ch 9” according to TU 6-09-426-75 with an average grain size of 3 μm was mixed in different proportions with aluminum oxide nanopowder with an average grain size of 30-40 nm obtained by the plasma-chemical method [9], and dispersed in distilled water using a PE-6100 magnetic stirrer that meets the requirements of TU 4321-009-23050963-98. The resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, ground in an agate mortar and heated in a CHOL-1,4.2,5.1,2 / 12,5-I1 electric furnace at a temperature of 800 ° C for 2 hours. After heating, the resulting mixture was re-ground in an agate mortar.
К модифицированному пигменту добавляли поливиниловый спирт до получения пастообразного состояния, пасту наносили на металлические подложки и сушили в атмосфере 24 ч при комнатной температуре. Исследовали спектры диффузного отражения приготовленных образцов, затем образцы облучали светом ксеноновой дуговой лампы ДРСР-3000М, наиболее близко и полно из всех известных источников излучения имитирующей спектр излучения солнца, и регистрировали спектры диффузного отражения облученных образцов на установке имитаторе условий космического пространства «Спектр» [10]. Облучение осуществляли с интенсивностью 3,1 эсо (эсо - эквивалент солнечного облучения, равный 0,14 Дж/см2 по всему солнечному спектру от 0,2 до 3 мкм) в течение 60 ч. Интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения (as) рассчитывали по спектрам диффузного отражения, а его изменение после облучения (Δas) - по разности значений коэффициента поглощения до (as0) и после облучения (asуф):Polyvinyl alcohol was added to the modified pigment until a paste-like state was obtained, the paste was applied to metal substrates and dried in the atmosphere for 24 hours at room temperature. The diffuse reflection spectra of the prepared samples were studied, then the samples were irradiated with the light of a DRSR-3000M xenon arc lamp, the closest and most complete of all known radiation sources simulating the radiation spectrum of the sun, and the diffuse reflection spectra of the irradiated samples were recorded on a Spectrum space simulator [10] ]. Irradiation was carried out with an intensity of 3.1 ESO (ESO is the equivalent of solar radiation equal to 0.14 J / cm 2 over the entire solar spectrum from 0.2 to 3 μm) for 60 hours. The integral absorption coefficient of solar radiation (a s ) was calculated according to diffuse reflectance spectra, and its change after irradiation (Δa s ) - according to the difference between the values of the absorption coefficient before (a s0 ) and after irradiation (a suf ):
Δas=as0-asуф [11]Δa s = as 0 -a suf [11]
Пример 1. Микропорошок оксида алюминия перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости.Example 1. Alumina micropowder is mixed in a magnetic stirrer with distilled water added, the resulting solution is evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, ground in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, and applied to metal substrates to study radiation resistance.
Пример 2. Смесь, содержащую 0,5 мас.% нанопорошка Al2O3 и 99,5 мас.% микропорошка Al2O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости.Example 2. A mixture containing 0.5 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 99.5 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and warm at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, and applied to metal substrates to study radiation resistance.
Пример 3. Смесь, содержащую 1 мас.% нанопорошка Al2O3 и 99 мас.% микропорошка Al2O3, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости.Example 3. A mixture containing 1 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 99 wt.% Micropowder Al 2 O 3 , stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and warm at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, and applied to metal substrates to study radiation resistance.
Пример 4. Смесь, содержащую 2 мас.% нанопорошка Al2O3 и 98 мас.% микропорошка Al2O3, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости.Example 4. A mixture containing 2 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 98 wt.% Micropowder Al 2 O 3 , stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and warm at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, and applied to metal substrates to study radiation resistance.
Пример 5. Смесь, содержащую 3 мас.% нанопорошка Al2O3 и 97 мас.% микропорошка Al2O3, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкостиExample 5. A mixture containing 3 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 97 wt.% Micropowder Al 2 O 3 is stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution is evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and warm at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, applied to metal substrates to study radiation resistance
Пример 6. Смесь, содержащую 4 мас.% нанопорошка Al2O3 и 96 мас.% микропорошка Al2O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости.Example 6. A mixture containing 4 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 96 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution is evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, and applied to metal substrates to study radiation resistance.
Пример 7. Смесь, содержащую 5 мас.% нанопорошка Al2O3 и 95 мас.% микропорошка Al2O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкостиExample 7. A mixture containing 5 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 95 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, applied to metal substrates to study radiation resistance
Пример 8. Смесь, содержащую 7 мас.% нанопорошка Al2O3 и 93 мас.% микропорошка Al2O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°С в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкостиExample 8. A mixture containing 7 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 93 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution is evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and heated at a temperature of 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, applied to metal substrates to study radiation resistance
Пример 9. Смесь, содержащую 10 мас.% нанопорошка Al2O3 и 90 мас.% микропорошка Al2O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкостиExample 9. A mixture containing 10 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 90 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, applied to metal substrates to study radiation resistance
Пример 10. Смесь, содержащую 20 мас.% нанопорошка Al2O3 и 80 мас.% микропорошка Al2O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкостиExample 10. A mixture containing 20 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 80 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution is evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, applied to metal substrates to study radiation resistance
Пример 11. Смесь, содержащую 30 мас.% нанопорошка Al2O3 и 70 мас.% микропорошка Al2O, перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°C в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°C в течение 2 часов. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования фото стойкостиExample 11. A mixture containing 30 wt.% Nanopowder Al 2 O 3 and 70 wt.% Micropowder Al 2 O, stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution was evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, grind in an agate mortar and heated at 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, applied to metal substrates to study photo resistance
Результаты расчетов интегрального коэффициента поглощения по экспериментально полученным спектрам диффузного отражения до и после облучения ультрафиолетом солнечного спектра модифицированных порошков приведены в таблице.The calculation results of the integrated absorption coefficient from the experimentally obtained diffuse reflectance spectra before and after ultraviolet irradiation of the solar spectrum of the modified powders are given in the table.
Интегральный коэффициент поглощения образцов уменьшается с увеличением концентрации наночастиц Al2O3 от нуля до 3-5 мас.%, а в диапазоне концентрации 7-30 мас.% увеличивается. После облучения Δas модифицированных порошков существенно меньше по сравнению с не модифицированным микропорошком оксида алюминия. Наибольшее увеличение светостойкости происходит при концентрации нанопорошка 4 мас.%, максимальное увеличение, определяемое соотношением (Δas0-Δas4)/Δas0, составляет 42,9% по сравнению с не модифицированным порошком.The integral absorption coefficient of the samples decreases with increasing concentration of Al 2 O 3 nanoparticles from zero to 3-5 wt.%, And increases in the concentration range of 7-30 wt. After irradiation, Δa s of modified powders is significantly less compared to non-modified alumina micropowder. The greatest increase in light resistance occurs when the nanopowder concentration is 4 wt.%, The maximum increase, determined by the ratio (Δa s0 -Δa s4 ) / Δa s0 , is 42.9% compared to unmodified powder.
Полученное уменьшение значения коэффициента поглощения до облучения при С=(0,5÷0,4 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 [12]. 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.The obtained decrease in the absorption coefficient before irradiation at C = (0.5–0.4 mass%) is determined by the fact that the addition of nanoparticles to micropowder leads to an increase in the diffuse reflection coefficient of the mixture due to an increase in the scattering coefficient on smaller nanoparticles compared to microparticles [12]. With a further increase in the concentration, nanoparticles do not settle on the surface of grains and granules due to its filling; therefore, aluminum cations diffuse into the zirconia lattice and create absorption centers, which leads to an increase in the integral absorption coefficient a s0 .
Полученное повышение светостойкости при облучении ультрафиолетом солнечного спектра определяются тем, что с увеличением концентрации наночастиц от 0,5 до 4 мас.% увеличивается число центров релаксации на поверхности зерен и гранул порошка оксида алюминия. И такого количества наночастиц (4 мас.%) на поверхности достаточно для образования необходимой плотности этих центров. Дальнейшее увеличение концентрации наночастиц от 4 до 30 мас.% приводит к диффузии катионов циркония в решетку диоксида циркония, к созданию междоузельных атомов, которые при облучении превращаются в центры поглощения и увеличивают значения интегрального коэффициента поглощения asФ и его изменений Δas.The obtained increase in light resistance during ultraviolet irradiation of the solar spectrum is determined by the fact that with an increase in the concentration of nanoparticles from 0.5 to 4 wt.%, The number of relaxation centers on the surface of grains and granules of alumina powder increases. And such a number of nanoparticles (4 wt.%) On the surface is enough to form the necessary density of these centers. A further increase in the concentration of nanoparticles from 4 to 30 wt.% Leads to the diffusion of zirconium cations into the zirconium dioxide lattice, to the creation of interstitial atoms, which, when irradiated, turn into absorption centers and increase the values of the integral absorption coefficient a sФ and its changes Δa s .
Список использованных источниковList of sources used
1. Пигмент на основе двуокиси циркония. Авторское свидетельство СССР №1068449 от 22.09.1983, SU 1068449 по заявке №3418755, 07.01.1983.1. Pigment based on zirconium dioxide. USSR author's certificate No. 1068449 of 09/22/1983, SU 1068449 by application No. 3418755, 01/07/1983.
2. Способ получения стабилизированной двуокиси циркония. А.с. СССР №5222138 // 1976, БИ №3, с.66.2. A method for producing stabilized zirconia. A.S. USSR No. 5222138 // 1976, BI No. 3, p.66.
3. Известия АН СССР. Неорганические материалы, 1988, т.24, №6, с.960-963.3. Proceedings of the USSR Academy of Sciences. Inorganic materials, 1988, T. 24, No. 6, S. 960-963.
4. Способ выбора модификатора для пигментов светоотражающих покрытий. Патент РФ №2160295 от 10.11.2000 по заявке №98114045 от 10.07.1998. RU 2160295.4. A method for selecting a modifier for pigments of reflective coatings. RF patent No. 2160295 dated November 10, 2000 according to application No. 98114045 dated July 10, 1998. RU 2160295.
5. Пигмент для светоотражающих покрытий. Патент РФ №2144932 от 27.01.2000, по заявке №98110024 от 27.05.2008.5. Pigment for reflective coatings. RF patent No. 2144932 dated January 27, 2000, according to application No. 98110024 dated May 27, 2008.
6. Известия АН СССР. Неорганические материалы, 1990, т.26, №9, с.1889-1892.6. Proceedings of the USSR Academy of Sciences. Inorganic materials, 1990, vol. 26, No. 9, p. 1889-1892.
7. Лапин А.Н. Влияние модифицирования наночастицами на оптические свойства и радиационную стойкость отражающих микропорошков. Диссертация канд. техн. наук. Томск, ТУСУР, 2010, 126 с.7. Lapin A.N. The effect of nanoparticle modification on the optical properties and radiation resistance of reflective micropowders. Candidate dissertation. tech. sciences. Tomsk, TUSUR, 2010, 126 p.
8. Михайлов М.М. Фотостойкость терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Томск, Изд-во Томского университета, 2008 г, 380 с.8. Mikhailov M.M. Photostability of temperature-controlled coatings of spacecraft. Tomsk, Tomsk University Press, 2008, 380 p.
9. С.П. Андриец, Н.В. Дедов, Э.М. Кутявин и др. Структура и свойства плазмохимических порошков оксида алюминия // Изв. вузов. Цв. металлургия. 2008. №3. С.64-31.9.S.P. Andriets, N.V. Dedov, E.M. Kutyavin et al. Structure and properties of plasma-chemical alumina powders // Izv. universities. Col. metallurgy. 2008. No3. S.64-31.
10. Косицын Л.Г., Михайлов М.М., Кузнецов Н.Я., Дворецкий М.И. // ПТЭ. 1985, № 4, с.176-180.10. Kositsyn L.G., Mikhailov M.M., Kuznetsov N.Ya., Butler M.I. // PTE. 1985, No. 4, p.176-180.
11. Михайлов М.М. Прогнозирование оптической деградации терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Новосибирск, «Наука», 1998, 192 с.11. Mikhailov M.M. Prediction of optical degradation of temperature-controlled coatings of spacecraft. Novosibirsk, Nauka, 1998, 192 p.
12. Гуревич М.М., Ицко Э.Ф., Середенко М.М. Оптические свойства лакокрасочных покрытий. Л.: Химия, 1984, 120 с.12. Gurevich M.M., Itsko E.F., Seredenko M.M. Optical properties of coatings. L .: Chemistry, 1984, 120 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101407/05A RU2533723C2 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101407/05A RU2533723C2 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013101407A RU2013101407A (en) | 2014-07-20 |
| RU2533723C2 true RU2533723C2 (en) | 2014-11-20 |
Family
ID=51215306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013101407/05A RU2533723C2 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2533723C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2311433C2 (en) * | 2001-08-02 | 2007-11-27 | Мерк Патент Гмбх | Highly anticorrosive metallic pigments |
| RU2334771C2 (en) * | 2003-04-04 | 2008-09-27 | Эккарт Гмбх Унд Ко.Кг | Thin aluminium body pigments, method of production thereof and application of these aluminium pigments |
| WO2009016056A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Basf Se | Optical variable effect pigments |
| US7713350B2 (en) * | 1996-09-03 | 2010-05-11 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Inorganic colors and related nanotechnology |
| RU2397045C2 (en) * | 2008-10-14 | 2010-08-20 | Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН (ИХФ РАН) | Method for production of submicron and nano-particles of aluminium coated with layer of aluminium oxide |
-
2013
- 2013-01-10 RU RU2013101407/05A patent/RU2533723C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7713350B2 (en) * | 1996-09-03 | 2010-05-11 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Inorganic colors and related nanotechnology |
| RU2311433C2 (en) * | 2001-08-02 | 2007-11-27 | Мерк Патент Гмбх | Highly anticorrosive metallic pigments |
| RU2334771C2 (en) * | 2003-04-04 | 2008-09-27 | Эккарт Гмбх Унд Ко.Кг | Thin aluminium body pigments, method of production thereof and application of these aluminium pigments |
| WO2009016056A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Basf Se | Optical variable effect pigments |
| RU2397045C2 (en) * | 2008-10-14 | 2010-08-20 | Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН (ИХФ РАН) | Method for production of submicron and nano-particles of aluminium coated with layer of aluminium oxide |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛАПИН А. Н. Влияние модифицирования наночастицами на оптические свойства и радиационную стойкость отражающих микропорошков- дис.к.т.н. , Томск, ТУСУР, 2010, 126 с. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013101407A (en) | 2014-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mikhailov et al. | Optical properties and radiation stability of TiO2 powders modified by Al2O3, ZrO2, SiO2, TiO2, ZnO, and MgO nanoparticles | |
| Chang et al. | Layered germanium hybrid perovskite bromides: insights from experiments and first‐principles calculations | |
| Mikhailov et al. | Optical properties of zinc oxide powders modified by nanoparticles ZrO2, Al2O3, TiO2, SiO2, CeO2 and Y2O3 with various concentrations | |
| Neshchimenko et al. | Radiation stability of TiO2 hollow particles pigments and coatings synthesis by hydrothermal methods from TTIP | |
| Mikhailov et al. | Thermal control coatings based on pigments modified with Al2O3 nanoparticles | |
| Wang et al. | Flexible core–shell Cs x WO 3-based films with high UV/NIR filtration efficiency and stability | |
| Ahn et al. | Heteroanionic Lead‐Free Double‐Perovskite Halides for Bandgap Engineering | |
| RU2527262C2 (en) | Pigment based on modified powder of titanium dioxide | |
| Shanthala et al. | Optical band gap studies of polypyrrole doped with CuZnFe2O4 nano particles | |
| Mikhailov et al. | Effect of temperature on radiation resistance of TiO2 powders during heating and modification by SiO2 nanoparticles | |
| RU2533723C2 (en) | Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of aluminium oxide | |
| Maharaz et al. | Influence of solvents and irradiation time on structural and optical properties of cubic PbS nanoparticles | |
| Rathinamala et al. | Synthesis and physical properties of nanocrystalline CdS thin films-influence of sol aging time & annealing temperature | |
| Jacob et al. | Optical band gap analysis of nano-crystalline ceramic PbSrCaCuO | |
| Baitha et al. | Dosimetric sensing and optical properties of ZnO–SnO2 nanocomposites synthesized by co-precipitation method | |
| RU2532434C2 (en) | Pigment based on mixtures of micro- and nanopowders of zirconium dioxide | |
| Pushpa et al. | Thermoluminescence studies of γ-irradiated ZnO: Mg2+ nanoparticles | |
| Mikhailov et al. | Effect of proton irradiation on the optical properties of coating based on ZnO powder and liquid K2SiO3 | |
| RU2678272C1 (en) | PIGMENT FOR THERMAL REGULATING COATINGS OF SPACE VEHICLES BASED ON BaSO4 POWDER MODIFIED BY ZrO2 NANOPARTICLES | |
| Mikhailov et al. | Synergistic effects in the change in optical properties of ZnO powder modified with SiO2 nanoparticles upon sequential irradiation with electrons and solar quanta | |
| Mikhailov et al. | Distinctive features of the reflection spectra and radiation resistance of coatings based on ZnO powders modified by SiO2 nanoparticles | |
| Mikhailov et al. | Photostability of coatings based on TiO2 (Rutile) doped with potassium peroxoborate | |
| Mikhail et al. | Comparison of the optical property degradation of oxide micro-and nanopowders irradiated by 100 keV protons | |
| Mikhailov et al. | Comparative analysis of the optical properties of electron-irradiated coatings based on BaTiO 3 powders modified with ZrO 2 micro-and nanopowders of different concentrations | |
| Kanagasekaran et al. | Investigations of structural, dielectric and optical properties on silicon ion irradiated glycine monophosphate single crystals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170111 |