[发明专利]一种辐射防护涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种辐射防护涂层及其制备方法，所述防护涂层为按高原子序数(Z)涂层、低Z涂层的循环顺序依次在基材上涂装形成的至少三层复合涂层，其中，所述高Z涂层、低Z涂层按涂层涂料中填料的正价态原子的原子序数定义区分。本发明综合利用高Z填料、低Z填料和粘结剂等涂层主要组成成分对高能粒子辐射防护的优缺点，获得具有良好的综合辐射防护性能的多层涂层。多层防护涂层中低Z层相比铝合金对高能质子的防护可以实现减重8％以上的效果，高Z涂层相比钽片可以实现23％以上的减重效果。

技术领域

本发明属于涂层防护技术领域，特别涉及一种辐射防护涂层及其制备方法。

背景技术

航天器在轨服役过程中会与空间环境产生交互作用，从而引起航天器工作异常或故障现象发生。空间辐射环境由质子、电子、α粒子及重离子等组成。空间带电粒子具有极高的能量，可以引起单粒子效应、总剂量效应及生物辐射效应等，严重影响航天器运行可靠性。根据统计数据，70％的航天器在轨事故源于空间辐射。为保证航天器的长期在轨可靠运行，对空间高能辐射粒子的防护是十分重要和必要的。

在空间环境下，航天器在空间飞行需要长年处在各种高能粒子和射线的包围之中，无法进行有效的时间防护和距离防护，所以只能通过屏蔽防护进行高能粒子防护。目前，空间电子系统对高能粒子的防护主要通过增加铝合金机箱厚度形成凸台以及局部粘贴钽片来提高机箱的防护性能。但现有防护技术只能满足近地轨道抗辐射器件的防护需求。随着空间科学技术的发展，深空探测、小行星探测等任务面临的高能粒子环境更加恶劣。而辐射加固器件受国外厂家限制，且加固器件研发周期长、难度大，导致现有防护技术不能满足要求。

目前，空间涂层主要以热控功能为主，未考虑对空间高能粒子的腐蚀屏蔽防护性能。空间探测任务是“斤斤计较”的工程，应利用好每个组件的防护效果。因此，探索辐射防护涂层及其制备方法，提高涂层对高能粒子的防护性能，对提高航天器长期在轨可靠性具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种辐射防护涂层及其制备方法，综合利用高原子序数(Z)元素和低Z元素对空间高能粒子的屏蔽防护作用，具有良好的辐射屏蔽性能，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种辐射防护涂层，所述防护涂层为按高Z涂层、低Z涂层依次叠加的顺序在基材上涂装形成的至少三层复合涂层，其中，所述高Z涂层、低Z涂层按涂层涂料中填料的正价态原子的原子序数定义区分；高Z涂层涂料配比和低Z涂层涂料配比如下：

1)高Z涂层涂料配比包括：

其中，填料M_xO_y选自Bi₂O₃、Ta₂O₅或WO₃中的一种或其组合，填料粒径为0.5～5μm；

2)低Z涂层涂料配比包括：

其中，填料M_xN_y选自Al₂O₃、BN、B₄C中的一种或其组合，填料粒径为0.2～0.5μm。

第二方面，一种辐射防护涂层的制备方法，包括如下步骤：

1)将填料M_xO_y和分散剂I在有机溶剂I中均匀分散，再加入硅橡胶继续搅拌至均匀分散，使用200～600目网筛过滤获得的混合液；向滤液中加入固化剂I和催化剂I，搅拌均匀后获得高Z涂层涂料；