Влияние модифицирования наночастицами SiO2 на радиационную стойкость эпоксидного лака Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 629.7.023.2: 535.362

ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦАМИ SO НА РАДИАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ ЭПОКСИДНОГО ЛАКА

Айнура Сергазыевна Бахтаулова

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 40, аспирант, научный сотрудник, тел. (906)909-76-00, е-mail: [email protected]

Проведено исследование оптических свойств не модифицированных и модифицированных связующих соединений на основе эпоксидного лака ЭП-730 до и после облучения ультрафиолетом. Произведен анализ спектров диффузного отражения и расчет интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения. Установлено, что модифицирование эпоксидного лака ЭП-730 наночастицами SiO2 приводит к существенному увеличению стабильности оптических свойств.

Ключевые слова: эпоксидный лак, диоксид кремния, радиационная стойкость, спектры диффузного отражения, интегральный коэффициент поглощения, модифицирование.

INVESTIGATION INFLUENCE OF UV RADIATION ON THE RADIATION RESISTANCE OF EPOXY LACQUER MODIFIED BY NANOPARTICLES SiO2

Ainura S. Bakhtaulova

Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, 40, Prospect Lenina St., Tomsk, 634050, Russia, Ph. D. Student, Researcher, (906)909-76-00, е-mail: [email protected]

The optical properties of unmodified and modified binder compounds based on epoxy lacquer EP-730 before and after irradiation with ultraviolet have been studied. The analysis of diffuse reflection spectra and the calculation of the integrated absorption coefficient of solar radiation are carried out. It was found that the modification of epoxy lacquer EP-730 with SiO2 nanoparticles leads to a significant increase in the stability of optical properties.

Key words: epoxy lacquer, silicon dioxide, radiation resistance, diffuse reflection spectra, integral absorption coefficient, modification.

Введение

В последнее десятилетие большое внимание уделяется разработке и созданию новых терморегулирующих покрытий для космических аппаратов. Эпоксидный лак ЭП-730 применяется в покрытиях в качестве связующего соединения. Повышение его радиационной стойкости является актуальной задачей. Одним из таких способов может быть его модифицирование наночастицами. Поэтому исследовали влияние типа и концентрации наночастиц, введённых в лак, на его радиационную стойкость представляет научный интерес [1].

Лак ЭП-730 представляет собой двухкомпонентную систему состоящую из эпоксидной смолы и отвердителя. Используется эпоксидный лак ЭП-730 для защиты от коррозии стальных, алюминиевых изделий и неметаллов. Готовое

защитное покрытие обладает достаточно высокой стойкостью во влажной атмосфере и устойчиво к атмосферной коррозии [2].

Целью работы является исследование влияния УФ излучения на радиационную стойкость эпоксидного лака ЭП-730, модифицированого наночастицами SiO2, в сравнении с не модифицированным.

Эксперимент

Модифицирование лака наночастицами SiO2 осуществляли следующим образом: наночастицы диоксида кремния 0,5 мас. % добавляли в эпоксидную смолу, перемешивали в магнитной мешалке, добавляли отвердитель и снова перемешивали до получения гомогенной массы. Смесь наносили на алюминиевые подложки из сплава АМГ-6 диаметром 28 мм сушили при комнатной температуре в течение 24 часов.

Приготовленные образцы устанавливали в установке «Спектр» [3], получали вакуум 5• 10-7 тор, термостатировали при Т=300К, регистрировали спектры отражения в исходном состоянии (р^о), облучали ксеноновой дуговой лампой в течение 2, 5 и 10 часов. Регистрировали спектры отражения облученных образцов (p^t) на месте облучения (in situ). Анализировали разностные спектры отражения (Дрх), получаемые вычитанием спектров после облучения p^t из спектров до облучения р^0 и представляющих собой спектры поглощения, наведенного действием квантов солнечного спектра. Интенсивность излучения лампы (Es) в УФ области в 3,1 раза превышала интенсивность излучения заатмосферного Солнца: Es=3,1 эсо-эквивалент солнечного облучения, 1 эсо=139 Вт/см .

Интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения (а^ и его изменение после облучения (Да^ рассчитывали из спектров отражения лака по 24 точкам, соответствующим равноэнергетическим участкам в спектре излучения Солнца согласно стандарта [4].

Результаты и их обсуждение

Разностные спектры диффузного отражения (рисунок) лака ЭП-730 не модифицированного и модифицированного 0,5 мас. % наночастицами SiO2 после 10 часов облучения показывают, что облучение приводит к появлению полосы поглощения в области 200-850 нм с максимумом при 360 нм.

В диапазоне 200-850 нм при облучении значения Др модифицированного образца меньше по сравнению с Др не модифицированного. В области от 850 до 2200 нм регистрируется спад Др до отрицательных значений у обоих образцов. Значения Др в этой области не значительные, они близки к ошибке измерения [3]. Поэтому можно принять, что изменение спектров происходят только в области полосы поглощения с максимумом при 380 нм.

Рабочей характеристикой лаков, используемых в терморегулирующих покрытиях (ТРП) космических аппаратов является интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения (а^. Мерой радиационной стойкости лаков

является изменение коэффициента поглощения а8 после облучения (Да8). Его определение осуществляли по разности значений коэффициента поглощения до (а80) и после облучения (а8ф):

■29

Разностные спектры диффузного отражения эпоксидного лака ЭП-730:

1 - после облучения в течение 10 часов светом ксеноновой лампы не модифицированного; 2 - модифицированного 0,5 мас. % наночастицами БЮ2.

В таблице представлены результаты расчета изменений коэффициента поглощения Да8.

Значений не модифицированного и модифицированного 0,5 мас. % наночастицами БЮ2 от времени облучения ультрафиолетом лака ЭП-730

Лак ЭП-730 Да8

1 = 2 ч 1 = 5 ч 1 = 10 ч

не модифицированный 0,093 0,052 0,041

модифицированный 0,008 0,020 0,022

Из таблицы следует, что значения изменения коэффициента поглощения -Да8 эпоксидного лака ЭП-730 модифицированного наночастицами БЮ2, намного меньше по сравнению с не модифицированным лаком.

Заключение

Выполненные исследования показали, что модифицирование эпоксидного лака наночастицами SiO2 в количестве 0,5 масс.% приводит к существенному увеличению стабильности оптических свойств, а именно радиационной стойкости, при облучении квантами солнечного спектра с интенсивностью в 3,1 раз превышающей солнечную в течение до 10 час.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Михайлов М.М., Соколовский А.Н. Синтез и свойства соединений BaSrTiO3 // Доклады ТУСУР. - 2007. - Т. 2. - С. 198-203.

2. Кочнова З.А., Жаворонок Е.С., Чалых А.Е. Эпоксидные смолы и отвердители: промышленные продукты. - М.: Пэйнт-Медиа, 2006. - 200 с.

3. Косицын Л.Г., Михайлов М.М., Кузнецов Н.Я., Дворецкий М.И. Установка для исследования спектров диффузного отражения и люминесценции твердых тел в вакууме // Приборы и техника эксперимента. - 1985. - № 4. - С. 176-180.

4. ASTM E490 - 00a Standard Solar Constant and Zero Air Mass Solar Spectral Irradiance Tables. 2005.

REFFERENSES

1. Mikhailov M.M, Sokolovsky A.N (2007) Synthesis and properties of BaSrTiO3 compounds // Journal "Reports TUSUR".- Vol. 2. - P. 198-203. [in Russian]

2. Koschnova Z.A, Zhavoronok E.S, Chalykh A.E (2006) Epoxy resins and hardeners: industrial products. - M .: Painting Media. [in Russian]

3. Kositsyn L.G., Mikhailov M.M., Kuznetsov N.Ya., Dvoretsky M.I. (1985) A device for studying the spectra of diffuse reflection and luminescence of solids in vacuum // Devices and Experimental Techniques. - 1985. - No. 4. - P. 176-180. [in Russian]

4. ASTM E490 - 00a Standard Solar Constant and Zero Air Mass Solar Spectral Irradiance Tables, 2005.

© А. С. Бахтаулова, 2018