基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及一种基于表面改性聚合物薄膜的二次表面镜及其制备方法和应用，属于聚合物薄膜表面改性及航天器热控涂层技术领域。


背景技术：

2.聚合物材料具有柔韧性好、质量轻、低成本、易加工等优点，是家用电器、电子信息、汽车工业、航空航天等各个领域的重要组成部分，作为一种与国民经济、高科技技术和现代化生活密切相关的重要材料已经在各个领域中发挥了巨大的作用。比如聚酰亚胺(pi)、氟塑料薄膜(f46等)是柔性薄膜二次表面镜常用基材，以pi或f46为基材制备的二次表面镜是一类重要的热控材料。
3.然而，防静电氧化铟锡(ito)薄膜在聚合物基材表面附着力差，且由于ito脆性较大，有机-无机界面失配导致ito薄膜易脱落开裂，在后续使用及在轨冷热交变环境中导致防静电功能受损，不利于后续加工使用。尤其在低轨使用过程中，低轨环境中的原子氧会进一步通过裂纹等缺陷掏蚀氟塑料基材，影响热控功能。因此，解决现有问题，寻求抗原子氧且膜层牢固度好的替代型热控材料十分必要。


技术实现要素：

4.针对目前薄膜二次表面镜加工使用及低轨空间环境耐受性问题，本发明旨在提供一种基于基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜及其制备方法和应用。
5.一方面，本发明提供了一种基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，包括：聚合物基体和防静电层，以及分布在聚合物基体和防静电层之间的水滑石改性层；所述水滑石改性层包含由水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂交联形成的多孔涂层；优选地，硅烷偶联剂能够与聚合物基体或水滑石涂层反应键合，比如所述聚合物基体为含有羟基、羧基的聚合物基体或可改性生成羟基、羧基的聚合物基体，所述硅烷偶联剂为具有氨基的氨烃基硅烷。本发明中，水滑石纳米片或类水滑石纳米片表面的羟基与氨烃基硅烷偶联剂水解产生的羟基之间脱水，产生键合，从而提高水滑石纳米片或类水滑石纳米片涂层的机械强度。同时，所选用的聚合物基体表面的羟基、羧基和硅烷偶联剂的末端氨基之间脱水键合，提高水滑石纳米片或类水滑石纳米片涂层和聚合物基体之间的结合强度。最重要的是，由水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂交联形成的高度取向叠层排列的结构，其大大延长了原子氧的侵蚀路径与增大了侵蚀路径上的阻碍，使涂层的抗原子氧侵蚀性能极为优异，质量损失极低；同时该结构具有一定的空隙，可以容许纳米片间适当的交错滑移运动从而吸收释放应力，所以涂层柔韧性得到显著提高，抗剥落开裂性能优异。
6.较佳的，所述水滑石纳米片或类水滑石纳米片的化学组成为[m
2+1-x m
3+x
(oh)2]
x+an-x/n
·
mh2o，其中m
2+
为二价金属阳离子，优选选自mg
2+
、ni
2+
、co
2+
、zn
2+
、cu
2+
中的至少一种；m3+
为三价金属阳离子，优选选自al
3+
、cr
3+
、fe
3+
、sc
3+
中的至少一种；a
n-为阴离子，优选选自co
32-、no
3-、cl-、oh-、so
42-、po
43-、c6h4(coo)
22-中至少一种；x的范围在 0.1～0.5之间，优选0.2～0.33为宜；更优选地，二价金属阳离子为mg
2+
，三价金属阳离子为al
3+
，最优选mg
2+
:al
3+
＝2:1。
[0007]
较佳的，所述水滑石纳米片或类水滑石纳米片的片层为近正六边形或圆形；所述圆形或近六边形外接圆的直径在100～500nm之间，直径和厚度比为15～40。
[0008]
较佳的，还包含分布在聚合物基体和水滑石改性层之间的硅烷偶联剂改性层；所述硅烷偶联剂改性层的厚度为20nm～1000nm。
[0009]
较佳的，所述硅烷偶联剂选选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、n
‑ꢀ
氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的至少一种，优选为氨烃基硅烷为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0010]
较佳的，所述多孔涂层中水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂的比为(5～40)mg：(5～20)μl。即，水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂的比为1mg：6μl～8mg：1μl。
[0011]
较佳的，所述含有羟基的聚合物基体是由含酰亚胺环或/和酯基类聚合物经碱/酸两步处理制备得到；更优选，含酰亚胺环或/和酯基类聚合物为聚酰亚胺、聚酯、或聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述碱/酸两步处理包括：于室温将聚合物基体先在碱溶液中反应改性0.5～3 小时，再在醋酸溶液中反应改性0.5～3小时；优选地，碱溶液为浓度0.5～2mol/l的氢氧化钠溶液，酸溶液为浓度0.5～2mol/l的醋酸溶液。
[0012]
较佳的，所述防静电层的组成选自ito膜、氧化铟、氧化锡、氧化锌和氧化镉等透明导电氧化物中的至少一种；所述防静电层的厚度不超过100μm。
[0013]
较佳的，在水滑石改性层远离氟塑料薄膜的一侧还包含反射层；所述反射层包括金属反射膜、全电介质反射膜、金属电介质反射膜等；所述反射层的厚度不超过100μm。例如，选用金属反射膜，金属的组成选自银膜、铝膜、金膜、铜中的至少一种，金属反射层为金属银或铝，具有较高的可见光反射率。此外，金属反射层外表面增加保护膜层防止银层氧化。此时，所述二次表面镜为四层结构，依次为防静电层、水滑石改性层、氟塑料薄膜及反射层。所述防静电层朝向空间环境。水滑石改性层一方面作为过渡层起到增加防静电层牢固度的作用，一方面水滑石改性层具有优异的空间环境耐受性，使二次表面镜具备优异的耐空间环境能力及后期的加工使用耐受性。此时，在没有防静电需求的情况下，可以没有防静电层，作为不防静电的二次表面镜。
[0014]
又，较佳的，防静电层为氧化铟锡(俗称ito)膜，其本身具有优异的导电性，较高的可见光透过率及优异的空间环境稳定性。
[0015]
较佳的，所述水滑石改性膜层为抗原子氧防紫外改性膜层，以便具有更好的低轨、高轨及变轨等不同空间环境适应性。
[0016]
较佳的，所述聚合物基体的厚度不超过1000μm。
[0017]
另一方面，本发明还提供了一种基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的制备方法包括：(1)在含有水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种的水分散液中加入硅烷偶联剂并混合，然后涂敷在含有羟基的聚合物基体表面，经过干燥后，在80～250℃下热处理3
～12小时，得到水滑石改性涂层；(2)采用真空镀膜或化学法在水滑石改性涂层表面制备防静电层；(3)采用真空镀膜或化学法在聚合物基体的另一侧制备金属反射层，得到表面改性聚合物基体的二次表面镜。
[0018]
较佳的，含有水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种的水分散液的浓度为5～40 mg/ml，优选为18mg/ml；所述混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为200～400转/分钟。
[0019]
较佳的，所述涂覆的次数至少为1次；所述涂覆包括旋涂、滴涂、喷涂、刮涂或静滞提拉；优选地，所述旋涂的转速为600～1400转/分钟，每次旋涂时间为6～18秒。
[0020]
较佳的，所述干燥的次数至少为1次，温度为60～120℃，每次干燥时间为10～30 秒。
[0021]
再一方面，本发明还提供了一种基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜在空间环境领域中的应用。
[0022]
与目前常规致密的抗原子氧涂层不同，本发明所涉及的涂层由防护单元无机镁铝类水滑石纳米片与氨烃基硅烷偶联剂共同构成，具有纳米片取向高度一致的叠层排列形成的非致密微纳结构，可以防止内应力作用而开裂；同时交联剂氨烃基硅烷偶联剂能增强涂层与基体间的界面附着力，防止剥落现象的发生。该涂层主体为无机镁铝类水滑石纳米片层，原料价格低廉、工艺简捷、操作方便，且抗原子氧/防剥落开裂性能优异，可广泛应用于航天领域。同时该基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜可作为航天器热控材料使用，在空间环境中具有优异的空间环境耐受性，可普遍用于高中低轨道空间环境，尤其在低轨道空间环境中，还具有优异的抗原子氧性能。
[0023]
有益效果：1)本发明提供的一种类鱼鳞状、非致密结构的水滑石改性层因其主体为具有取向的密堆无机类水滑石纳米片材料，所以抗原子氧性能优异；(2)与目前已有致密无机涂层易剥落、开裂不同，该涂层材料因具有取向高度一致的纳米片叠层排列结构，片层间可适当交错滑移，所以其柔韧性得到显著提高，可以防止在冷热交变和弯曲过程中开裂，而在涂层与聚酰亚胺基体间则通过改性层结合，结合强度高，防剥落性能优异；(3)该涂层的原料价格低廉、工艺简捷、操作方便；(4)本发明中基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜可解决现有薄膜二次表面镜加工使用过程中的问题，并具有优异的抗原子氧防紫外性能，且其能够经受多次冷热循环后无裂纹等缺陷产生，拉伸性能、光学透过率变化很小，膜层附着力和耐热循环性能良好，可普遍用于高中低轨道空间环境。此外，本发明方法理论上无限制其规模化生产的原材料，溶液可长期储存，所需设备可购置或研制，原理上无限制其规模化生产的因素，有利于获得实际应用。
附图说明
[0024]
图1为实施例1中ito膜层增加水滑石涂层后结合力增强的粘贴试验图与直接基材表面涂ito的对比图；
图2为实施例1中ito/水滑石复合涂层经过半径1mm圆柱弯折500次后的光镜图和弯折方向示意图，从图中可知所的改性膜层无明显裂纹产生；图3为图3ito/水滑石复合涂层经过5.22
×
10
21
atoms/cm2剂量原子氧试验后的光镜图，从图中可知膜层形貌无明显变化。
具体实施方式
[0025]
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
[0026]
在本公开中，基于基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜为四层结构，依次为ito 防静电层、水滑石改性层、f40薄膜及金属ag反射层。所述防静电层朝向空间环境。
[0027]
其中，水滑石改性层包含：由具有一定片层尺寸的水滑石纳米片或类水滑石纳米片、与少量硅烷偶联剂形成的叠层结构构成的多孔涂层。水滑石改性层的表面形貌为类鱼鳞状的片层结构，且存在一定孔径的非致密结构。而且，水滑石改性层附着在含有羟基的聚合物基体表面，此时涂层与基体间主要通过硅烷偶联剂的氨基与基体改性产生的羧基键合，发生酰亚胺化反应，增强界面结合力。
[0028]
在可选的实施方式中，所述一定尺寸的水滑石纳米片或类水滑石纳米片，其化学组成可以表示为[m
2+1-x m
3+x
(oh)2]
x+an-x/n
·
mh2o。其中m
2+
为二价金属阳离子，如mg
2+
、 ni
2+
、co
2+
、zn
2+
、cu
2+
等；m
3+
为三价金属阳离子，如al
3+
、cr
3+
、fe
3+
、sc
3+
等；a
n-为阴离子，如co
32-、no
3-、cl-、oh-、so
42-、po
43-、c6h4(coo)
22-等无机和有机离子以及络合离子；x的范围在0.1～0.5之间，0.2～0.33为宜。优选组成为镁铝比2:1的类水滑石纳米片，其二价金属阳离子、三价金属阳离子、阴离子分别为mg
2+
、al
3+
、cl-，且mg
2+
：al
3+
＝2:1。
[0029]
在可选的实施方式中，所述一定尺寸的水滑石或类水滑石纳米片，可通过共沉淀与水热二步法大量制备，同时其片层为近正六边形或圆形，圆直径或六边形外接圆直径在 100nm～500nm范围内，径轴比为15～40。
[0030]
在可选的实施方式中，含有羟基的聚合物基体可以是聚酰亚胺、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等含酰亚胺环、酯基一类易经碱酸两步处理后表面生成羧基的聚合物。
[0031]
在可选的实施方式中，多孔涂层的厚度可200nm～10μm。
[0032]
本发明实施方式中，还提供一种基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜制备方法。其实施方式灵活，易于大面积制备。以下示例性说明基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的制备方法。
[0033]
聚合物基体的碱/酸改性。将聚酰亚胺、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等基体分别置于0.5～2mol/l(例如1mol/l)氢氧化钠溶液和0.5～2mol/l(例如1mol/l)醋酸溶液中分别反应改性0.5～3小时(例如1h)，以获得碱/酸改性的聚合物基体。其中更换溶液时以及改性完毕后，分别使用去离子水和无水乙醇反复清洗以去除残留改性溶液。待其室温干燥后进行后续涂层涂覆工作。
[0034]
含有水滑石纳米片或/和类水滑石纳米片的水分散液的制备。优选，采用共沉淀与水热法二步法制备得到。以优选的镁铝类水滑石纳米片为例，所述共沉淀与水热法二步法制类水滑石纳米片的步骤包括：将六水氯化镁、六水氯化铝、水以摩尔比(3-x)：3x：350(其中x的范围在0.1～0.5之间，0.2～0.33为宜)配制成溶液，在5s内快速加入氨水并搅拌调节
ph至9～10，搅拌15min后静置老化1h。将所得到白色悬浊液离心分离并用去离子水多次洗涤沉淀至ph为8～9。洗涤完成后，向沉淀中加入一定量的去离子水并搅拌均匀，随后置于80～200℃烘箱中水热24h。
[0035]
在含有水滑石纳米片或/和类水滑石纳米片的水分散液中加入一定量氨烃基硅烷作交联剂，然后搅拌一定时间后，涂覆至经碱/酸两步改性的聚合物基体上形成湿膜。其中，搅拌的转速为200～400rpm，时间为30～90分钟(例如60min)。
[0036]
当每层湿膜初步烘干后再次进行涂覆，多次涂覆后于空气气氛中进行热处理。最终得到类鱼鳞状、非致密结构的水滑石改性层。例如，湿膜初步烘干过程，为80℃烘箱中处理20s。
[0037]
在可选的实施方式中，所述涂覆方式是旋涂法、滴涂法、喷涂法、刮涂法或静滞提拉法中的任意一种。多次涂覆过程，其次数为3～9次。优选涂覆次数为6次。
[0038]
在可选的实施方式中，热处理温度可为80～250℃内的一个温度值或几个温度值形成的梯度变化。热处理的总时间可为3～12小时。优选，热处理工艺为分别在80℃、 110℃、150℃下处理1h、1h、3h。
[0039]
具体地，以六水氯化镁、六水氯化铝、3-氨丙基三乙氧基硅烷、碱/酸/氨烃基硅烷改性后的聚酰亚胺薄膜、旋涂法分别作为镁铝类水滑石纳米片制备的镁源和铝源、交联剂、聚合物基体、涂覆方式，示例性地说明一种类鱼鳞状、非致密结构的水滑石改性层的制备方法。
[0040]
镁铝类水滑石纳米片分散液的制备。将0.6449g六水氯化镁、1.9314g六水氯化铝溶于50ml去离子水中配成前驱体溶液，在5s内快速加入氨水并搅拌调节ph至9～10，搅拌15min后静置老化1h。将所得到白色悬浊液离心分离并用去离子水多次洗涤沉淀至ph 为8～9。洗涤完成后，向沉淀中加入一定量的去离子水并搅拌均匀，获得质量浓度为5～40 mg/ml(如18mg/ml)的分散液。随后将分散液置于80～150℃温度(如80℃)的烘箱中水热24h。最后可得近正六边形且其外接圆直径在100～500nm范围内(如120nm)、径轴比为15～40(如18)的镁铝类水滑石纳米片层分散液。
[0041]
类鱼鳞状、非致密结构的水滑石改性层的制备。在上述镁铝类水滑石纳米片分散液中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，使其浓度为5～20μl/ml(如10μl/ml)。搅拌30min后，每次滴加6滴溶液以1000rpm的转速在20
×
20mm碱/酸改性后的聚酰亚胺薄膜基体上旋涂 12s。形成的湿膜在80℃烘氨烃基硅烷箱中处理20s初步烘干，随后再次旋涂、干燥，总共涂覆6次。随后将其置于80、110、150℃下的空气气氛中分别热处理1h、1h、3h。最终可以获得上述类鱼鳞状、非致密结构的水滑石改性层。
[0042]
防静电ito层制备。采用磁控溅射的方式在水滑石改性层表面镀制30～100nm ito 层，也可以采用旋涂法涂覆30～1000nm ito涂层。
[0043]
金属反射层制备。采用磁控溅射的方式在另一侧表面镀制30～100nmag层。
[0044]
ag表面保护膜制备。采用磁控溅射的方式在ag表面镀制保护膜层。
[0045]
在本发明优选实施方式中，该水滑石改性层可在聚合物薄膜表面反应扩散形成梯度过渡层，具有优异的结合力和耐弯折性能。
[0046]
本发明所述方法的优点在于：采用市售金属氯盐为原料，原料价格低廉；通过湿化学方法制备前驱体以及形成涂层，对设备要求低，工艺简捷、操作方便；所制备的镁铝类水
滑石纳米片涂层成膜均匀、无团聚出现，展现出优异的抗原子氧性能；具有氨烃基硅烷偶联剂的使用不仅加强了镁铝类水滑石片层间的交联程度，使涂层的柔韧性明显提升，而且使涂层与表面改性后的聚酰亚胺表面产生牢固的键合，显著提升了涂层的附着力。
[0047]
测试：采用地面原子氧模拟试验设备表征样品抗原子氧侵蚀性能，使用精密天平对质量损失进行测量；采用空间冷热循环模拟试验设备表征样品抗热应力开裂性能；采用 qty-10a弯曲试验仪测试样品抗弯曲应力开裂性能；采用百格刀进行划格法试验表征涂层与基底的结合强度；采用扫描电子显微镜观测样品的表面形貌特征和涂层厚度。
[0048]
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
[0049]
实施例1(1)镁铝类水滑石纳米片(外接圆直径140nm)水分散液(浓度为18mg/ml)的制备。将0.6449g六水氯化镁、1.9314g六水氯化铝溶于50ml去离子水中配成前驱体溶液，在5 s内快速加入氨水并搅拌调节ph至9～10，搅拌15min后静置老化1h。将所得到白色悬浊液离心分离并用去离子水多次洗涤沉淀至ph为8～9。洗涤完成后，向沉淀中加入一定量的去离子水并搅拌均匀，获得质量浓度为18mg/ml的分散液。随后将分散液置于80℃温度的烘箱中水热24h。最后可得近正六边形且其外接圆直径约为120nm、直径与厚度比约为18 的镁铝类水滑石纳米片层分散液；(2)在上述镁铝类水滑石纳米片分散液(5ml)中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(50μl) (其中滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂的比为9mg：5μl)。搅拌60 min后，每次滴加6滴溶液以1000rpm的转速在20
×
20mm碱/酸改性后的聚酰亚胺薄膜基体上旋涂12s。将形成的湿膜在80℃烘箱中处理20s初步烘干，随后再次旋涂、干燥，总共涂覆6次。随后将其置于80、110、150℃下的空气气氛中分别热处理1h、1h、3h。最终可以获得上述类鱼鳞状、非致密结构的抗原子氧水滑石涂层；(3)防静电ito层制备。采用旋涂法在水滑石改性层表面镀制100-1000nm ito层；(4)金属反射层制备。采用磁控溅射的方式在另一侧表面镀制30-100nmag层；(5)ag表面保护膜制备。采用磁控溅射的方式在ag表面镀制保护膜层。
[0050]
测试所制备的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的吸收比和发射率，具有较低的吸收发射比。且防静电ito层3m610胶带粘贴后肉眼观察表面无明显脱落，按照半径 2.5mm弯折20次后无脱离开裂，ito层牢固度明显增加。
[0051]
此外，进一步测试基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的空间环境耐受性能，经过5.22
×
10
21
atoms/cm2剂量ao辐照后质损为-0.01mg/cm2，未观察到明显侵蚀现象，大幅提升了抗原子氧性能，且经过uv、ao、热循环试验后吸收发射比变化较小。
[0052]
实施例2本实施例2中基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中水热温度为110℃。
[0053]
实施例3
本实施例3中基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中水热温度为130℃。
[0054]
实施例4本实施例4中基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中水热温度为150℃。在该实施例中，水滑石纳米片直径过大，使得涂层与基体界面处的结合层抗弯折强度显著下降，并且裂纹尺寸明显大于其他较低水热温度的实施例。
[0055]
实施例5本实施例5中基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(2)中不加入3-氨丙基三乙氧基硅烷。在该实施例中，不加入交联剂的涂层与基体的结合力下降，划格试验评级降低为1级。
[0056]
实施例6本实施例6中基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(2)中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷的含量为150μl(其中滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂的比为3mg：5μl)。
[0057]
实施例7本实施例7中基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(2)中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷的含量为300μl(其中滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂的比为3mg：10μl)。在该实施例中，过量的交联剂使得涂层的质损显著增大，抗原子氧性能明显降低。
[0058]
对比例1本对比例1中防静电膜和反射膜的的制备过程参照实施例1，区别在于：不含有水滑石改性层。基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜的附着力、弯折等性能对比。
[0059]
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。在制备防静电层、金属反射层制备、保护膜制备之前，首先检测上述实施例中制备的碱/酸改性后的聚酰亚胺薄膜基体/类鱼鳞状、非致密结构的抗原子氧水滑石涂层的抗原子氧以及附着力等数据，如表1所示：
。
[0060]
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，包括：聚合物基体和防静电层，以及分布在聚合物基体和防静电层之间的水滑石改性层；所述水滑石改性层包含由水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂交联形成的多孔涂层；优选地，硅烷偶联剂能够与聚合物基体或水滑石涂层反应键合，比如所述聚合物基体为含有羟基、羧基的聚合物基体或可改性生成羟基、羧基的聚合物基体，所述硅烷偶联剂为具有氨基的氨烃基硅烷。2.根据权利要求1所述的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，所述水滑石纳米片或类水滑石纳米片的化学组成为[m
2+1-x m
3+x (oh)2] x+ a
n-x/n
·
mh2o，其中m
2+
为二价金属阳离子，优选选自mg
2+
、ni
2+
、co
2+
、zn
2+
、cu
2+
中的至少一种；m
3+
为三价金属阳离子，优选选自al
3+
、cr
3+
、fe
3+
、sc
3+
中的至少一种；a
n-为阴离子，优选选自co
32-、no
3-、cl-、oh-、so
42-、po
43-、c6h4(coo)
22-中至少一种；x的范围在0.1～0.5之间，优选0.2～0.33为宜；更优选地，二价金属阳离子为mg
2+
，三价金属阳离子为al
3+
，最优选mg
2+
:al
3+
=2:1。3.根据权利要求1或2所述的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，所述水滑石纳米片或类水滑石纳米片的片层为近正六边形或圆形；所述圆形或近六边形外接圆的直径在100～500 nm之间，直径和厚度比为15～40。4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，还包含分布在聚合物基体和水滑石改性层之间的硅烷偶联剂改性层；所述硅烷偶联剂改性层的厚度为20nm～1000nm。5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，所述硅烷偶联剂选选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、n-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的至少一种，优选为氨烃基硅烷为3-氨丙基三乙氧基硅烷。6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，所述多孔涂层中水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂的比为（5～40）mg：（5～20）μl。7.根据权利要求1-6中任一项所述的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，所述含有羟基的聚合物基体是由含酰亚胺环或/和酯基类聚合物经碱/酸两步处理制备得到；更优选，含酰亚胺环或/和酯基类聚合物为聚酰亚胺、聚酯、或聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述碱/酸两步处理包括：于室温将聚合物基体先在碱溶液中反应改性0.5～3小时，再在醋酸溶液中反应改性0.5～3小时；优选地，碱溶液为浓度0.5～2 mol/l的氢氧化钠溶液，酸溶液为浓度0.5～2 mol/l的醋酸溶液。8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，所述防静电层为透明导电氧化物，优选选自ito膜、氧化铟、氧化锡、氧化锌和氧化镉中的至少一种；所述防静电层的厚度不超过100μm。9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，所述聚合物基体的厚度不超过1000μm。10.根据权利要求1-9中任一项所述的基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜，其特征在于，在改性层远离聚合物基体的一侧还包含反射层；所述反射层包括金属反射膜、全电介质反射膜、或金属电介质反射膜；所述反射层的厚度不超过100μm。
11.一种如权利要求1-10中任一项所述的表面改性聚合物基体的二次表面镜的制备方法，其特征在于，包括：（1）在含有水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种的水分散液中加入硅烷偶联剂并混合，然后涂敷在含有羟基、羧基或可改性生成羟基、羧基的聚合物基体表面，经过干燥后，在80～250℃下热处理3～12小时，得到水滑石改性涂层；（2）采用真空镀膜或化学法在水滑石改性涂层表面制备防静电层；（3）采用真空镀膜或化学法在聚合物基体的另一侧制备金属反射层，得到表面改性聚合物基体的二次表面镜。12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，含有水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种的水分散液的浓度为5～40 mg/ml；所述混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为200～400转/分钟。13.根据权利要求11或12所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆的次数至少为1次；所述涂覆包括旋涂、滴涂、喷涂、刮涂或静滞提拉；优选地，所所述旋涂的转速为600～1400转/分钟，每次旋涂时间为6～18秒；所述干燥的次数至少为1次，温度为60～120℃，每次干燥时间为10～30秒。14.一种如权利要求1-10中任一项所述的表面改性聚合物基体的二次表面镜在空间环境领域中的应用。

技术总结
本发明涉及基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜及其制备方法与应用。所述基于水滑石涂层改性聚合物的二次表面镜包括：聚合物基体和防静电层，以及分布在聚合物基体和防静电层之间的水滑石改性层；所述水滑石改性层包含由水滑石纳米片或类水滑石纳米片中至少一种和硅烷偶联剂交联形成的多孔涂层；优选地，硅烷偶联剂能够与聚合物基体或水滑石涂层反应键合，比如所述聚合物基体为含有羟基、羧基的聚合物基体或可改性生成羟基、羧基的聚合物基体，所述硅烷偶联剂为具有氨基的氨烃基硅烷。所述硅烷偶联剂为具有氨基的氨烃基硅烷。所述硅烷偶联剂为具有氨基的氨烃基硅烷。


技术研发人员：谷红宇 章俞之 杨琦 吕少波 张锦麟 马佳玉 耿利寅 赵啟伟 宋力昕
受保护的技术使用者：北京空间飞行器总体设计部
技术研发日：2022.03.03
技术公布日：2023/9/13