低地軌道環(huán)境中聚酰亞胺和硅橡膠原子氧防護(hù)技術(shù)研究.pdf

1、低地球軌道環(huán)境中的原子氧（AO）具有強(qiáng)氧化性，其高能碰撞會(huì)導(dǎo)致聚合物材料性能退化，嚴(yán)重影響航天器的正常工作。本文借助溶膠-凝膠（Sol-gel）法和濕化學(xué)改性法在聚酰亞胺薄膜（Kapton）和硅橡膠（SR）表面制備無(wú)機(jī)氧化物涂層，通過(guò)AO模擬試驗(yàn)評(píng)價(jià)其防護(hù)效果。同時(shí)研究了聚合物基體表面改性的微觀變化、涂層與基體的界面結(jié)合狀態(tài)等問(wèn)題。主要研究工作如下：
　　1. SiO2溶膠體系研究：為制備適宜鍍膜的溶膠體系，本文研究了乙醇用量、酸

2、堿催化劑、陳化溫度等條件對(duì)SiO2溶膠體系的穩(wěn)定性和粒徑的影響。結(jié)果表明：溶膠濃度較小時(shí)，粒徑普遍較小，溶膠的凝膠時(shí)間延長(zhǎng)。此外酸催化的溶膠體系粒徑普遍較大，溶膠的穩(wěn)定性也較差，接近凝膠時(shí)粒徑急劇增大。而相同實(shí)驗(yàn)條件下，堿催化的SiO2溶膠體系粒徑較小，穩(wěn)定性較高。陳化溫度也對(duì)溶膠穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響，隨著溫度的升高，酸催化溶膠的穩(wěn)定性降低。
　　2.堿液刻蝕與硅烷偶聯(lián)劑相結(jié)合的表面改性方法研究：用低濃度堿液刻蝕去除Kapton基

3、材的表面鈍化層，再用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行改性。改性后的Kapton基材表面親水性顯著增加，SnO2/SiO2溶膠很容易在其表面鋪展形成均勻的液膜。采用這種方法制得的涂層與基材之間粘附牢固。AO輻照試驗(yàn)后，涂層依然均勻致密，具有很好的抗AO能力，AO的侵蝕效應(yīng)僅相當(dāng)于原始Kapton的4.1％，且賦予樣品良好的抗靜電能力。
　　3.柔性SR表面涂層易開(kāi)裂問(wèn)題研究：本文對(duì)SR基體和表面改性過(guò)程進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)：硅烷偶聯(lián)劑KH-550改性

4、后的SR樣品表面已產(chǎn)生不規(guī)則裂紋。SR基體與改性層之間的應(yīng)力是導(dǎo)致裂紋的主要原因，彎曲變形等外力加劇應(yīng)力累積，造成更多裂紋。采用有機(jī)溶劑適度溶脹SR，可有效緩解SR基體與表面改性層之間的應(yīng)力，從而大幅減少了改性過(guò)程以及鍍膜過(guò)程所產(chǎn)生的裂紋。
　　4. SiO2摻雜對(duì)提高柔性SR抗AO性能研究：研究表明，適宜濃度的SiO2溶膠加入SR基膠中，能夠?qū)崿F(xiàn)SiO2在SR中均勻分散。AO輻照試驗(yàn)后，摻雜SiO2溶膠的樣品相比于原始SR，表面