具有低环境参数敏感性的光活化硅烷化工艺方法研究

发布时间：2020-06-07 14:05

【摘要】：近年来随着航天技术的发展,低地球轨道运行的航天器数量越来越多。原子氧大量存在于低地球轨道环境中,原子氧能够对应用于航天器的聚合物材料产生很强的侵蚀作用。因此各个国家都在致力于开发抗原子氧新材料,比如体相改性、防护涂层等,但同时都存在防护效果差,存在明显界面等一些问题。目前已有的光活化-硅烷化工艺能很好地解决以上问题,是一种相对理想的原子氧防护技术。但同时也存在对环境参数(环境温湿度)敏感性大的问题,由于实际生产过程中很难实现对低环境湿度的控制,因此不利于大尺寸产品的生产。本文的目的就是在原有工艺基础上解决对环境参数敏感性大的问题。本文在不改变原有光活化工艺的前提下,对硅烷化工艺进行优化。在环境湿度范围5%-25%RH,环境温度范围65℃-75℃条件下,选用硅烷化试剂A与改性促进剂B进行硅烷化反应。针对优化后硅烷化工艺制备的改性聚酰亚胺薄膜,从光学性能、表面形貌、化学组成、反应机理等方面进行研究。研究结果表明,同原始的光活化硅烷化工艺相比,优化后的硅烷化工艺对硅烷化反应过程中环境温湿度的敏感性明显下降。改性聚酰亚胺光学性能不但没有下降,反而有所提高,表面形貌光滑细致,经180°折叠不存在裂纹和剥落现象。优化后的硅烷化工艺均可使在环境湿度5%-25%RH,环境温度65-75℃范围内改性后的聚酰亚胺表面硅含量都达到25%左右,改性层的深度达到500nm以上。且Si和O元素含量变化呈连续渐变的规律,无明显突变,改性层与基体之间不存在明显界面。在光活化反应过程中,产生大量自由基及少量断键。在改性促进剂与硅烷化试剂相互作用下,小分子有机硅从表面向内部扩散,与自由基相结合,实现小分子有机硅的接枝。最后在紫外固化作用下,表面有机含硅基团转变成无机SiO_x状态。实现了由表层到内部SiO_x→无机-有机硅杂化→含硅Kapton→Kapton基体的结构设计,最终聚酰亚胺的表面形成了柔性界面且结合强度好的致密改性层。
【图文】：

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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文的外表面、器件及太阳能电池等进行二次污染，可能影响航因此聚合物的防原子氧性能受到越来越多的关注，是航天器一部分[3]。O 的产生氧(AO)环境一般存在于 200~700km 的 LEO 轨道中。在 L真空状态，压强为 10-5pa，甚至可以达到 10-7pa。在 LEO 轨种气体形式，主要包括 N2、O2、Ar、He、H 及 AO 等。如高度的差异，，造成了原子氧密度的差异。随着轨道高度越来度也就呈现出越来越低的趋势。在 LEO 环境中，原子氧是]。

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图 1-2 原子氧的产生过程的原子氧本身具有的能量很低，一般K～1500K 范围内。但在 LEO 轨道即具备相对原子氧 8km/s 的速率。致而在航天器的外表面产生 5eV 的能作用下，航天器表面会产生很大的。因此，原子氧被认为是 LEO 环合物材料产生的危害)对航天器表面的强烈侵蚀作用，致使降。原子氧(AO)相对航天器表面材，出现严重的侵蚀效应。，原子氧以高通量(1012~1015atom-2s-生侵蚀现象。如 MEDET 实验载着行，聚酰亚胺等高分子材料在通量
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V46

【参考文献】