聚酰亞胺的原子氧侵蝕效應(yīng)與防護(hù)技術(shù)研究.pdf

1、聚酰亞胺(Kapton)因?yàn)榫哂休^高的比強(qiáng)度，優(yōu)越的熱穩(wěn)定性、絕緣性、紫外線輻射穩(wěn)定性及紅外線穿透功能，是航天飛行器常用的材料。在近地軌道(lowearth orbit，LEO)空間中，原子氧(atomic oxygen，AO)是導(dǎo)致材料性能退化最危險(xiǎn)的因素，嚴(yán)重影響了航天器的使用性能和壽命。本工作首先建立了一套原子氧地面模擬設(shè)備，重點(diǎn)對(duì)POSS/PI和PDMS/PI雜化涂層以及經(jīng)過硅離子注入改性的有機(jī)硅涂層抗AO侵蝕性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究

2、。
　　建立了一套實(shí)驗(yàn)室模擬近地軌道空間原子氧環(huán)境的實(shí)驗(yàn)裝置。利用石英晶體微天平對(duì)聚酰亞胺在原子氧侵蝕地面模擬設(shè)備中原子氧侵蝕速率與原子氧侵蝕攻角之間的關(guān)系進(jìn)行了原位研究。原位質(zhì)量檢測(cè)表明，侵蝕攻角與材料的侵蝕速率之間服從余弦關(guān)系。
　　采用原位聚合法分別制備了POSS/PI和PDMS/POSS雜化涂層，并對(duì)其進(jìn)行了暴露實(shí)驗(yàn)研究。借助于掃描電鏡(SEM)、光電子能譜(XPS)、Fourier變換紅外光譜(FTIR)等分析測(cè)試

3、手段，探索其防護(hù)性能。結(jié)果表明，這兩種雜化涂層能夠?qū)apton基體提供良好的保護(hù)作用，在AO暴露下雜化涂層表面氧化生成一層SiO2惰性膜，阻止了AO對(duì)涂層的進(jìn)一步侵蝕，這兩種涂層的AO侵蝕系數(shù)分別降低了了1個(gè)和2個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　離子注入后的有機(jī)硅涂層的抗原子氧侵蝕性能在原子氧地面模擬實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了測(cè)試。暴露初期離子注入的試樣質(zhì)量會(huì)發(fā)生一點(diǎn)改變，而后不再變化。離子注入改性后有機(jī)硅涂層具有較好的抗原子氧侵蝕能力，比聚酰亞胺基體抗侵