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题目:含硅聚酰亚胺材料的制备及抗原子氧性能研究

关键词:抗原子氧剥蚀;航天器;聚酰亚胺;溶胶-凝胶法

  摘要


      航天器在空间低地球轨道环境中运行时,其表面使用的聚合物基材料,很容易受到原子氧的作用,并进而影响到航天器部件的功能和缩短运行寿命。为此,采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)、均苯四酸二酐(PMDA)、4,4’-二氨基二苯醚(ODA) 为前驱体,在聚酰亚胺树脂体系中原位生成无机相,获得了一种含有硅元素的杂化聚酰亚胺材料。对所制备的材料试样,开展了原子氧效应的地面模拟试验以及质量测量、SEM、XPS、FTIR测试,获得了原子氧作用前后试验样品的外观、质量损失和剥蚀率、表面形貌、表面成分和化学结构的变化特点,分析了TEOS的添加量等参数对试样抗原子氧特性的影响规律和所制备杂化材料的耐原子氧剥蚀原因。

       通过上述试验和分析,可以得出以下结论:(1)在原子氧的作用下,溶胶-凝胶法所得杂化聚酰亚胺材料的质量损失和剥蚀率出现了明显的下降,在原子氧通量达到6.4×1020atoms/cm2的情况下,各样品的相对质量损失均小于33%,个别样品可以达到15%以下,抗原子氧剥蚀性能明显提高。(2)在原子氧的作用下,试样表面形成了SiO2和/或有机硅保护层,对底层材料起到了保护作用。(3)随着TEOS添加量的增加,其耐原子氧剥蚀性能越好,但达到一定值时,含硅样品的耐原子氧剥蚀性能变化不大。