空间环境中聚酰亚胺和硅橡胶的原子氧防护研究

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1、分类号：TQ311学号：201500369025硕士学位论文空间环境中聚酰亚胺和硅橡胶的原子氧防护研究ResearchonAtomicOxygenProtectionTechnologyforKaptonandSiliconeRubberinSpaceEnvironment研究生姓名：慕慧峰指导教师：高原教授学科门类：工学专业名称：化学工艺论文提交日期：2018年6月1日烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他

2、个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）烟台大学硕士学位论文摘要航天器在低地轨道（LEO）受到环境因素的严峻考验，因此对航天器使用到的

3、聚合物材料提出更高的要求。其中空间环境中的原子氧（AO）会对聚合物材料产生严重的侵蚀，导致其物理化学性能衰减，影响航天器的正常工作。而无机防护涂层因为与聚合物基材的性质差异较大，容易开裂脱落，减弱涂层的防护效果。本文以KaptonHN薄膜和硅橡胶（SR）作为聚合物基材，借助SiO2溶胶及改性SiO2粉体增强基材的抗AO能力，并研究了AO辐照前后基材性质的变化。主要研究内容如下：(1)碱液处理Kapton薄膜的最适条件探索利用碱液对Kapton薄膜的刻蚀作用，分别在室温和水热条件下用不同浓度的NaOH溶液对Kapton基材进行亲水处理，得到最佳的碱处

4、理条件，即120℃水热条件下用浓度为0.05mol/L的NaOH溶液处理1h，所处理的Kapton样品亲水性大幅度提高，且能维持较高的透光率，用SiO2溶胶镀膜后，涂层与基材的粘附性为0级，达到使用要求。(2)利用超支化SiO2悬浊液在Kapton基材表面制备防护涂层超支化SiO2兼具有机/无机的杂化性质，涂覆在Kapton基材表面，既可以减缓涂层与基材之间的内应力，又可以提高防护涂层的有效固含量。实验结果表明，用超支化SiO2镀膜后的样品在经过12h紫外老化测试后表面仍平整致密，没有明显的开裂脱落，涂层与基材之间的粘附性明显提高。AO暴露后表面光

5、滑没有明显缺陷，AO侵蚀率得到有效控制，与原始Kapton基材相比有明显下降。(3)KH-550水解提高SR表面亲水性为满足SR作为空间聚光透镜的抗AO需求，需在SR基材表面均匀涂覆SiO2涂层。利用甲苯和KH-550混合溶液充分溶胀SR基材，并探索适宜条件使KH-550完全水解，以提高SR表面的亲水性。系统研究了pH值、溶胀时间以及水解处理时间对SR表面亲水性的影响。最后在pH值为1.0的EtOH/水混合溶液中处理充分溶胀的SR基材24h，得到的亲水性良好的SR样品，且SiO2镀膜液可在其表面均匀铺展，镀膜后涂层表面均匀致密，弯折后也没有明显开裂

6、。I摘要(4)疏水SiO2粉体增强SR抗AO性能研究为减少添加粉体对SR聚光透镜光学性能的影响，利用高分散疏水SiO2粉体掺杂SR基材，增强基材的抗AO性能。实验用羟基硅油改性SiO2粉体，提高粉体的疏水性。掺杂SR后，粉体在SR中分散均匀，对SR的光学性能、机械性能以及耐溶剂性影响很小。AO辐照后，样品表面光滑平整，开裂现象明显减少甚至消失。关键词：原子氧；KaptonHN；硅橡胶GN512；SiO2防护涂层；表面改性II烟台大学硕士学位论文AbstractSpacecraftsareseverelychallengedbyenvironment

7、alfactorsinthelowearthorbit(LEO)andtherefore,thepolymermaterialsplacedhigherdemandsinthisenvironment.Especially,theatomicoxygen(AO)inthespaceenvironmentcanerodepolymermaterialsseverely,leadingtophysicalandchemicalperformancedegradationandaffectthenormalworkofspacecraft.Besides

8、,thegreaterdifferencebetweenthepolymersurfaceandinorganiccoat