杂化聚酰亚胺的制备及其耐原子氧剥蚀性能

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1、2014年9月第40卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2014V01．40No．9杂化聚酰亚胺的制备及其耐原子氧剥蚀性能赵小虎段凌泽赵一志(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：低地球轨道环境中的原子氧会剥蚀航天器表面材料，影响其性能和寿命，因此在使用时需要选用合适的手段来进行原子氧防护．采用溶胶．凝胶法，利用正硅酸乙酯在树脂体系中的水解-缩合反应，在基体中原位生成无机相而获得杂化聚酰亚胺．在原子氧效应地面模拟设备中，对杂化聚酰亚胺试样开展了性能

2、评估试验，总结了试验前后试样的质量、表面形貌和表面成分的变化特点，并分析了材料耐剥蚀性能与正硅酸乙酯添加量的关系、杂化材料的耐剥蚀机理．结果表明，杂化聚酰亚胺的耐原子氧性能优于原树脂，其原子氧试验质量损失仅为原树脂的31．6％～14．8％．分析认为，溶胶一凝胶过程中在树脂基体中生成的有机含硅结构和无机SiO：，以及原子氧作用下杂化材料表面生成的SiO：保护层，是杂化材料耐原子氧剥蚀性能提高的原因．关键词：耐原子氧；聚酰亚胺；溶胶．凝胶法；航天器；低地球轨道中图分类号：V45文献标识码：A文章编号：1001．5965(2014)09．1189-06Preparationandatomic

3、oxygenresistanceofhybridpolyimideZhaoXiaohuDuanLingzeZhaoYizhi(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Atomicoxygen(AO)，thepredominantcomponentsandthemostactivespeciesinlowearthorbitatmosphere，cancausetheerosionanddegrada

4、tionofspacecraftmaterials．ToimprovetheAO—resistanceoftheresin，Tetraethylorthosilicate(TEOS)wasaddedintothepolyimide(PI)matrix，andthentheinorganicphasesofSi02weregeneratedin-situusingsol-gelmethodandtheSi02／PIhybridmaterialswereobtained．Theground—basedsimulationexperimentswerecarriedouttoevaluate

5、theAO·resistanceoftheSi02／PIhybridmaterials．Themass，surfacemorphologyandsurfacecompositionofthesampleswerecomparedbeforeandaftertheAOexperiments．TheeffectsoftheaddingamountofTEOSandtheimprovingmechanismoftheAO—resistancewereanalyzed．ResultsshowthattheAO—resistanceofhybridmaterialsisbetterthantha

6、tofthepristineresinandtherelativemasslossis31．6％～14．8％．TherearetwoessentialreasonsoftheAO—resistanceofthehybridmaterialthatthesiliconesandsilicaaregeneratedintheresinmatrixduringsol-gelprocessandthesilicaprotectivecoatingisformedonthesamplesurfaceinAOenvironment．Keywords：AO-resistance；polyimide；

7、sol-gelmethod；spacecraft；lowearthorbit空间环境效应会影响航天器在轨的可靠性和寿命，是航天器设计时必须考虑的因素．据统计，航天器在轨异常事件中，约70％是由空间环境引起的．而轨道高度不同，重点考虑的环境因素也不同．1995年NASA指出，对运行在200～1000km的低轨道航天器而言(包括飞船、航天飞机、空问站、部分应用卫星等)，原子氧(AO，AtomicOxy-gen)是影响最为严重的环境因素¨2】．收稿日