改善SiO2涂层与聚酰亚胺基体界面结合性能的研究

目的 利用硅烷偶联剂(SCA)有机官能基对有机物具有反应性或相容性的特点,探讨通过SCA改善SiO2涂层与聚酰亚胺(PI,Kapton)基体界面粘附力的实验方法,提高SiO2涂层与PI基体的结合强度,同时削弱因温度变化而引起的内应力.方法 水热条件下,用低浓度碱液对PI表面进行处理,选取γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)等三种不同的SCA,在溶剂热环境中与碱处理后的PI表面进行作用.用水汽辐照试验评价SCA与PI的结合状况.样品表面形貌用SEM扫描电镜和材料分析显微镜表征,表面润湿性用接触角测量仪测定,透光率用紫外可见分光光度计表征.结果 经0.1 mol/L NaOH水热处理后,Kapton表面的水接触角由77°下降为53°.KH-550溶剂热环境下,在Kapton表面形成均匀的水解层.水汽辐照试验后,该水解层依然保持完整,透光率没有下降.但KH-560和KH-570水解层出现脱落,透光率分别下降了4.4％和9.3％.结论 SCA虽然可以有效改善聚合物基体的润湿性,提高无机涂层与基体的界面粘附性,但在SCA选取上,必须考虑其与聚合物表面的相互作用.若SCA与聚合物基体的结合不牢固,反而更易造成涂层开裂、脱落,成为潜在的不稳定因素.     

在聚酰亚胺表面构筑含微纳米SiO2颗粒涂层的方法研究

目的 研究一种将St?ber法制备的SiO2纳米微球分散在含硅溶胶体系中,在聚酰亚胺(PI,Kapton)表面制备含SiO2微纳米颗粒涂层的新方法,并利用该涂层提高Kapton薄膜的使用寿命和抗原子氧(atomic oxygen,AO)侵蚀能力.方法 用正硅酸乙酯(TEOS)在碱性条件下制备St?ber微球,用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)在酸性条件下制备含硅溶胶.将St?ber微球均匀分散到溶胶中,用提拉镀膜方法在经低浓度NaOH水热处理后的Kapton薄膜表面,制备含SiO2微纳米颗粒的涂层.在束流密度为1.43×1016 atoms/(cm2·s),辐照时间为6 h的AO环境中进行模拟试验.用SEM扫描电镜和AFM原子力显微镜表征试验前后样品的表面形貌.结果 AO辐照后,原始Kapton薄膜的质量损失和AO侵蚀率分别为1.39 mg/cm2和3.17×10?24 cm3/atom,且Kapton表面被严重侵蚀;而有涂层的Kapton样品,质量损失和AO侵蚀率分别下降为0.10 mg/cm2和0.22×10?24 cm3/atom,侵蚀率只相当于原始Kapton的6.9％.结论 采用St?ber与sol-gel相结合的方法,提高了所制备涂层中SiO2的含量.模拟试验表明,该涂层提高了样品的抗AO侵蚀能力.此制备方法简单实用,对于长寿命航天器中聚合物材料的AO防护,具有一定的研究意义.