γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷/甲基丙烯酸缩水甘油酯复合材料的制备和性能

以γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯以及阳离子光引发剂复合组成固化体系,紫外光照固化获得γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷/甲基丙烯酸缩水甘油酯复合材料,研究γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量变化对材料本体性能及表面性能的影响。结果表明:材料硬度随γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量增大而增大,γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量变化对复合材料本体热性能无显著影响。复合材料表面疏水性随γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量增大而增大,耐水性增强。XPS结果表明随着γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量增大,材料表面C元素含量降低,O元素含量降低,Si元素含量增大。光固化复合体系有望作为UV固化涂料使用。     

空间级硅橡胶涂层抗原子氧性能及评价机制

文中针对硅橡胶与原子氧的反应机理尚未完全掌握,其防护效果未完全明确的现状,开展原子氧效应地面模拟试验,进行硅橡胶涂层的抗原子氧性能的评价分析。经对试验前后的样品进行外观、质量损失、表观形貌、表面成分及光学性能的测试,系统评价了空间级硅橡胶的原子氧防护效果。在分别接受累积通量为4.9×10~(18) cm~(-2)和1.2×10~(21) cm~(-2)的原子氧暴露试验后,空间级硅橡胶涂层的质量损失并未随原子氧暴露时间延长和累计通量的增加而变大,但涂层表面的外观和光学性能发生了显著变化,经扫描电镜检测,涂层表面出现不同程度的开裂,经X射线光电子能谱仪分析,涂层表面生成了一层类似SiO_2的薄膜,该薄膜层能阻止原子氧与硅橡胶涂层的反应从而对基底材料形成保护,但为了进一步提高其抗原子氧侵蚀能力,需对涂层进行补强改性,并且采用测量质量损失的手段来评判硅橡胶类材料受原子氧侵蚀程度的方法不甚科学。     

一种光聚合共混树脂抗原子氧侵蚀的机理

采用双酚A型环氧树脂E-44与有机硅环氧树脂ES-06的共混改性树脂体系进行紫外光辐照聚合,制备了光聚合含硅聚合物;使用原子氧效应地面模拟设备对光聚合含硅聚合物进行原子氧侵蚀试验,比较了试验前后试样的质量、表面形貌和成分的变化,研究了原子氧的侵蚀机理.结果表明,在紫外光辐照固化后改性树脂的表面形成一层含C的氧化硅(SiOx)膜,经原子氧暴露试验后进一步氧化转变为富含SiO2的保护膜,具有较好的耐原子氧性能.原子氧对含硅共混物的侵蚀是多种效应协同作用的结果,以发生化学反应为主,通过提氢,插入和置换等机理产生含碳挥发性物质和H2O等,导致聚合物的质量损失.生成的硅氧化物留在聚合物表面,能有效地阻止原子氧对基底聚合物材料的进一步侵蚀.     

溶胶-凝胶法制备的SiO2涂层抗原子氧侵蚀性能研穷

以正硅酸乙酯（TEOS）为原料，在乙醇共溶剂和盐酸催化剂条件下，采用溶胶-凝胶方法制备SiO2胶体溶液，通过旋涂法在Kapton基体上制备了SiO2薄膜。采用自己研制的空间综合环境地面模拟设备对试样进行了原子氧暴露实验，测试表明溶胶-凝胶制备的SiO2涂层抗原子氧侵蚀性能优异，抗原子氧侵蚀性能比聚酰亚胺基体提高了2个数量级以上。经FTIR和XPS分析表明在原子氧暴露后涂层表面生成了一层SiO2，它阻止了原子氧对基体材料的进一步侵蚀。涂覆涂层后基体的光学性能没有受到影响。实验证明溶胶-凝胶制备抗原子氧侵蚀的防护涂层是一种行之有效的方法。     

聚酰亚胺硅氧烷的合成及其性能

双氨丙基四甲基二硅氧烷或以氨丙基聚二甲基硅氧烷与芳族二胺和芳族四酸二酐共缩聚生成聚酰胺酸硅氧烷溶液，经加热亚胺化得到聚酰亚胺硅氧烷薄膜或粉末。性能测定结果表明：引入有机硅氧烷能多方面地改善聚酰亚胺性能。研究了聚合方法，聚合过程中官能团的反应活性等。     

笼型倍半硅氧烷的合成与应用

笼型倍半硅氧烷(POSS)是一种新型有机硅杂化材料,在耐高温材料、阻燃材料以及高分子增强材料方面具有广阔的发展前景.主要介绍了苯基、氨基、环氧基和甲基等4种官能团取代笼型倍半硅氧烷的合成方法及影响因素、性能和应用前景.     

反应磁控溅射制备的SiO2防护涂层抗原子氧侵蚀性能研究

在原子氧侵蚀地面模拟设备中对Kapton和利用反应磁控溅射制备的SiO2涂层进行了原子氧暴露实验，并采用XPS和SEM等分析手段对暴露前后试样表面的物理和化学变化进行了研究．结果表明，Kapton试样遭受了严重的侵蚀，质量损失较大；SiO2涂层质量变化很小，对基体提供了良好的保护作用．XPS分析结果表明，反应溅射的SiO2涂层是富Si的，初始暴露时由于氧化反应而质量有少许增加，随时间延长，涂层变得完全符合化学计量．SiO2涂层在原子氧暴露后涂层的太阳吸收率、辐射率和反射系数均没有发生明显的变化．SiO2涂层较脆，易产生裂纹，原子氧会通过缺陷位侵蚀下面的基体材料，严重影响飞行任务的正常进行。     

有机硅微胶囊-有机硅树脂复合涂层对空间Kapton的原子氧防护

将采用水相分离法制备的以明胶为囊壁、有机硅为囊芯的微胶囊与有机硅树脂乳液在一定条件下混合,在聚酰亚胺薄膜(Kapton)基材表面制备出含有机硅树脂的微胶囊-有机硅复合涂层,并将所制备的涂层分别进行原子氧暴露试验。结果表明,原子氧对Kapton侵蚀严重,质量损失严重,由原来光滑平整的表面变为凹凸不平的地毯状,太阳光吸收率变化值Δα为0. 272。微胶囊2有机硅复合涂层对Kapton基体优良的保护作用,使试样的质量损失和剥蚀率明显下降,且Δα仅为 0.071。尤其是微胶囊与有机硅质量比为1∶5的涂层,质量损失为Kapton试样的2.3%。     

原子转移自由基聚合制备PMMA/POSS杂化材料

以八(γ-氯丙基)倍半硅氧烷(OCP-POSS)为引发剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了PMMA/OCP-POSS有机/无机杂化材料.采用GPC、DSC和TGA对杂化材料的结构与性能进行了表征.结果表明,在DMF、异丙醇、甲苯等3种不同溶剂中均可合成分子量分布较窄的PMMA杂化材料.以DMF为溶剂,所得PMMA/OCP-POSS杂化材料的分子量分布系数可达到1.18.与分子量相当的线形PMMA相比,含OCP-POSS的PMMA杂化材料具有更高的玻璃化转变温度和热稳定性.     

聚醚胺固化环氧有机硅杂化涂层的制备及防腐蚀性能研究

使用3种不同结构的聚醚胺(Jeffamine D230,D400,T403)分别固化环氧有机硅杂化树脂制备出有机-无机杂化涂层,并与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)固化的杂化涂层在机械性能、附着力和防腐蚀性能上进行了比较。研究结果表明,与APTES相比,聚醚胺可以提高杂化涂层的耐冲击高度1倍以上;聚醚胺D230和T403没有降低杂化涂层的硬度,而D400降低了杂化涂层的硬度;聚醚胺可以明显提高杂化涂层的初始附着力,同时大幅改善了涂层在老化过程中的"湿附着力"。采用盐雾实验和交流阻抗测试研究了杂化涂层的耐腐蚀性能,结果表明聚醚胺固化剂明显改善了APTES固化杂化涂层的易开裂性,并提高了杂化涂层的耐腐蚀性能。     

Perhydropolysilazane derived silica coating protecting Kapton from atomic oxygen attack

By using surface sol-gel method with perhydropolysilazane (PHPS) as a precursor, a silica coating was prepared on a Kapton substrate as an atomic oxygen (AO) protective coating. The AO exposure tests were conducted in a ground-based simulator. It is found that the erosion yield of Kapton decreases by about three orders of magnitude after the superficial application of the coating. After AO exposure, the surface of the coating is smooth and uniform, no surface shrinkage induced cracks or undercutting erosion are observed. This is because that during AO exposure the PHPS is oxidized directly to form SiO₂ without through intermediate reaction processes, the surface shrinkage and cracking tendency are prohibited. Meanwhile, this PHPS derived silica coating also presents self-healing effect due to the oxidation of free Si. Compared with other kinds of silica or organic polymer coatings, this PHPS derived silica coating exhibits a superior AO erosion resistance.     

Effects of Vacuum Ultraviolet Radiation on Atomic Oxygen Erosion of Polysiloxane/SiO2 Hybrid Coatings

Polysiloxane/SiO2 hybrid coatings have been prepared on Kapton films by a sol-gel process.The erosion resistance of polysiloxane/SiO2(20 wt pct) coating was evaluated by exposure tests of vacuum ultraviolet radiation(VUV) and atomic oxygen beam(AO) in a ground-based simulation facility.The experimental results indicate that this coating exhibits better AO resistance than pure polysiloxane coating.The erosion yield(Ey) of the polysiloxane/SiO2(20 wt pct) hybrid coating is about 10-27 cm3/atom,being one or tw...     

空间材料的原子氧侵蚀理论和预测模型

低地轨道环境中的原子氧对航天器材料的侵蚀导致材料的性能变坏甚至失效，原子氧的侵蚀机理和防护技术是当前空间环境效应研究的热点．在对原子氧效应机理已有理解的基础上，准确预测空间材料在低地轨道环境中由原子氧引起的侵蚀效应，可对设计者在工程选材和飞行器设计提供帮助。本文综述了近年来发展的原子氧与空间材料相互作用的理论模型和侵蚀速率预测模型，并对各种模型进行了分析，也指出了关于原子氧效应的研究重点．     

溶胶-凝胶法制备抗原子氧涂层及性质研究

采用有机无机复合的溶胶-凝胶方法,合成了用于聚合物表面保护层的前驱溶液.采用旋转涂覆方法,将前驱溶液涂覆于聚酰亚胺基片上,制成了表面涂层.将所制得的相应涂层分别进行原子氧暴露试验,其表面形貌的变化通过扫描电镜观测.结果表明,在原子氧辐照下,无保护的聚酰亚胺表面已非常粗糙,与辐照前的光滑表面形成显著的对比.而涂覆有保护层的表面,原子氧辐照前后却没有变化.这表明使用这种有机无机复合的溶液涂层具有很好的抗原子氧能力.     

C/C复合材料在原子氧辐照下的结构性能演变

通过分析失重率、显微形貌变化讨论了原子氧辐照对C/C复合材料以及SiC基体改性C/C复合材料(C/C-SiC)的损伤机制; 并通过热膨胀系数(CTE)、热扩散率(TD)以及弯曲强度等性能的变化, 进一步讨论了原子氧辐照损伤对材料热物理及力学性能影响。结果表明, C/C复合材料受原子氧辐照损伤是物理化学综合作用, 属于冲击诱发-增强表面化学刻蚀; SiC组元表现出良好的抗原子氧侵蚀性能, 阻碍了原子氧向材料内部侵蚀, 但是SiC组元在更长时间辐照后出现机械破损; C/C复合材料在原子氧辐照下失重率呈线性增加, 而C/C-SiC复合材料失重率小于C/C复合材料且增长幅度越来越小; C/C复合材料和C/C-SiC复合材料的整体结构性能在辐照损伤后发生了一定变化。     

原子氧对金属银和有机防护涂层的侵蚀

用光电子能谱（XPS）和扫描电镜（SEM）观测了在模拟原子氧（AO）环境中Ag及在其表面涂覆的有机防护层的表面，研究了表面的形貌和质量损失。结果表明，AO对Ag有较严重的侵蚀作用，使原来光亮的表面失去光泽，变得粗糙，采用环氧树脂，聚胺酯或醇酸树脂作为防护涂层，AO辐照后其表面形貌也发生了较大变化，表明腐蚀严重，采用有机硅作为涂层，被AO侵蚀后其表面形貌的变化甚小，质量损失较小，表明这种涂层具有较明显的防护效果。经AO辐照后有机硅涂层表面生成致密的氧化硅膜层，对抑制AO的进一步侵蚀具有关键作用。     

原子氧防护涂层技术研究

原子氧是低地球轨道主要的残余气体粒子,其化学性质非常活泼,是极强的氧化剂,会对空间材料的性能产生严重的影响。介绍了低地球轨道的原子氧环境及原子氧防护方法;对有机、无机和复合原子氧防护涂层的优缺点、研究进展情况以及空间应用情况进行了详尽的阐述;最后分析了原子氧防护的发展方向。     

(3-Glycidoxypropyl)-terminated silsesquioxane impact on nanomechanical properties of polyimide coatings exposed to atomic oxygen

Based on (3-glycidoxypropyl)silsesquioxane (GSSO) derived from the hydrolytic condensation of (3-glycidoxypropyl)trimethoxysilane (GPMS), GSSO-containing polyimide hybrid films were prepared using the sol-gel process and spin coating. Nanoindentation tests were carried out to study the influence of GPMS in the hybrid films on nanomechanical properties before and after exposure to atomic oxygen (AO) environments. The results show that hybrid films are three to four times harder than the usual plastic substrates. Compared with the unexposed AO samples, the elastic modulus (E) and the hardness (H) of the pristine Kapton AO-exposed samples significantly decreased, whereas the hardness of AO-exposed hybrid films increased slightly. This difference in nanomechanical properties is attributed to the chemical and the microstructural sample changes.     

O型圈的原子氧剥蚀效应实验研究

通过对O型圈的原子氧暴露实验研究 ,发现经过原子氧作用后 ,O型圈的表面粗糙度和质量损失率均随原子氧等效累积通量的增大而增大