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理论与研究 李荣付·杂化聚酰亚胺的制备及其耐原子氧性能研究

用非常广泛的一种聚合物材料，其原子氧剥蚀率很稳 表 6 AO 效应试验质量结果 (10 -5 g )
定，基本不随太阳辐射强度、温度、试样厚度和原子 材料 参数 10 h 20 h 30 h 40 h
20
F t /10 atoms/cm 2 1.607 2.976 4.702 6.399
氧通量等条件的变化而变化。因此，可以把它作为标 Δm k /10 g 270 500 790 1075
-5
275 500 775 1045
准试样，用它在试验环境中的质量损失来计算原子氧 T0 Δm T0
Δm T0 /Δm k 1.019 1.000 0.981 0.972
通量。 Δm T0.4 130 190 255 330
T0.4
F=ΔM/(ρAtE y ) Δm T0.4 /Δm T0 0.473 0.38 0.329 0.316
80
130
165
115
T0.8 Δm T0.8
3
式中 ： Kapton 的密度 ρ 为 1.4 g/cm 。 Δm T0.8 /Δm T0 0.291 0.23 0.168 0.158
85 130 160 195
Δm T1
在空间 5 eV 原子氧的作用下，Kapton 的剥蚀率 T1 0.309 0.26 0.206 0.187
Δm T1 /Δm T0
3
E y 为 3.0×10 -24 cm /atom，代入上式，通过计算可得 T1.5 Δm T1.5 85 125 140 170
Δm T1.5 /Δm T0 0.309 0.25 0.181 0.163
作用效果与空间 5 eV 原子氧相同时的等效原子氧通量 Δm T3 80 105 125 155
T3
F。再以此通量为依据，计算同条件下其他材料的剥 Δm T3 /Δm T0 0.291 0.21 0.161 0.148
蚀率，计算公式同上式。 失与加入的 Si 2 O 3 的质量的关系没有明显关系了。
Kapton 质量损失法是一种间接的测量方法，是目 图 3 是添加不同量 TEOS 的样品之间总 ΔM(40 h)
前国内外在工程上最常用的，但这种方法获得的是一 的对比图。从图上可以看出 TEOS 的量在小于 1 的范
段时间内的平均通量，无法实时地获取原子氧通量信 围内，ΔM 随 TEOS 的增加而减少， TEOS 的量在超过
息。 1 的时候，ΔM 随 TEOS 的增加变化不再有明显变化。
2.2 试验条件
表 5 AO 效应地面模拟试验条件
试 验 (1)
真空室气压 /Pa 0.15
放电电压 /V 120
放电电流 /mA 140
暴露时间 /h 40
AO 累积通量 /atoms/cm 2 6.40×10 20
2.3 外观的变化
所有样品试验前表面都很光滑，看上去有一定光
泽，而随着 TEOS 份数的增加，样品变得越来越脆。
原子氧试验后，所有样品表面均无光泽，有些较薄样
品从中间翘起，颜色变得发白、灰暗，透明度明显下降，
但从肉眼观察材料表面无明显变化。
2.4 质量损失 图 2 各个样品的 ΔM-F 示意图
如表 6 所示，F t ，一段时间的原子氧累积通量 ；
△ m 为质量损失 ； T0 表示未加 TEOS 时制备出的纯
聚酰亚胺 ； Kapton 为另一种聚酰亚胺，作为计算通量
的标准 ； T0.4~T3 表示加了不同份数 TEOS。通过溶
胶凝胶法获得的杂化聚酰亚胺，并将 T0.4~T3 的质量
损失与 T0 进行比较后得下表。
图 2 为每组材料的 ΔM-F 图。从图中没有添加试
剂的原料和添加 T0 的原料损失的质量最多，添加其他
试剂的原料损失的质量远远小于前面两组的质量损失。
这样我们可以得到这样的结论 ：加入 Si 2 O 3 的质
量对质量损失的影响最为重要。一定范围内，加入的
图 3 添加不同量 TEOS 的样品之间总 ΔM(40 h)
Si 2 O 3 越多，质量损失越小，超出一定范围时，质量损
的对比图

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