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PI薄膜表面改性研究

點擊次數:902    發布日期:2021-08-16   本文鏈接:http://www.miribilla.net/news/939.html

      聚酰亞胺(Polyimide,PI)具有突出的熱穩定性、優異的耐輻射性能和介電性能,被廣泛用于衛星等各類航空航天器上,是航天器的重要熱控材料之一。但在低地球軌道環境中,原子氧(AO)侵蝕、紫外線和帶電粒子輻射等因素,會對PI 造成不同程度的危害,導致材料發生化學、電學、熱學、光學和機械性能的變化,從而造成航天器的損壞。大量空間和地面模擬試驗都表明,AO 是低地球軌道環境中危害航天器表面材料的*主要因素[9]。為提高PI抵抗原子氧侵蝕的能力,*常用的防護技術是在其表面制備SiO2 或Al2O3 無機涂層。但在疏水性較強的PI 表面直接涂覆無機氧化物,由于二者極性相差較大,易造成涂層開裂、脫落等現象。

      為增強無機涂層與PI 基體的界面粘附性,一般多采用硅烷偶聯劑表面改性的方法,效果明顯。但硅烷偶聯劑與PI 基材表面很難形成牢固的化學鍵合。實驗所用聚酰亞胺材料為Dupont 公司生產的Kapton HN,厚度為25 μm 和50 μm。氨水(NH3·H2O)、無水乙醇(EtOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、鹽酸(HCl)和正硅酸乙酯(TEOS)均為市購。分別用去離子水和無水乙醇依次超聲清洗Kapton 基材20 min,然后用大量去離子水沖洗基材三次,室溫下晾干,備用。配制濃度為0.02、0.05、0.10、0.20、0.50、1.0 mol/L的NaOH、KOH 和NH3·H2O 溶液,分別在室溫(約20 ℃)和水熱條件下對Kapton 基材進行表面改性。室溫處理:將預處理后的Kapton 基材放入不同濃度的NaOH、KOH 和NH3·H2O 溶液中,室溫處理1 h 后取出,放入0.1 mol/L HCl 溶液中漂洗,再用去離子水清洗。

      用1.0 mol/L NH3·H2O 溶液處理厚度為25 μm的PI 基材后,其表面接觸角降低至45°,說明NH3·H2O溶液可有效提高較薄PI 基材的表面親水性。室溫下采用NaOH 和KOH 堿處理后的PI 基材的親水性得到提高,KOH 的改性效果更明顯,但處理時堿濃度不易控制,易對材料的機械性能產生破壞作用。采用NaOH 水熱表面改性方法,能較好地改善PI 基材的表面親水性,從而提高基材與無機涂層之間的界面粘附性。通過正交試驗得出**水熱條件為:NaOH濃度0.05 mol/L,水熱溫度120 ℃,時間90 min。用該方法對PI 表面進行改性,能很好地改善PI 基材的親水性。



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