[發明專利]一種有機材料表面原子氧防護層局部損傷后的修補方法

有效

• 申請號: 201911269437.4
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN112934638B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 宋力昕;谷紅宇;張濤;呂少波;張錦麟
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;B05D7/24;C09D183/08
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種有機材料表面原子氧防護層局部損傷后的修補方法，將硅烷溶液涂覆在有機材料表面原子氧防護層的表面的損傷位置，然后在25～300℃下進行高溫熱處理以實現原子氧防護層的修補，所述原子氧防護層為含硅膜層；所述硅烷的化學式為(YR)subgt;n/subgt;SiXsubgt;4?n/subgt;，1≤n≤3，其中Y為能和有機材料反應的碳官能團，優選為不飽和異氰酸酯、氨基、環氧和氰基中的至少一種；X為能夠和原子氧防護層反應鍵合的硅官能團，優選為烷氧基、鹵基、酰氧基、硅醇和硅氫中的至少一種。

技術領域

本發明涉及一種有機材料表面原子氧防護層局部損傷后的修補方法，屬于航天材料空間環境防護技術領域。

背景技術

有機材料具有柔韌性好、質量輕、低成本、易加工等優點，是家用電器、電子信息、汽車工業、航空航天等各個領域的重要組成部分，作為一種與國民經濟、高科技技術和現代化生活密切相關重要的材料已經在各個領域中發揮了巨大的作用。然而，低軌道空間環境中的原子氧會使有機材料發生強烈的氧化與侵蝕，直接導致構件失效。表面防護通過在現有薄膜的基礎上制備防護層(包括漸變層)，可在不影響基體使用性能的前提下，提供基體材料和AO環境之間的屏障，避免AO與基體的直接接觸從而保護基體不被侵蝕，是AO防護的重要技術。

隨著科技的飛速發展以及人類對空間資源開發利用的日益增長，人們對有機材料的使用壽命和穩定可靠性提出了更高的要求，然而，有機材料表面防護后樣品在后續的集成加工或在軌使用過程容易因外力受到局部損傷。由于AO的掏蝕效應，AO會從損傷處對有機材料進行掏蝕，加劇對基底PI的侵蝕。由于損傷很難避免，開發有機材料表面原子氧防護層局部損傷后的修補方法來滿足十分重要。

發明內容

針對有機材料表面原子氧防護層局部損傷后的修補需求，本發明旨在提供一種有機材料表面原子氧防護層局部損傷后的修補方法，該修補方法通過特定組分的硅烷在有機材料表面擴散反應的方式鍵合含硅膜層，工藝較為簡單，可進行規模化生產。

本發明提供了一種有機材料表面原子氧防護層局部損傷后的修補方法，將硅烷溶液涂覆在有機材料表面原子氧防護層的表面的損傷位置，然后在25～300℃下進行高溫熱處理以實現原子氧防護層的修補，所述原子氧防護層為含硅膜層；

所述硅烷的化學式為(YR)_nSiX_4-n，1≤n≤3，其中Y為能和有機材料反應的碳官能團，優選為不飽和異氰酸酯、氨基、環氧和氰基中的至少一種；X為能夠和原子氧防護層反應鍵合的硅官能團，優選為烷氧基、鹵基、酰氧基、硅醇和硅氫中的至少一種。

在本公開中，進行有機材料表面原子氧防護層修補的硅烷可以為有機硅中的一種或多種，且硅烷應同時包含能和有機材料反應的碳官能團以及能夠和原子氧防護層反應鍵合的硅官能團。能夠和有機材料進行反應的碳官能團可以為不飽和異氰酸酯、氨基、環氧等有機碳官能團中的一種或多種。能夠和原有原子氧防護層反應鍵合的硅官能團可以為烷氧基、鹵基、酰氧基、硅醇、硅氫等硅官能團中的一種或多種。進一步優選為多種硅烷的組合，以便通過擴散反應過程中擴散反應難易程度以及表面能的不同形成梯度層，減弱界面應力。而且，在損傷后的有機材料表面原子氧防護層(即含硅膜層)位置處涂覆硅烷溶液，使硅烷向有機材料內部及原有AO防護層擴散反應，然后通過25～300℃下的高溫熱處理進一步促進硅烷向有機材料內部及原有AO防護層擴散反應，重新形成連續含硅膜層實現修補。

較佳的，所述硅烷選自異氰酸酯烴基硅烷、氨烴基硅烷、環氧烴基硅烷和氰烴基硅烷中的至少一種；優選地，所述硅烷選自N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷。

較佳的，所述硅烷溶液的濃度為5～60wt％。