[发明专利]一种有机材料表面原子氧防护层局部损伤后的修补方法

说明书

本发明涉及一种有机材料表面原子氧防护层局部损伤后的修补方法，将硅烷溶液涂覆在有机材料表面原子氧防护层的表面的损伤位置，然后在25～300℃下进行高温热处理以实现原子氧防护层的修补，所述原子氧防护层为含硅膜层；所述硅烷的化学式为(YR)subgt;n/subgt;SiXsubgt;4‑n/subgt;，1≤n≤3，其中Y为能和有机材料反应的碳官能团，优选为不饱和异氰酸酯、氨基、环氧和氰基中的至少一种；X为能够和原子氧防护层反应键合的硅官能团，优选为烷氧基、卤基、酰氧基、硅醇和硅氢中的至少一种。

技术领域

本发明涉及一种有机材料表面原子氧防护层局部损伤后的修补方法，属于航天材料空间环境防护技术领域。

背景技术

有机材料具有柔韧性好、质量轻、低成本、易加工等优点，是家用电器、电子信息、汽车工业、航空航天等各个领域的重要组成部分，作为一种与国民经济、高科技技术和现代化生活密切相关重要的材料已经在各个领域中发挥了巨大的作用。然而，低轨道空间环境中的原子氧会使有机材料发生强烈的氧化与侵蚀，直接导致构件失效。表面防护通过在现有薄膜的基础上制备防护层(包括渐变层)，可在不影响基体使用性能的前提下，提供基体材料和AO环境之间的屏障，避免AO与基体的直接接触从而保护基体不被侵蚀，是AO防护的重要技术。

随着科技的飞速发展以及人类对空间资源开发利用的日益增长，人们对有机材料的使用寿命和稳定可靠性提出了更高的要求，然而，有机材料表面防护后样品在后续的集成加工或在轨使用过程容易因外力受到局部损伤。由于AO的掏蚀效应，AO会从损伤处对有机材料进行掏蚀，加剧对基底PI的侵蚀。由于损伤很难避免，开发有机材料表面原子氧防护层局部损伤后的修补方法来满足十分重要。

发明内容

针对有机材料表面原子氧防护层局部损伤后的修补需求，本发明旨在提供一种有机材料表面原子氧防护层局部损伤后的修补方法，该修补方法通过特定组分的硅烷在有机材料表面扩散反应的方式键合含硅膜层，工艺较为简单，可进行规模化生产。

本发明提供了一种有机材料表面原子氧防护层局部损伤后的修补方法，将硅烷溶液涂覆在有机材料表面原子氧防护层的表面的损伤位置，然后在25～300℃下进行高温热处理以实现原子氧防护层的修补，所述原子氧防护层为含硅膜层；

所述硅烷的化学式为(YR)_nSiX_4-n，1≤n≤3，其中Y为能和有机材料反应的碳官能团，优选为不饱和异氰酸酯、氨基、环氧和氰基中的至少一种；X为能够和原子氧防护层反应键合的硅官能团，优选为烷氧基、卤基、酰氧基、硅醇和硅氢中的至少一种。

在本公开中，进行有机材料表面原子氧防护层修补的硅烷可以为有机硅中的一种或多种，且硅烷应同时包含能和有机材料反应的碳官能团以及能够和原子氧防护层反应键合的硅官能团。能够和有机材料进行反应的碳官能团可以为不饱和异氰酸酯、氨基、环氧等有机碳官能团中的一种或多种。能够和原有原子氧防护层反应键合的硅官能团可以为烷氧基、卤基、酰氧基、硅醇、硅氢等硅官能团中的一种或多种。进一步优选为多种硅烷的组合，以便通过扩散反应过程中扩散反应难易程度以及表面能的不同形成梯度层，减弱界面应力。而且，在损伤后的有机材料表面原子氧防护层(即含硅膜层)位置处涂覆硅烷溶液，使硅烷向有机材料内部及原有AO防护层扩散反应，然后通过25～300℃下的高温热处理进一步促进硅烷向有机材料内部及原有AO防护层扩散反应，重新形成连续含硅膜层实现修补。

较佳的，所述硅烷选自异氰酸酯烃基硅烷、氨烃基硅烷、环氧烃基硅烷和氰烃基硅烷中的至少一种；优选地，所述硅烷选自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。

较佳的，所述硅烷溶液的浓度为5～60wt％。