CN102516868B - 空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料及其生产方法，含有以下组分：有机硅树脂、有机硅改性聚酯树脂、氨基树脂、颜料、填料、稀释剂。通过将氨基树脂加入有机硅树脂、有机硅改性聚酯树脂、颜料、填料、稀释剂研磨的色浆中，制成涂料。该涂料对聚酰亚胺表面有良好附着力，耐高低温冲击及各种辐照，适于在太空环境中使用。

Description

空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种专用涂料及其生产方法。具体是航天领域用聚酰亚胺材料表面保护涂料及其生产方法。
背景技术
聚酰亚胺薄膜是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，具有优良的力学性能、电性能、化学稳定性以及很高的抗辐射性能、耐高温和耐低温性能。自1965年美国杜邦公司开始生产商品牌号为KAPTON的聚酰亚胺薄膜，由于其优异性能，目前已广泛应用于航天领域。
航天飞机、卫星、空间站及宇宙飞船等宇宙飞行器在发射、载人飞行和轨道飞行时要经历复杂恶劣的外部环境，如真空、高低温交变、紫外线辐射、原子氧作用及质子、电子辐照等。为在这种条件下保护聚酰亚胺材料，并在薄膜表面形成特定的图案，需要一种特殊的保护涂料。在空间因素作用下，高分子聚合物可靠性与寿命在很大程度上取决于其与空间环境的交互作用，为了满足在太空中的使用，必须选择高耐辐照的树脂基料及相应的颜填料制备成高性能的涂料。同时涂料要对聚酰亚胺光滑的表面具有良好的附着力。涂层真空出气量少，对仪器设备不产生污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，使得涂膜对聚酰亚胺薄膜具有良好的附着力，同时在高低温交变(-180～140℃)及质子、电子、紫外线辐照条件下涂膜保持不变，可适应在太空中的使用。
本发明的空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，含有以下按质量百分数计算含量的组分
Figure BDA0000119409510000021
所述有机硅树脂为甲基苯基硅树脂，为市售产品，生产厂家为道康宁公司、中蓝晨光化工研究院、信越公司等。
改性树脂为含羟基的有机硅改性聚酯树脂，并含有以下一种或多种结构——-Si(CH3)2NH-；-SiCH3HNH-；-(CH2)n-(n＞5)；-(C2H4O)n-(n＞5)。所述含羟基的有机硅改性聚酯树脂的合成方法：
以氯硅烷单体(单体为二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、苯基三氯硅烷中的一种或多种)滴加入乙醇水混合溶剂中常温水解，经水洗、分水、蒸馏制备硅醇中间体，将10～40份硅醇中间体(固含量50～90％)，40～90份聚酯树脂(使用己二酸、癸二酸、苯酐、一缩乙二醇等原料合成)，10～30份二甲苯混合于130～170℃加热缩合4h，降温至70℃，加入1～5份硅氮烷或聚醚树脂，70℃保温30分钟得到含羟基的有机硅改性聚酯树脂。
所述氨基树脂为甲醚化氨基树脂，为市售产品，生产厂家为氰特公司、巴斯夫公司、三木公司等。
所述颜料为钛白、镉红、钼铬红、镉黄、铬黄、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉颜料、酞靑颜料中的一种或几种。
所述填料为滑石粉、高岭土、气相二氧化硅中的一种或几种。
所述稀释剂为二甲苯、甲苯、丁酮、环己酮、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
生产步骤如下：
一、配料及预混合：按配方称量有机硅树脂、改性树脂、颜料、填料及稀释剂，搅拌均匀，制得色浆。
二、研磨分散：将已制得的色浆进行研磨、分散，用刮板细度计测量细度至30～50μm停止研磨，加入配方量的氨基树脂，用高速搅拌机搅拌均匀后包装得空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料。
本发明涂料特点：
聚合物被射线照射时，某些链节会进一步交联，过度的交联使材料变硬、发脆、开裂。同时射线也可使聚合物中某些化学键断裂而降解，使材料强度迅速下降。不同种类树脂耐辐射能力差距很大，可以达到3～4个数量级，因此树脂种类选择在一定程度上决定了涂料在实际使用中的效能；聚合物结构对性能影响很大，如结构中含有芳环时，耐辐照性较为优良。有机硅树脂由于其结构特点，有极佳的耐辐照性和耐高低温性，对聚酰亚胺表面附着良好，可实现精确地高温烘烤固化，在烘烤过程中小分子材料和在主链上结合不牢的分子可逸出漆膜表面，具有真空出气时质量损失少，出气较为彻底，残余低分子化合物少的特点，在空间环境中不会对仪器设备造成污染。但是，高温固化的有机硅树脂硬度较高，柔韧性尚有欠缺，因此以具有柔韧性长链段的改性树脂对该类树脂进行必要地改性，以实现最佳附着力和韧性。配以高耐光及耐温的颜料，保证色彩稳定性。
本发明的测试结果：
Figure BDA0000119409510000041
具体实施方式
Figure BDA0000119409510000042
Figure BDA0000119409510000051

Claims (9)

1.一种空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，其特征是该涂料中含有以下按重量百分数计算含量的组分：
Figure FDA0000458834410000011
所述改性树脂为含羟基的有机硅改性聚酯树脂通过以下方法制备:将氯硅烷单体滴加入在乙醇水混合溶剂中常温水解，经水洗，分水，蒸馏制备硅醇中间体，将10～40份固含量为50～90%的硅醇中间体，40～90份聚酯树脂，10～30份二甲苯混合于130～170℃加热缩合4h，降温至70℃加入1～5份硅氮烷或聚醚树脂，70℃保温30分钟得到含羟基的有机硅改性聚酯树脂。
2.根据权利要求1所述的空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，其特征在于所述有机硅树脂为甲基苯基硅树脂。
3.根据权利要求1所述的空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，其特征在于所述改性树脂为含羟基的有机硅改性聚酯树脂，并含有以下一种或多种结构——-Si(CH3)2NH-；-SiCH3HNH-；-(CH2)n-n>5；-(C2H4O)n-n>5。
4.根据权利要求1所述的空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，其特征在于所述氯硅烷单体为二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、苯基三氯硅烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，其特征在于所述氨基树脂为甲醚化氨基树脂。
6.根据权利要求1所述的空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，其特征在于所述颜料为钛白、镉红、钼铬红、镉黄、铬黄、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉颜料、酞菁颜料中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，其特征在于所述填料为滑石粉、高岭土、气相二氧化硅中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料，其特征在于所述稀释剂为二甲苯、甲苯、丁酮、环己酮、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
9.一种根据权利要求1至8任一项所述空间环境用聚酰亚胺材料表面保护涂料的生产方法，其特征在于生产步骤如下：
一、配料及预混合：按配比称量有机硅树脂、改性树脂、颜料、填料及稀释剂，搅拌均匀，制得色浆后准备研磨分散；
二、研磨分散：将已制得的色浆进行研磨、分散，用刮板细度计测量细度至30～50μm停止研磨，加入配方量的氨基树脂，搅拌均匀后包装。
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