CN107825818B - 蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺，包括以下步骤：将聚酰亚胺膜铺贴到蜂窝结构板表面的粘接胶上，静置，匀速抽真空，保持真空度稳定并在蜂窝结构板表面施加压力，加热固化，完成对聚酰亚胺膜的粘贴处理。本发明利用粘接胶表干时粘度大、流动性低的时间窗口以及均匀气流匀速抽真空，能够有效将蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的气泡排除干净，且不会导致抽气时粘接胶的流动溢出，保证了较好的粘贴质量；通过在蜂窝结构板表面施加压力可加速排除气泡，提高气泡的排除效率以及提高粘接强度；同时在真空、加压、加热的条件下进行固化，不仅能够有效防止气泡再次渗入到聚酰亚胺膜内部，且还能加速固化，提高固化效率，降低生产成本。

Description

蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺

技术领域

本发明属于商业卫星太阳电池阵用蜂窝板绝缘处理领域，涉及一种蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺。

背景技术

商业卫星具有研制时间短、试验项目少、研制周期快、卫星尺寸小、搭载上天快等特点。商业卫星虽小，但它的内部结构功能与大卫星类似，甚至有些地方的设计难度更大，如商业卫星因体积小而没有更多的空间来携带提供能源的太阳帆板，因而需要在商业卫星的蜂窝结构板外表面排布太阳电池阵用于提供能源。在商业卫星的蜂窝结构板外表面排布太阳电池阵要求太阳能电池与蜂窝结构板保持高度绝缘，所以需要在蜂窝结构板外表面再粘贴一层绝缘材料，起绝缘作用。聚酰亚胺膜具有较好的绝缘性能，将其粘贴在商业卫星的蜂窝结构板外表面能够避免太阳能电池与蜂窝结构板直接接触，起绝缘作用，且聚酰亚胺膜具有耐温范围广的优点，耐温范围达到-250℃～+300℃，可以满足商业卫星在空间环境中的剧烈温度变化。因此，在商业卫星的蜂窝结构板外表面再粘贴一层绝缘性能好、耐温范围广的聚酰亚胺膜成为制备商业卫星的必须工序。

目前，已有研究者对商业卫星蜂窝结构板外表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺进行了研究，如采用以下方法粘贴聚酰亚胺膜：清洗蜂窝结构板表面，将粘接胶涂覆在蜂窝结构板表面，用刮板刮平，然后将聚酰亚胺膜铺贴在蜂窝结构板表面，用刮板刮平，赶走蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的气泡，最后在真空条件下固化。虽然该方法中采用了真空固化，会在一定程度上排除蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的部分气泡，但是由于该方法中的涂胶处理及聚酰亚胺膜铺贴处理均是在常温常压下进行的，无法有效排除蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的微小气泡，且气泡的完全驱除跟真空度、放入真空箱的时间、固化温度都有明显关系，如果只是简单的进行真空固化很难完全驱除蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的微小气泡。实际上，这些微小气泡在常压下用肉眼是很难察觉到的，且由于商业卫星通常是应用在具有高低温循环、震动、高能粒子辐射等情况的太空环境中，任何存在的微小气泡所带来的风险都会被放大，从而引起聚酰亚胺膜的膨胀、脱落，降低商业卫星的使用寿命并最终导致商业卫星在太空中快速失效。又如，公开号为CN106587931A的中国专利文献公开了一种网格面蜂窝夹层结构表面聚酰亚胺薄膜的粘贴方法，通过刮平胶液，优化粘接过程，弥补传统胶接方式出现气孔的缺陷，但是该粘贴方法同样无法杜绝蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间存在的气泡隐患。另外，现有在商业卫星蜂窝结构板外表面粘贴聚酰亚胺膜的工艺中仅仅只是对蜂窝结构板进行清洗处理，并没有对聚酰亚胺膜进行前期表面处理，由于聚酰亚胺膜的浸润性不好，粘接性能差，若直接将其粘贴在蜂窝结构板表面存在粘接强度不够、易脱落等问题，特别地，应用在具有高低温循环、震动、高能粒子辐射等情况的太空环境中，聚酰亚胺膜从蜂窝结构板上脱落的风险更大，如公开号为CN106587931A的中国专利文献公开的粘贴方法中仅仅只是对蜂窝结构板进行表面处理，并没有对聚酰亚胺膜进行处理，其结果是聚酰亚胺膜很难满足商业卫星蜂窝结构板表面太阳电池阵列的粘贴强度，从而难以保证商业卫星的使用寿命。因此，如何全面改善现有技术中存在的蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的气泡隐患问题、聚酰亚胺膜粘接强度不够易脱落的问题，提供一种既能将气泡排除干净，又能提高粘贴质量的蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺对于提高商业卫星的使用寿命以及扩大商业卫星的应用范围具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种既能将气泡排除干净，又能提高粘贴质量的蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺，包括以下步骤：

S1、将粘接胶均匀涂覆在蜂窝结构板表面；

S2、将聚酰亚胺膜铺贴到蜂窝结构板表面的粘接胶上，静置，匀速抽真空，保持真空度稳定并在蜂窝结构板表面施加压力，加热固化，完成对聚酰亚胺膜的粘贴处理。

上述的粘贴工艺，进一步改进的，步骤S2中，所述静置在15℃～30℃下进行；所述静置的时间为2min～10min。

上述的粘贴工艺，进一步改进的，步骤S2中，所述匀速抽真空为在30s～90s内匀速抽真空至真空度为0.1 kPa～0.5kPa。

上述的粘贴工艺，进一步改进的，步骤S2中，施加在所述蜂窝结构板表面的压力为10kPa～30kPa。

上述的粘贴工艺，进一步改进的，步骤S2中，真空度稳定1 min～4min后进行加热固化；所述加热固化的温度为60℃～90℃；所述加热固化的时间为2h～10h。

上述的粘贴工艺，进一步改进的，步骤S2中，所述聚酰亚胺膜铺贴在所述蜂窝结构板中央，且所述聚酰亚胺膜的面积小于所述蜂窝结构板的面积。

上述的粘贴工艺，进一步改进的，步骤S2中，所述聚酰亚胺膜在铺贴之前还包括以下处理：

（1）将聚酰亚胺膜置于碱液中进行碱液处理；

（2）将步骤（1）中经碱液处理后的聚酰亚胺膜进行等离子表面体处理。

上述的粘贴工艺，进一步改进的，步骤（1）中，所述碱液处理后还包括以下步骤：将碱液处理后的聚酰亚胺膜依次采用水、四氢呋喃、丙酮和酒精进行清洗。

上述的粘贴工艺，进一步改进的，步骤（1）中：所述聚酰亚胺膜的厚度为20μm～500μm；所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；所述碱液的浓度为2 mol/L～3mol/L；所述碱液处理的温度为25℃～40℃；所述碱液处理的时间为10 min～30min；

和/或，步骤（2）中：所述等离子体表面处理采用常压低温等离子体；所述等离子体表面处理的时间为1min～3min。

上述的粘贴工艺，进一步改进的，步骤S1中：所述粘接胶为RTV缩合型双组份硅橡胶；所述粘接胶在使用之前还包括对粘接胶进行离心处理；所述离心处理的转速为3000 r/min～5000r/min；所述离心处理的时间为2 min～5min；

和/或，所述蜂窝结构板在使用之前还包括对蜂窝结构板表面进行打磨处理；所述打磨处理采用100目～150目的砂纸。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明中提供了一种蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺，将聚酰亚胺膜铺贴到蜂窝结构板表面的粘接胶上，静置，匀速抽真空，保持真空度稳定并在蜂窝结构板表面施加压力，加热固化，完成对聚酰亚胺膜的粘贴处理。本发明中，利用粘接胶表干时粘度大、流动性低的时间窗口以及均匀气流匀速抽真空，能够有效将蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的气泡排除干净，且不会导致抽气时粘接胶的流动溢出，保证了较好的粘贴质量；通过在蜂窝结构板表面施加压力可加速排除气泡，提高气泡的排除效率以及提高粘接强度；同时在真空、加压、加热的条件下进行固化，不仅能够有效防止气泡再次渗入到聚酰亚胺膜内部，且还能加速固化，提高固化效率，降低生产成本。

2、本发明蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺中，进一步优化了静置时间为2min～10min，该时间根据环境温度和粘接胶的表干时间确定。本发明中，将粘贴有聚酰亚胺膜的蜂窝结构板在一定温度下静置，若静置时间过长，则随着粘接胶的固化逐步完成，蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的气泡将很难排除出来，即使在很高的真空度下也不能将气泡完全排除。若静置时间过短，则在粘接胶的流动性非常好的情况下，过早的进行抽真空处理容易导致粘接胶的流动溢出，影响粘贴质量。因此，将聚酰亚胺膜铺贴到蜂窝结构板表面的粘接胶上后需要在合理的时间内将蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的气泡排除，因而在本发明优化后的静置时间内更有利于气泡的排除，即能保证气泡排除干净，又不影响粘贴质量。

3、本发明蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺中，进一步优化了真空度稳定时间为1 min～4min，在此之后进行加热固化即能保证气泡排除干净，又不影响粘贴质量，这是因为若在抽完真空后迅速加热、加压，可能会导致粘接胶出现溢出，影响粘贴质量，而稳定太久则因为粘接剂已经固化，导致内部气泡难以用压力排出，影响气泡排除效果。

4、本发明蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺中，还包括对聚酰亚胺膜进行碱液处理和等离子体表面处理，通过进行碱液处理在聚酰亚胺膜表面形成纳米绒毛结构，增加了聚酰亚胺膜的比表面积，从而增加了与粘接胶之间的接触面积，增强了聚酰亚胺膜的粘接强度。在此基础上，通过对碱液处理后的聚酰亚胺膜进行等离子体表面处理，能够增加聚酰亚胺膜的表面能，从而提高聚酰亚胺膜的浸润性，进一步提升聚酰亚胺膜的粘接效果。另外，在蜂窝结构板表面施加压力也能进一步增强聚酰亚胺膜的粘接强度。

5、本发明蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺中，聚酰亚胺膜铺贴在蜂窝结构板中央，且聚酰亚胺膜的面积小于蜂窝结构板的面积，这能够确保聚酰亚胺膜平铺在蜂窝结构板内部，四周不会有溢出，免去了裁切边缘多余的聚酰亚胺膜的工序，从而避免后续裁边对聚酰亚胺膜粘贴质量的影响，这是因为在裁切边缘多余聚酰亚胺膜时，会导致聚酰亚胺膜受到巨大的剪切应力，从而影响聚酰亚胺膜粘接强度，进而影响粘贴质量，在商业卫星上应用时高低温循环、震动、高能辐照等情况下聚酰亚胺膜的裁切处存在脱落风险。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

图1为本发明实施例1中蜂窝结构板表面粘贴聚酰亚胺膜的工艺流程图。

图2为本发明实施例1中真空箱的结构示意图。

图中各标号表示：

1、聚酰亚胺膜；2、蜂窝结构板；3、粘接胶；4、真空室；5、加压室；6、加热板。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1

一种蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺，其粘贴工艺流程如图1所示，包括以下步骤：

（1）对聚酰亚胺膜进行预处理：

（1.1）碱液处理：将厚度为50微米的聚酰亚胺膜置于纯净水中超声清洗15分钟，晾干，然后浸泡在浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液中，在40℃条件下进行碱液处理20分钟。

（1.2）清洗：将步骤（1.1）中经碱液处理后得到的聚酰亚胺膜用纯净水清洗，直至洗涤液的pH值呈中性，然后依次用四氢呋喃、丙酮、酒精清洗干净，晾干。经过微观形貌观察，经碱液处理后聚酰亚胺膜表面腐蚀深度在500纳米左右，在表面形成了纳米绒面，呈纳米绒毛结构。可见，通过碱液处理增加了聚酰亚胺膜的比表面积，从而增加了聚酰亚胺膜与粘接胶之间的接触面积，增强了聚酰亚胺膜的粘接强度，且经过碱液处理不仅没有影响聚酰亚胺膜基体结构，同时也没有影响聚酰亚胺膜的材料特性。

（1.3）等离子体表面处理：采用常压低温等离子体对步骤（1.2）中经清洗晾干后得到的聚酰亚胺膜进行等离子体表面处理1分钟。

（2）对蜂窝结构板进行表面处理：取蜂窝结构板，采用120目的砂纸打磨蜂窝结构板表面，然后用丙酮清洗干净，晾干，备用。

（3）在室温下（25℃），将KH-SL-RTV缩合型双组份硅橡胶（粘接胶）的A、B组分按照质量比为20∶1的比例混合均匀，然后将粘接胶放在离心机上，在转速为5000转/分钟下离心处理3分钟，甩出粘接胶内气泡，最后把将离心处理后的粘接胶均匀涂覆在步骤（2）中经表面处理后的蜂窝结构板外表面，得到涂覆有粘接胶的蜂窝结构板。

（4）将步骤（1.3）中经等离子体表面处理后的聚酰亚胺膜铺贴到步骤（3）中得到的涂覆有粘接胶的蜂窝结构板的粘接胶上，其中聚酰亚胺膜平铺在蜂窝结构板中央且聚酰亚胺膜的面积小于蜂窝结构板的面积（如蜂窝结构板为矩形时，聚酰亚胺膜的长宽尺寸均比蜂窝结构板的长宽尺寸小1mm，从而确保聚酰亚胺膜平铺在蜂窝结构板内部，避免聚酰亚胺膜因受压而向四周溢出），轻轻抚平，得到粘贴有聚酰亚胺膜的蜂窝结构板。

（5）将步骤（4）中得到的粘贴有聚酰亚胺膜的蜂窝结构板在25℃的室内环境下静置3min，然后放入具有真空、加压、加热功能的真空箱（该真空箱的结构示意图如图2所示）内，并将真空箱密封进行匀速抽真空，在30s时间内匀速抽真空至真空度为0.5kPa，保持真空度稳定并在蜂窝结构板表面施加压力10kPa，在真空度稳定2min后把真空箱升温至60℃进行加热固化3小时，使粘接胶固化。最后，撤除压力，恢复室温、常压，打开真空箱，把蜂窝结构板取出，完成对聚酰亚胺膜的粘贴处理。

经检测，利用本发明工艺粘贴的聚酰亚胺膜表面平整，粘接强度为拉力≥10N/cm（180度方向拉）。在模拟商业卫星运行环境的真空、高低温、震动环境条件下对采用本发明粘贴工艺制得的产品进行测试，其结果是未发现气泡鼓出，未出现脱层现象。因此，本发明的粘贴工艺能够将蜂窝结构板与聚酰亚胺膜之间的气泡排除干净，且增强了粘贴强度，提高了粘贴效果，获得了较好的粘贴质量，因而能够满足商业卫星蜂窝结构板表面粘贴聚酰亚胺膜的质量要求，可以在聚酰亚胺膜上铺装太阳电池阵，对提高商业卫星的使用寿命以及扩大商业卫星的应用范围具有重要意义。

以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种蜂窝结构板表面聚酰亚胺膜的粘贴工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将粘接胶均匀涂覆在蜂窝结构板表面；

S2、将聚酰亚胺膜铺贴到蜂窝结构板表面的粘接胶上，静置，匀速抽真空，保持真空度稳定并在蜂窝结构板表面施加压力，加热固化，完成对聚酰亚胺膜的粘贴处理；

所述聚酰亚胺膜在铺贴之前还包括以下处理：

（1）将聚酰亚胺膜置于碱液中进行碱液处理；

（2）将步骤（1）中经碱液处理后的聚酰亚胺膜进行等离子表面体处理。

2.根据权利要求1中所述的粘贴工艺，其特征在于，步骤S2中，所述静置在15℃～30℃下进行；所述静置的时间为2min～10min。

3.根据权利要求1中所述的粘贴工艺，其特征在于，步骤S2中，所述匀速抽真空为在30s～90s内匀速抽真空至真空度为0.1 kPa～0.5kPa。

4.根据权利要求1中所述的粘贴工艺，其特征在于，步骤S2中，施加在所述蜂窝结构板表面的压力为10kPa～30kPa。

5.根据权利要求1中所述的粘贴工艺，其特征在于，步骤S2中，真空度稳定1 min～4min后进行加热固化；所述加热固化的温度为60℃～90℃；所述加热固化的时间为2h～10h。

6.根据权利要求1中所述的粘贴工艺，其特征在于，步骤S2中，所述聚酰亚胺膜铺贴在所述蜂窝结构板中央，且所述聚酰亚胺膜的面积小于所述蜂窝结构板的面积。

7.根据权利要求1中所述的粘贴工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述碱液处理后还包括以下步骤：将碱液处理后的聚酰亚胺膜依次采用水、四氢呋喃、丙酮和酒精进行清洗。

8.根据权利要求7中所述的粘贴工艺，其特征在于，步骤（1）中：所述聚酰亚胺膜的厚度为20μm～500μm；所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；所述碱液的浓度为2 mol/L～3mol/L；所述碱液处理的温度为25℃～40℃；所述碱液处理的时间为10 min～30min；

和/或，步骤（2）中：所述等离子体表面处理采用常压低温等离子体；所述等离子体表面处理的时间为1min～3min。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的粘贴工艺，其特征在于，步骤S1中：所述粘接胶为RTV缩合型双组份硅橡胶；所述粘接胶在使用之前还包括对粘接胶进行离心处理；所述离心处理的转速为3000 r/min～5000r/min；所述离心处理的时间为2 min～5min；

和/或，所述蜂窝结构板在使用之前还包括对蜂窝结构板表面进行打磨处理；所述打磨处理采用100目～150目的砂纸。