CN1583874A - 一种通过添加纳米颗粒材料提高航天器材料抗原子氧剥蚀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过添加纳米颗粒材料来提高航天器用聚合物和聚合物基复合材料抗原子氧剥蚀性能的方法，其按照比例，在反应釜中将聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体、稀释剂和/或固化剂搅拌混合均匀，制得树脂溶液；再将经表面改性处理后的不与原子氧反应的纳米颗粒材料，在搅拌状态下加入到树脂溶液中，制得抗原子氧剥蚀复合材料溶液；将抗原子氧剥蚀复合材料溶液经成型工艺可制备出抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料或者制备出抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料。本发明的复合材料通过原子氧效应试验表明，具有较好的抗原子氧剥蚀性能，从而较好地解决了航天器用高分子材料受原子氧剥蚀严重的问题，能够满足航天工程的使用要求。材料的整个制备过程采用常规的制备方法，具有很好的工程适用性，同时，使用这种材料也不会给航天器结构带来复杂化。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高航天器用聚合物和聚合物基复合材料抗原子氧剥蚀性能的方法，具体地说，是指在聚合物和聚合物基复合材料的树脂基体中添加不与原子氧反应的纳米颗粒材料来提高航天器材料的抗原子氧剥蚀性能。
背景技术
聚合物和聚合物基复合材料在航天器上有着广泛的应用。当航天器在空间低地球轨道环境中运行时，大部分聚合物和聚合物基复合材料会受到环境中原子氧的严重剥蚀，材料的厚度和质量会损失，而且性能也会发生退化，从而影响了航天器的正常工作和使用寿命。为了保障航天器的在轨长期可靠运行，并延长其使用寿命，提高航天器用聚合物和聚合物基复合材料的抗原子氧剥蚀性能是十分重要和必要的。
目前，航天器上常用的抗原子氧剥蚀方法主要有：(一)抗原子氧防护涂层：它是在易受剥蚀的材料表面镀上一层保护涂层，使原子氧无法与底层受保护材料接触，从而起到抗原子氧剥蚀的效果。抗原子氧防护涂层这种方法出现的最早，也是目前最常用的，如国际空间站上就大量使用了防护涂层来确保其长期可靠运行和使用寿命。但是这种方法会给航天器的结构带来复杂化，还会增加材料成型和加工的难度。另外，涂层容易出现缺陷，如：①当航天器在轨道中运行时，其表面温度是在约±80℃之间变化的(这被称为热循环，周期约90分钟)，由于涂层和底层材料的热膨胀系数不同，在长期热循环的作用下，两者之间的热应力可能会使涂层表面出现裂纹；②空间微陨石和垃圾碎片的撞击，也会使涂层表面出现孔洞等缺陷；③在涂层的沉积过程中以及部件加工成型时，涂层表面也有可能产生缺陷。这些缺陷一旦形成，原子氧就会穿过这些缺陷与底层材料发生反应，形成掏蚀，并最终导致涂层失去保护作用甚至脱落。(二)改变材料表面的元素组成：主要是通过表面硅烷化或离子注入(铝、硅、钇等离子)这两种途径来改变材料的表面元素组成，使其表面含有丰富的铝、硅等离子，从而使材料在空间原子氧或原子氧和紫外辐射等因素的作用下形成了氧化物层(氧化硅、氧化铝等)。由于这些氧化物是不与原子氧反应的，从而也就减小了材料的原子氧剥蚀程度，提高了材料的抗原子氧剥蚀性能。这种方法实际上是改变了材料表面一定深度的元素组成，然后在特定的条件下，材料表面就能够生成抗原子氧的新结构或保护层。这种方法处理后的航天器材料，保护层仅是在材料表面存在，如果遭到微陨石和垃圾碎片的撞击，同样也会失效；此外，高能粒子的撞击还会改变材料表面的分子结构和物理化学特性，例如表面发生碳化并呈现暗棕色等等。(三)开发新型聚合物材料：重新设计材料的分子组成和结构，构造出能够抗原子氧剥蚀的新材料。这种方法目前主要是在聚合物的主链上添加一些能够抗原子氧的元素，如氟、磷等，以提高材料的抗原子氧剥蚀性能。但是它会涉及到聚合物生产工艺的改变，有较大的难度，而且所得到的材料除了具有较好的抗原子氧剥蚀性能以外，能否满足航天器其它方面的使用要求(如热光学性能、机械性能、绝缘性能等)，目前尚不清楚。
发明内容
本发明的目的是针对航天器用的聚合物和聚合物基复合材料受低地球轨道环境原子氧剥蚀严重的问题和现有抗原子氧剥蚀技术的不足，根据原子氧与聚合物和聚合物基复合材料的反应特点和规律，公开一种能够显著提高航天器材料抗原子氧剥蚀性能的新方法及其复合材料。
本发明是一种通过添加纳米颗粒材料来提高航天器用聚合物和聚合物基复合材料抗原子氧剥蚀性能的方法，其按照比例，在反应釜中将聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体、稀释剂和/或固化剂搅拌混合均匀，制得树脂溶液；再将经表面改性处理后的纳米颗粒材料，在搅拌状态下加入到树脂溶液中，制得抗原子氧剥蚀复合材料溶液；将上述的抗原子氧剥蚀复合材料溶液经成型工艺可制备出抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料或者制备出抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料。
所述的抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料的组成为(以重量计)，
(A)聚合物，用量为100份，该聚合物为环氧树脂或聚酰亚胺树脂或酚醛树脂或聚酰胺树脂或聚酯树脂或聚砜或聚醚醚酮或聚甲基丙烯酸甲酯；和
(B)纳米颗粒材料，用量为2～35份，该纳米颗粒材料为不与原子氧反应的二氧化硅或三氧化二铝或氧化锆或氧化锡或氧化钛或玻璃空心微珠(主要由二氧化硅和三氧化二铝组成)经表面改性处理后的材料，其粒径5～100纳米。
所述的抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料的组成为(以重量计)，
(A)聚合物基复合材料的树脂基体，用量为100份，该树脂基体为环氧树脂或聚酰亚胺树脂或酚醛树脂或聚酰胺树脂或聚酯树脂或聚砜或聚醚醚酮或聚甲基丙烯酸甲酯；和
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(C)纤维材料，碳纤维或玻璃纤维。
所述的通过添加纳米颗粒材料来提高航天器用聚合物和聚合物基复合材料抗原子氧剥蚀性能方法，包括下列步骤：
(a)制备纳米颗粒材料
选取不与原子氧反应的纳米颗粒材料；
选取不与原子氧反应的纳米颗粒材料所需的表面改性剂，其表面改性剂可以是乙烯基三乙氧基硅烷(A151)或者γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)或者四异丙基(二辛基亚磷酸酯酰基)钛酸酯(NDZ-401)；
按纳米颗粒材料∶表面改性剂＝100∶0.5～5称取上述材料，制得纳米颗粒材料；
(b)称取聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体和纳米颗粒材料
按聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体∶纳米颗粒材料＝100∶2～35称取；
(c)制聚合物或聚合物基复合材料的树脂溶液
选取聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体；
选取稀释剂为丙酮；
选取固化剂为聚酰胺或三乙胺或己二胺或4，4’-二胺基二苯甲烷或2-甲基咪唑或顺丁烯二酸酐；
按聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体∶固化剂∶稀释剂＝100∶0～70∶40～80称取上述材料，并将其放入反应釜中搅拌混合均匀，制得聚合物或聚合物基复合材料的树脂溶液；
(d)制抗原子氧剥蚀复合材料溶液
在配制好上述(c)溶液后，在搅拌中添加入上述(a)中的纳米颗粒材料，制得抗原子氧剥蚀复合材料溶液；
(e)制抗原子氧剥蚀颗粒复合材料或抗原子氧剥蚀纤维颗粒复合材料
经成型工艺制出抗原子氧剥蚀颗粒复合材料或抗原子氧剥蚀纤维颗粒复合材料。
本发明的复合材料具有以下优点：(1)用气溶胶表面改性设备改性处理的不与原子氧反应的纳米颗粒材料，改性剂和颗粒材料表面能够充分作用，并达到完全改性的目的；使不与原子氧反应的纳米颗粒材料表面均匀包覆一层改性剂，保证了纳米颗粒材料在树脂基体中的分散和结合；(2)在高速搅拌的过程中将纳米颗粒材料加入到树脂基体中，使纳米颗粒材料能够在树脂基体中均匀分布；用此种方法制备出的抗原子氧剥蚀复合材料，原子氧剥蚀率降低为未加纳米颗粒材料的50％～5％，其抗原子氧剥蚀性能显著提高；(3)该方法工艺简单，易于实现，且不会增加航天器的复杂性，具有很好的通用性，可广泛用于航天器上常用的各种聚合物和聚合物基复合材料。
附图说明
图1是不与原子氧反应的材料采用气溶胶表面改性工艺流程图。
图2是实施例1的制备工艺流程图。
图3是实施例2的制备工艺流程图。
图4(a)是未添加15份SiO2的环氧树脂E51的场发射SEM照片。
图4(b)是添加15份SiO2的环氧树脂E51的场发射SEM照片。
图5(a)是未添加15份SiO2/聚酰亚胺树脂BMP316的场发射SEM照片。
图5(b)是添加15份SiO2/聚酰亚胺树脂BMP316的场发射SEM照片。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
在本发明中，纳米颗粒材料是指经表面改性处理后的不与原子氧反应的纳米颗粒材料。其表面改性处理工艺和设备是本发明人于2002年12月26日提出的专利申请中公开的装置，公开号CN1424136A，申请号02158690·X，发明名称“采用气溶胶法对纳米和微米颗粒材料进行分散与表面改性处理的工艺及其装置”。该工艺的气溶胶法纳米或微米颗粒材料分散与表面改性处理工艺主要包括：用高速气流的强湍流场把纳米或微米颗粒材料打散，通过雾化器将改性剂雾化或气化后喷入已被打散的纳米或微米颗粒材料体系中，通过充分的混合制得气溶胶，使改性剂与纳米或微米颗粒材料表面充分接触；控制气溶胶体系的温度与压力，一定时间后，通过喷嘴把该气溶胶喷出来；然后采用注入大气空气的方法，将喷出来的气溶胶迅速冷却，使改性剂能够较好的包覆在纳米或微米颗粒材料表面，达到使纳米或微米颗粒材料分散与表面改性的目的；最后通过收集器完成对纳米或微米颗粒材料的收集。工艺流程请参见图1所示，经该工艺处理后的颗粒材料表面与改性剂能够充分作用，并达到完全改性的目的，使不与原子氧反应的纳米颗粒材料表面均匀包覆一层改性剂，保证了纳米颗粒材料在树脂基体溶液中的分散和结合。
本发明的一种通过添加纳米颗粒材料来提高航天器用聚合物和聚合物基复合材料抗原子氧剥蚀性能的方法，其按照比例，在反应釜中将聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体、稀释剂和/或固化剂搅拌混合均匀，制得树脂溶液；再将经表面改性处理后的不与原子氧反应的纳米颗粒材料，在搅拌状态下加入到树脂溶液中，制得抗原子氧剥蚀复合材料溶液；将抗原子氧剥蚀复合材料溶液经成型工艺可制备出抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料或者制备出抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料。
在本发明中，抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料的组成为(以重量计)，
(A)聚合物，用量为100份，该聚合物为环氧树脂或聚酰亚胺树脂或酚醛树脂或聚酰胺树脂或聚酯树脂或聚砜或聚醚醚酮或聚甲基丙烯酸甲酯；和
(B)纳米颗粒材料，用量为2～35份，该纳米颗粒材料为不与原子氧反应的二氧化硅或三氧化二铝或氧化锆或氧化锡或氧化钛或玻璃空心微珠(主要由二氧化硅和三氧化二铝组成)经表面改性处理后的材料，其粒径5～100纳米。
在本发明中，抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料的又一组成为(以重量计)，
(A)聚合物，用量为100份，该聚合物为环氧树脂或聚酰亚胺树脂；和
(B)纳米颗粒材料，用量为5～20份，该纳米颗粒材料为不与原子氧反应的二氧化硅经表面改性处理后的材料，其粒径20～30纳米。
在本发明中，抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料的组成为(以重量计)，
(A)聚合物基复合材料的树脂基体，用量为100份，该树脂基体为环氧树脂或聚酰亚胺树脂或酚醛树脂或聚酰胺树脂或聚酯树脂或聚砜或聚醚醚酮或聚甲基丙烯酸甲酯；和
(B)纳米颗粒材料，用量为2～35份，该纳米颗粒材料为不与原子氧反应的二氧化硅或三氧化二铝或氧化锆或氧化锡或氧化钛或玻璃空心微珠(主要由二氧化硅和三氧化二铝组成)经表面改性处理后的材料，其粒径5～100纳米；
(C)纤维材料，碳纤维或玻璃纤维。
在本发明中，抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料的又一组成为(以重量计)，
(A)聚合物基复合材料的树脂基体，用量为100份，该树脂基体为环氧树脂或聚酰亚胺树脂；和
(B)纳米颗粒材料，用量为5～20份，该纳米颗粒材料为不与原子氧反应的二氧化硅经表面改性处理后的材料，其粒径20～30纳米；
(C)纤维材料，玻璃纤维。
在本发明中，制备出抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料或者制备出抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料包括下列步骤：
(a)制备纳米颗粒材料
选取不与原子氧反应的纳米颗粒材料；
选取不与原子氧反应的纳米颗粒材料所需的表面改性剂，其表面改性剂可以是乙烯基三乙氧基硅烷(A151)或者γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)或者四异丙基(二辛基亚磷酸酯酰基)钛酸酯(NDZ-401)；
按纳米颗粒材料∶表面改性剂＝100∶0.5～5称取上述材料，制得纳米颗粒材料；
(b)称取聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体和纳米颗粒材料
按聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体∶纳米颗粒材料＝100∶2～35称取；
(c)制聚合物或聚合物基复合材料的树脂溶液
选取聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体；
选取稀释剂为丙酮；
选取固化剂为聚酰胺或三乙胺或己二胺或4，4’-二胺基二苯甲烷或2-甲基咪唑或顺丁烯二酸酐；
按聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体∶固化剂∶稀释剂＝100∶0～70∶40～80称取上述材料，并将其放入反应釜中搅拌混合均匀，制得聚合物或聚合物基复合材料的树脂溶液；
(d)制抗原子氧剥蚀复合材料溶液
在配制好上述(c)溶液后，在搅拌中添加入上述(a)中的纳米颗粒材料，制得抗原子氧剥蚀复合材料溶液；
(e)制抗原子氧剥蚀颗粒复合材料或抗原子氧剥蚀纤维颗粒复合材料
经成型工艺制出抗原子氧剥蚀颗粒复合材料或抗原子氧剥蚀纤维颗粒复合材料。
本发明的混合工艺为常规制备混合物材料的工艺，只是在制备聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体溶液时对稀释剂和/或固化剂的用量有所调整。对于纳米颗粒材料进行表面改性处理在“采用气溶胶法对纳米和微米颗粒材料进行分散与表面改性处理的工艺及其装置”中进行。
实施例1
环氧树脂E51 用量100份(以重量计)，二氧化硅材料15份制备抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料。
制备方法如下所述：
(a)制备二氧化硅材料
称取不与原子氧反应的粒径为25纳米的二氧化硅材料100份和所需表面改性剂乙烯基三乙氧基硅烷A151，用量为3份，经“气溶胶表面改性装置”对二氧化硅进行表面改性处理，制得纳米二氧化硅颗粒材料；
(b)称取环氧树脂E51 100份，和二氧化硅材料15份；
(c)配制树脂溶液
将环氧树脂E51 100份，稀释剂丙酮50份，固化剂聚酰胺PA651 60份放入反应釜中，用高速搅拌机搅拌(约500转/分)，使体系混合均匀，制得树脂溶液；
(d)配制抗原子氧剥蚀复合材料溶液
在搅拌状态下，将步骤(a)的二氧化硅材料添加到步骤(b)的树脂溶液中，用高速搅拌机搅拌(约500转/分)，使体系混合均匀，制得抗原子氧剥蚀复合材料溶液。
将上述制得的混合溶液放入真空室中进行真空除气处理，真空室气压约400Pa左右；由真空室中取出混合溶液后，在平板玻璃上溶液浇铸成膜；将薄膜放入干燥箱中40℃保温7小时，然后再80℃保温7小时，固化后可得到纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料薄膜；将薄膜裁成2cm×2cm的方形试样；在低地球轨道环境原子氧效应地面模拟设备中开展试样的原子氧效应试验，从外观、质量损失和原子氧剥蚀率、表面形貌、表面成分等方面对试样的抗原子氧剥蚀性能加以评价和分析。试验结果表明：该种SiO2/环氧树脂E51环氧复合材料能够显著提高环氧树脂E51的抗原子氧剥蚀性能。其抗原子氧剥蚀性能结果见下表：
| 聚合物 | 原子氧剥蚀率(cm3/atom) | 试验表明(降低为) | ||
| 添加前 | 添加后 | |||
| 环氧树脂E51 | 4.64×10-24 | 5份 | 1.78×10-24 | 38.36％ |
| 10份 | 0.82×10-24 | 17.67％ | ||
| 15份 | 0.44×10-24 | 9.48％ | ||
上表中原子氧剥蚀率越小，材料的抗原子氧剥蚀性能越好。
添加有15份纳米二氧化硅材料的环氧树脂E51复合材料试样，其剥蚀率约为环氧树脂E51纯树脂的9.48％，表明这种方法确实能够显著提高环氧树脂E51的抗原子氧剥蚀性能。请参见图4所示的添加前、后的SEM照片。
按照同样的方法添加5份或10份纳米二氧化硅材料的环氧树脂E51复合材料试样，试验结果表明其剥蚀率分别约为环氧树脂E51纯树脂的38.36％或17.67％。
实施例2
聚酰亚胺树脂BMP316 用量100份(以重量计)，二氧化硅材料15份制备抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料。
制备方法如下所述：
(a)制备二氧化硅材料
称取不与原子氧反应的粒径为25纳米的二氧化硅材料100份和所需表面改性剂乙烯基三乙氧基硅烷A151，用量为3份，经“气溶胶表面改性装置”对二氧化硅进行表面改性处理，制得纳米二氧化硅颗粒材料；
(b)称取聚酰亚胺树脂BMP316 100份，和二氧化硅材料15份；
(c)配制树脂溶液
将聚酰亚胺树脂BMP316 100份，稀释剂丙酮60份，放入反应釜中，用高速搅拌机搅拌(约500转/分)，使体系混合均匀，制得树脂溶液；
(d)配制抗原子氧剥蚀复合材料溶液
在搅拌状态下，将步骤(a)的二氧化硅材料添加到步骤(c)的树脂溶液中，用高速搅拌机搅拌(约500转/分)，使体系混合均匀，制得抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料溶液。
在室温状态下，将上述制得的抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料溶液浸润在玻璃纤维布上，并将其在空气流通处静置48小时；在室温下裁剪并叠铺于已涂有脱模剂的成型模具中，进行热压成型(热压条件为温度80℃、压力7MPa下保压1h)；在空气中冷却后脱模，即可得到有抗原子氧剥蚀的玻璃纤维复合材料薄板；将薄板裁成2cm×2cm的方形试样；然后在低地球轨道环境原子氧效应地面模拟设备中开展试样的原子氧效应试验，从外观、质量损失和原子氧剥蚀率、表面形貌、表面成分等方面对试样的抗原子氧剥蚀性能加以评价和分析。试验结果表明：该种添加纳米SiO2的抗原子氧剥蚀的玻璃纤维薄板能够显著提高玻璃纤维/聚酰亚胺树脂BMP316的抗原子氧剥蚀性能。其抗原子氧剥蚀性能结果见下表：
| 纤维/树脂基体 | 原子氧剥蚀率(cm3/atom) | 试验表明(降低为) | ||
| 添加前 | 添加后 | |||
| 玻璃纤维/聚酰亚胺树脂BMP316 | 1.40×10-24 | 5份 | 0.77×10-24 | 55.00％ |
| 10份 | 0.35×10-24 | 25.00％ | ||
| 15份 | 0.20×10-24 | 14.29％ | ||
上表中原子氧剥蚀率越小，材料的抗原子氧剥蚀性能越好。
添加有15份纳米二氧化硅材料的聚酰亚胺树脂BMP316复合纤维材料试样，其剥蚀率约为聚酰亚胺树脂BMP316纯树脂的14.29％，表明这种方法确实能够显著提高聚酰亚胺树脂BMP316的抗原子氧剥蚀性能。请参见图5所示的添加前、后的SEM照片。
按照同样的方法添加5份或10份纳米二氧化硅材料的聚酰亚胺树脂BMP316纤维复合材料试样，试验结果表明其剥蚀率分别约为纤维/聚酰亚胺树脂BMP316的55.00％或25.00％。
实施例3
选取纤维材料为玻璃纤维布，
纳米颗粒材料为SiO2，改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷A151
聚合物基复合材料为酚醛树脂PF401，采用实施例2的制备方法制备出抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料。
| 纤维/树脂基体 | 原子氧剥蚀率(cm3/atom) | 试验表明(降低为) | ||
| 添加前 | 添加后 | |||
| 玻璃纤维/酚醛树脂PF401 | 2.50×10-24 | 5份 | 1.05×10-24 | 42.00％ |
| 15份 | 0.67×10-24 | 26.80％ | ||
实施例4
纳米颗粒材料为Al2O3，改性剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷KH550，
聚合物为环氧树脂E51，采用实施例1的制备方法制备出抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料。
| 聚合物 | 原子氧剥蚀率(cm3/atom) | 试验表明(降低为) | ||
| 添加前 | 添加后 | |||
| 环氧树脂E51 | 4.64×10-24 | 5份 | 1.93×10-24 | 41.59％ |
| 10份 | 1.02×10-24 | 21.98％ | ||
| 15份 | 0.53×10-24 | 11.42％ | ||
Claims (9)
1、一种通过添加纳米颗粒材料来提高航天器用聚合物和聚合物基复合材料抗原子氧剥蚀性能的方法，其特征在于：按照比例，在反应釜中将聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体、稀释剂和/或固化剂搅拌混合均匀，制得树脂溶液；再将经表面改性处理后的不与原子氧反应的纳米颗粒材料，在搅拌状态下加入到树脂溶液中，制得抗原子氧剥蚀复合材料溶液；将抗原子氧剥蚀复合材料溶液经成型工艺可制备出抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料或者制备出抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料的组成为(以重量计)，
(A)聚合物，用量为100份，该聚合物为环氧树脂或聚酰亚胺树脂或酚醛树脂或聚酰胺树脂或聚酯树脂或聚砜或聚醚醚酮或聚甲基丙烯酸甲酯；和
(B)纳米颗粒材料，用量为2～35份，该纳米颗粒材料为不与原子氧反应的二氧化硅或三氧化二铝或氧化锆或氧化锡或氧化钛或玻璃空心微珠(主要由二氧化硅和三氧化二铝组成)经表面改性处理后的材料，其粒径5～100纳米。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料的组成为(以重量计)，
(A)聚合物基复合材料的树脂基体，用量为100份，该树脂基体为环氧树脂或聚酰亚胺树脂或酚醛树脂或聚酰胺树脂或聚酯树脂或聚砜或聚醚醚酮或聚甲基丙烯酸甲酯；和
(B)纳米颗粒材料，用量为2～35份，该纳米颗粒材料为不与原子氧反应的二氧化硅或三氧化二铝或氧化锆或氧化锡或氧化钛经表面改性处理后的材料，其粒径5～100纳米；
(C)纤维材料，碳纤维或玻璃纤维。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的抗原子氧剥蚀的颗粒复合材料的组成为(以重量计)，
(A)聚合物，用量为100份，该聚合物为环氧树脂或聚酰亚胺树脂；和
(B)纳米颗粒材料，用量为2～20份，该纳米颗粒材料为不与原子氧反应的二氧化硅经表面改性处理后的材料，其粒径20～30纳米。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的抗原子氧剥蚀的纤维颗粒复合材料的组成为(以重量计)，
(A)聚合物基复合材料的树脂基体，用量为100份，该树脂基体为环氧树脂或聚酰亚胺树脂或酚醛树脂；和
(B)纳米颗粒材料，用量为2～20份，该纳米颗粒材料为不与原子氧反应的二氧化硅经表面改性处理后的材料，其粒径20～30纳米；
(C)纤维材料，玻璃纤维。
6、根据权利要求1、2、3所述的方法，其特征在于：原子氧剥蚀率降低为未添加纳米颗粒材料的50％～5％。
7、根据权利要求4、5所述的方法，其特征在于：原子氧剥蚀率降低为未添加纳米颗粒材料的9％左右。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括下列步骤：
(a)制备纳米颗粒材料
选取不与原子氧反应的纳米颗粒材料；
选取不与原子氧反应的纳米颗粒材料所需的表面改性剂，其表面改性剂可以是乙烯基三乙氧基硅烷(Al51)或者γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)或者四异丙基(二辛基亚磷酸酯酰基)钛酸酯(NDZ-401)；
按纳米颗粒材料∶表面改性剂＝100∶0.5～5称取上述材料，制得纳米颗粒材料；
(b)称取聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体和纳米颗粒材料
按聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体∶纳米颗粒材料＝100∶2～35称取；
(c)制聚合物或聚合物基复合材料的树脂溶液
选取聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体；
选取稀释剂为丙酮；
选取固化剂为聚酰胺或三乙胺或己二胺或4，4’-二胺基二苯甲烷或2-甲基咪唑或顺丁烯二酸酐；
按聚合物或聚合物基复合材料的树脂基体∶固化剂∶稀释剂＝100∶0～70∶40～80称取上述材料，并将其放入反应釜中搅拌混合均匀，制得聚合物或聚合物基复合材料的树脂溶液；
(d)制抗原子氧剥蚀复合材料溶液
在配制好上述(c)溶液后，在搅拌中添加入上述(a)中的纳米颗粒材料，制得抗原子氧剥蚀复合材料溶液；
(e)制抗原子氧剥蚀颗粒复合材料或抗原子氧剥蚀纤维颗粒复合材料
经成型工艺制出抗原子氧剥蚀颗粒复合材料或抗原子氧剥蚀纤维颗粒复合材料。
9、根据权利要求8所述的制备抗原子氧剥蚀复合材料的方法，其特征在于：可通过溶液浇铸工艺将(d)步骤中溶液制得膜状抗原子氧剥蚀颗粒复合材料；也可通过层压成型工艺将(d)步骤中溶液制得层压板型抗原子氧剥蚀纤维颗粒复合材料。
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