一种聚酰亚胺材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及功能性薄膜材料技术领域，具体而言，涉及一种聚酰亚胺材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，我国的空间探测活动日益增多，并且取得了长足的进步。在众多空间活动中，低地球轨道(leo，海拔200～1000km)是其中最为重要的活动区域之一，我国在建的空间站就运行于该轨道区域。该轨道空间环境中，原子氧(ao)是影响航天器用高分子材料使用寿命的最重要和最危险的因素之一。原子氧是氧分子在受到波长小于243nm(能量》5.12ev)的太阳质子辐照后发生分子断键而形成的一类高能量物质。在leo运行的飞行器，当以7.8km/s运行速度行进时，其正面与原子氧会发生10
12
～10
16
碰撞/平方厘米
·
秒。这一过程会产生高达4.5～5.0ev的能量，可能引起有机材料的降解或性能的劣化。同时，当航天器表面受到空间等离子体环境、太阳光辐照时，由于材料二次发射特性和导电性能差异等因素，会在航天器表面产生不等量表面带电，当其静电电场超过聚合物的绝缘强度会引发静电放电(esd)。航天器表面esd可能干扰航天器电子仪器并影响科学测量、造成航天器污染、甚至导航系统伪指令，影响航天器的生存和寿命。为防止航天器表面不等量带电及其esd问题，材料的表面电阻需要低于10
10
ω/
□
。
3.聚酰亚胺(pi)材料指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物材料，具有优异的耐高温、耐低温、高强高模、高抗蠕变、高尺寸稳定、耐辐射、耐腐蚀等优点，同时具有真空挥发份低、挥发可凝物少等特点。由于其优异的综合性能使得聚酰亚胺材料在空间领域中得到了广泛的应用，包括用作卫星太阳电池基板、卫星热控毡、仪器加热器、大型太阳帆等。但聚酰亚胺材料在低地球轨道使用时存在不耐原子氧侵蚀、绝缘性能好、不符合航天器表面带电防护要求等问题。聚酰亚胺材料用于航天器领域还不仅需要耐原子氧、抗静电放电特性，其优良的光学性能、力学性能等也是必不可少的。因此，如何在保持聚酰亚胺材料优异耐原子氧性能及其他综合性能的同时提高其导电性能成为航天器中需要重点关注的问题。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的在于提供聚酰亚胺材料，以解决现有技术中聚酰亚胺材料无法兼顾抗静电放电、抗原子氧侵蚀以及其他综合性能的问题。
6.本发明的第二目的在于提供上述聚酰亚胺材料的制备方法。
7.本发明的第三目的在于提供上述聚酰亚胺材料在航空航天中的应用。
8.为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
9.本发明提供了一种聚酰亚胺材料，按重量份数计，包括：导电填料1～40份、含硅抗原子氧填料1～30份、含磷的聚酰亚胺树脂30～98份。
10.另一方面，本发明还提供了上述聚酰亚胺材料的制备方法，将各原料在有机溶剂
中混合均匀，固化处理。
11.又一方面，本发明还提供了上述聚酰亚胺材料在航空航天中的应用。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
13.本发明的聚酰亚胺材料通过在本征抗原子氧的含磷聚酰亚胺树脂中添加含硅抗原子氧填料，可显著提升聚酰亚胺材料的抗原子氧性能，进一步添加导电填料又可在不显著降低聚酰亚胺材料的抗原子氧性能和其他综合性能的前提下增强聚酰亚胺材料的导电性，赋予聚酰亚胺材料抗静电放电(esd)的特性；将其用于航空航天领域，能够避免esd和原子氧对航天器表面的危害。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
15.图1为实施例1～3与对比例1～3的聚酰亚胺薄膜的颜色参数3d图。
16.图2为实施例1～3与对比例1～3的聚酰亚胺薄膜的表面电阻率柱状图和原子氧侵蚀速率柱状图。
具体实施方式
17.下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
18.下面对本发明实施例的聚酰亚胺材料及其制备方法和应用进行具体说明。
19.本发明的一些实施方式提供了一种聚酰亚胺材料，按重量份数计，包括：导电填料1～40份、含硅抗原子氧填料1～30份、含磷的聚酰亚胺树脂30～98份。
20.在聚酰亚胺材料中引入si、p元素可以赋予聚酰亚胺材料优良的耐原子氧特性，这类材料在原子氧环境中受到原子氧侵蚀后，可原位生成无机硅酸盐防护层，具有“自愈合”或“自修复”的特性。同时，加入的导电填料可以增强聚酰亚胺材料的导电性，赋予聚酰亚胺材料抗静电放电(esd)的特性。
21.为了得到性能更加优异的聚酰亚胺材料，对上述各原料的比例关系进行了优化，在本发明的一些实施方式中，聚酰亚胺材料，按重量份数计，包括：导电填料5～20份、含硅抗原子氧填料15～30份、含磷的聚酰亚胺树脂50～80份。
22.在本发明的一些实施方式中，含磷的聚酰亚胺树脂的结构式为：
[0023][0024]
在本发明的一些实施方式中，含磷的聚酰亚胺树脂的数均分子量为100000～250000。
[0025]
在本发明的一些实施方式中，导电填料包括石墨烯和碳纳米管中的一种或两种；典型但非限制性的，例如，导电填料可以为石墨烯，也可以为碳纳米管，或者导电填料为石墨烯和碳纳米管两种的组合，其中石墨烯与碳纳米管的比例为1：1～20；优选地，导电填料的粒径为1～15nm。使用纳米级的导电填料可使导电填料与抗原子氧填料和聚酰亚胺基体均匀混合在一起，薄膜表面均匀，在赋予薄膜静电放电的特性的同时避免损失其抗原子氧性能，若导电填料的粒径过大，可能导致抗原子氧填料分布不均匀，在与原子氧发生碰撞时产生“钻蚀”效应。
[0026]
在本发明的一些实施方式中，含硅抗原子氧填料包括含硅笼型聚倍半硅氧烷，优选地，含硅笼型聚倍半硅氧烷包括三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)。
[0027]
本发明的含磷的聚酰亚胺树脂因其分子结构中含有的磷元素而拥有本征抗原子氧特性，在与原子氧发生相互作用可原位生成保护层，引入含硅抗原子氧填料三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)后硅元素也可以起到与磷元素相同的作用，形成保护层来阻挡原子氧对下层材料的进一步侵蚀，从而赋予聚酰亚胺材料优异的耐原子氧特性；进一步引入石墨烯和/或碳纳米管可以增强聚酰亚胺材料的导电性，赋予聚酰亚胺材料抗静电放电(esd)的特性。并且，本发明添加的填料在提高聚酰亚胺材料的抗原子氧性能和导电性能的同时不会严重影响聚酰亚胺材料的光学性能、力学性能、热性能等其他综合性能。
[0028]
在本发明的一些实施方式中，聚酰亚胺材料的原子氧侵蚀率为0.1
×
10-24
～0.3
×
10-24
cm3/atom，聚酰亚胺材料的表面电阻率为9
×
107～9.5
×
108ω/
□
。
[0029]
在本发明的一些实施方式中，聚酰亚胺材料包括聚酰亚胺薄膜。
[0030]
本发明的一些实施方式还提供了一种聚酰亚胺材料的制备方法，将各原料在有机溶液中混合均匀，固化处理；优选地，有机溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种；优选地，有机溶剂为n,n-二甲基乙酰胺。
[0031]
在本发明的一些实施方式中，聚酰亚胺材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0032]
(a)将含有含硅抗氧原子填料和含磷的聚酰亚胺树脂的复合溶液与含有导电填料的分散溶液混合均匀得到混合溶液；
[0033]
(b)将混合溶液升温固化。
[0034]
在本发明的一些实施方式中，升温固化包括将混合溶液于基体表面铺展，升温固化后得到聚酰亚胺薄膜。
[0035]
在本发明的一些具体的实施方式中，将含磷的聚酰亚胺树脂的有机溶液与溶解了含硅抗原子氧填料的有机溶液混合均匀得到复合溶液。
[0036]
在本发明的一些具体的实施方式中，将导电材料分散于有机溶剂中得到含有导电填料的分散液；优选地，分散的方法包括超声分散法。
[0037]
在本发明的一些实施方式中，步骤(a)中，复合溶液中的含硅抗原子氧填料与含磷
的聚酰亚胺树脂的质量比为1：2～6；典型但非限制性的，例如，复合溶液中的含硅抗原子氧填料与含有含磷的聚酰亚胺树脂的质量比为1：1、1：2、1：3、1：4、1：5或者1：6等等。
[0038]
在本发明的一些实施方式中，步骤(a)中，混合溶液中的含硅抗原子氧填料和含磷的聚酰亚胺树脂总质量与导电填料的质量的比为6～20：1；典型但非限制性的，例如，混合溶液中的含硅抗原子氧填料和含磷的聚酰亚胺树脂总质量与导电填料的质量的比为6：1、7：1、8：1、9：1、10：1、11：1、12：1、13：1、14：1、15：1、16：1、17：1、18：1、19：1或者20：1等等。
[0039]
在本发明的一些实施方式中，步骤(a)中，混合的方式包括采用混合脱泡机；采用混合脱泡机进行高速旋转的方式将混合溶液混匀。
[0040]
在本发明的一些实施方式中，步骤(b)中，升温固化包括：在70～90℃下保温0.5～1.5h、在110～130℃下保温0.5～1.5h、在140～160℃下保温0.5～1.5h、在170～190℃下保温0.5～1.5h、在220～240℃下保温0.5～1.5h。
[0041]
在本发明的一些具体实施方式中，升温固化包括：在80℃下恒温1h、在120℃下恒温1h、在150℃下恒温1h、在180℃下恒温1h、在230℃下恒温1h。
[0042]
在本发明的一些具体实施方式中，将混合溶液置于100级洁净程序控温干燥箱中进行升温固化。
[0043]
在本发明的一些实施方式中，步骤(a)中，含磷的聚酰亚胺树脂制备方法，包括如下步骤：
[0044]
将含磷芳香族二胺单体与芳香族含氟二酐单体于非质子强极性溶剂中反应得到聚酰胺酸反应液；
[0045]
向聚酰胺酸反应液中加入甲苯和异喹啉反应得到含磷的聚酰亚胺树脂。
[0046]
在本发明的一些具体的实施方式中，步骤(a)中，含磷的聚酰亚胺树脂制备方法，包括如下步骤：
[0047]
将含磷芳香族二胺单体与芳香族含氟二酐单体于非质子强极性溶剂中，在20℃～30℃下反应18～24h得到聚酰胺酸反应液；
[0048]
向聚酰胺酸反应液中加入甲苯和异喹啉，在140℃～150℃下反应14～18h后，升温至170℃～200℃反应0.5～1.5h，得到含磷的聚酰亚胺树脂溶液；
[0049]
将含磷的聚酰亚胺树脂溶液冷却至50℃～80℃后，加入质量分数为5％～15％的无水乙醇中进行沉淀，将沉淀进行干燥得到含磷的聚酰亚胺树脂；优选地，干燥包括在20℃～30℃下干燥20～30h，然后在110℃～130℃下真空干燥20～30h。
[0050]
在本发明的一些实施方式中，含磷芳香族二胺单体为2,5-双[(4-氨基苯氧基)苯基]二苯基氧膦；
[0051]
和/或，芳香族含氟二酐单体为2,2'-双(三氟甲基)-4,4',5,5'-联苯四羧酸二酐。
[0052]
在本发明的一些实施方式中，非质子强极性溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、间甲酚、γ-丁内酯和二甲基亚砜中的一种或多种；优选地，非质子强极性溶剂为n,n-二甲基乙酰胺。
[0053]
在本发明的一些实施方式中还提供了聚酰亚胺材料在航空航天中的应用。优选地，应用于航天器的外表面防护材料、热控材料、辐射吸收材料和电磁屏蔽材料中的一种或多种。
[0054]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0055]
实施例1
[0056]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜为含有10wt％石墨烯和18wt％三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的聚酰亚胺薄膜。
[0057]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0058]
在室温下，向装有机械搅拌器、电热浴、dean-stark分水器装置和氮气出入口的体积为500ml的三颈烧瓶中装入2,5-双[(4-氨基苯氧基)苯基]二苯基氧膦(badpo，24.6250g，50mmol)和n,n-二甲基乙酰胺(dmac，120.0g)，在氮气保护下，搅拌得到均相溶液，然后，将2,2'-双(三氟甲基)-4,4',5,5'-联苯四羧酸二酐(6fbpda，21.5105g，50mmol)及n,n-二甲基乙酰胺(dmac，64.5g)加入到溶液中。将反应混合物的固体含量控制为20wt％。在25℃下搅拌反应20h，生成聚酰胺酸(paa)反应液。向聚酰胺酸(paa)反应液中加入甲苯(100.0g)和异喹啉(1.0g)，加热至140℃反应16h。然后继续升温至180℃反应1h。然后将其冷却至70℃。将获得的粘稠溶液沉淀到2l的乙醇水溶液(10wt％)中，将得到的沉淀于25℃下干燥24h，然后在120℃下真空干燥24h，得到含磷的聚酰亚胺树脂。
[0059]
取10g含磷的聚酰亚胺树脂溶解在40g的n,n-二甲基乙酰胺中，取2.50g硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷溶解在10g的n,n-二甲基乙酰胺中，将上述两种溶液在机械搅拌条件下充分混合，然后静置脱泡得到复合溶液。将1.39g粒径为5nm石墨烯超声分散于10g的n,n-二甲基乙酰胺中，然后将分散所得液溶液倒入复合溶液中，用混匀脱泡机进行高速旋转来混匀脱泡后得到混合溶液。将混合溶液涂覆于洁净的玻璃板上，置于100级洁净程序控温干燥箱中，以80℃/1h；120℃/1h；150℃/1h；180℃/1h；230℃/1h的温度程序逐渐升温固化得到聚酰亚胺薄膜。
[0060]
实施例2
[0061]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜为含有10wt％碳纳米管和18wt％三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的聚酰亚胺薄膜。
[0062]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0063]
含磷的聚酰亚胺树脂的制备方法同实施例1。
[0064]
聚酰亚胺薄膜的制备方法参照实施例1，不同之处仅在于，将石墨烯替换为碳纳米管。
[0065]
实施例3
[0066]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜为含有10wt％石墨烯、10wt％碳纳米管和16wt％三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的聚酰亚胺薄膜。
[0067]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0068]
含磷的聚酰亚胺树脂的制备方法同实施例1。
[0069]
取10g含磷的聚酰亚胺树脂溶解在38g的n,n-二甲基乙酰胺中，取2.50g硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷溶解在10g的n,n-二甲基乙酰胺中，将上述两种溶液在机械搅拌条件下充分混合，然后静置脱泡得到复合溶液。将1.56g粒径为5nm的石墨烯和1.56g粒径为5nm的碳纳米管超声分散于12g的n,n-二甲基乙酰胺中，然后将分散所得液溶液倒入复合溶液中，用混匀脱泡机进行高速旋转来混匀脱泡后得到混合溶液。将混合溶液涂覆于洁净的玻璃板上，置于100级洁净程序控温干燥箱中，以80℃/1h；120℃/1h；150℃/1h；180℃/1h；230℃/1h的温度程序逐渐升温固化得到聚酰亚胺薄膜。
[0070]
实施例4
[0071]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜为含有5wt％石墨烯和30wt％三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的聚酰亚胺薄膜。
[0072]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0073]
含磷的聚酰亚胺树脂的制备方法同实施例1。
[0074]
聚酰亚胺薄膜的制备方法参照实施例1，不同之处仅在于，石墨烯的质量为0.77g，三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷的质量为4.61g。
[0075]
实施例5
[0076]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜为含有40wt％石墨烯和30wt％三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的聚酰亚胺薄膜。
[0077]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0078]
含磷的聚酰亚胺树脂的制备方法同实施例1。
[0079]
聚酰亚胺薄膜的制备方法参照实施例1，不同之处仅在于，石墨烯的质量为13.33g，三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷的质量为9.99g。
[0080]
实施例6
[0081]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜为含有1wt％石墨烯和1wt％三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的聚酰亚胺薄膜。
[0082]
本实施例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0083]
含磷的聚酰亚胺树脂的制备方法同实施例1。
[0084]
聚酰亚胺薄膜的制备方法参照实施例1，不同之处仅在于，石墨烯的质量为0.1g，三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷的质量为0.1g。
[0085]
对比例1
[0086]
本对比例提供的聚酰亚胺薄膜为含有20wt％三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的聚酰亚胺材料。
[0087]
本对比例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0088]
含磷的聚酰亚胺树脂的制备方法同实施例1。
[0089]
取10g含磷的聚酰亚胺树脂溶解在50g的n,n-二甲基乙酰胺中，取2.5g硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷溶解在10g的n,n-二甲基乙酰胺中，将上述两种溶液在机械搅拌条件下充分混合，然后静置脱泡得到复合溶液。将复合溶液涂覆于洁净的玻璃板上，置于100级洁净程序控温干燥箱中，以80℃/1h；120℃/1h；150℃/1h；180℃/1h；230℃/1h的温度程序逐渐升温固化得到聚酰亚胺薄膜。
[0090]
对比例2
[0091]
本对比例提供的聚酰亚胺薄膜为含磷的聚酰亚胺树脂。
[0092]
本对比例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0093]
含磷的聚酰亚胺树脂的制备方法同实施例1。
[0094]
取10g含磷的聚酰亚胺树脂溶解在50g的n,n-二甲基乙酰胺中，然后涂覆于洁净的玻璃板上，置于100级洁净程序控温干燥箱中，以80℃/1h；120℃/1h；150℃/1h；180℃/1h；230℃/1h的温度程序逐渐升温固化得到聚酰亚胺薄膜。
[0095]
对比例3
[0096]
本对比例提供的聚酰亚胺薄膜为聚(均苯四甲酸二酐-二氨基二苯醚)(pmda-oda,kapton型薄膜)。
[0097]
由dupont公司购买得到。
[0098]
对比例4
[0099]
本对比例提供的聚酰亚胺薄膜为含有10wt％石墨烯和18wt％三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的聚酰亚胺薄膜。
[0100]
本对比例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0101]
含磷的聚酰亚胺树脂的制备方法同实施例1。
[0102]
聚酰亚胺薄膜的制备方法参照实施例1，不同之处仅在于，石墨烯的粒径为1μm。
[0103]
对比例5
[0104]
本对比例提供的聚酰亚胺薄膜为含有10wt％石墨烯和18wt％三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的聚酰亚胺薄膜。
[0105]
本对比例提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：
[0106]
含磷的聚酰亚胺树脂采用专利cn109337365b中的制得的聚酰亚胺树脂。
[0107]
聚酰亚胺薄膜的制备方法与实施例1相同。
[0108]
试验例
[0109]
对实施例1～3和对比例1～5的聚酰亚胺薄膜进行颜色参数评价。其中，实施例1～3和对比例1～3的结果如图1所示，实施例1～3和对比例1～5的颜色参数的数值记录至表1中。
[0110]
测试方法：将实施例1～3和对比例1～5的聚酰亚胺薄膜使用美国x-rite ci7600分光光度计进行测试，然后根据cie lab公式计算颜色参数。l*是亮度，其中100表示白色，0表示黑色。a*为正值时表示红色，为负值时表示绿色。b*为正值时表示黄色，为负值时表示蓝色。该项测试可获得聚酰亚胺薄膜的颜色参数。
[0111]
对实施例1～3和对比例1～5的聚酰亚胺薄膜进行热性能评价，其热性能数据汇总至表1中。
[0112]
测试方法：将实施例1～3和对比例1～5的聚酰亚胺薄膜使用美国perkinelmer公司sta8000热重分析仪进行测试，升温速度：20℃/min，氮气气氛。该项测试可获得聚酰亚胺薄膜的5％失重温度(t
5％
)数据。将实施例1～3和对比例1～5的聚酰亚胺薄膜使用美国ta公司q100型差示扫描量热仪上测试，升温速度：10℃/min，氮气气氛。该项测试可获得pi的玻璃化转变温度(tg)数据。
[0113]
对实施例1～3和对比例1～5的聚酰亚胺薄膜进行表面电阻率性能评价。其中，实施例1～3和对比例1～3的结果如图2所示，实施例1～3和对比例1～5的表面电阻率的数据记录至表1中。
[0114]
测试方法：将实施例1～3和对比例1～5的聚酰亚胺薄膜使用中国北京华测有限公司的hest-200电阻率测试仪根据gb/t 1410-2006在室温下测试。该项测试可获得聚酰亚胺薄膜的表面电阻率数据。
[0115]
对实施例1～3和对比例1～5的聚酰亚胺薄膜进行抗原子氧侵蚀性能评价。其中，实施例1～3和对比例1～3的结果如图2所示，实施例1～3和对比例1～5的抗原子氧侵蚀性能的数据记录至表1中。
[0116]
测试方法：采用ao地面模拟装置对聚酰亚胺薄膜进行侵蚀来评价聚酰亚胺薄膜的抗原子氧性能，将制得的聚酰亚胺薄膜裁剪出2cm
×
2cm大小的样品进行ao地面模拟装置侵蚀测试，测试在电子回旋共振离子源型ao效应模拟设备上进行，束流密度为3
×
10
15
atoms/cm2·
s，束流能量为5～10ev，累积原子氧通量为1.07
×
10
21
atoms/cm2。该项测试可获得聚酰亚胺薄膜的抗原子氧性能。
[0117]
表1
[0118][0119][0120]
从表1可以看出，通过对比例2与对比例3的kapton材料的比较可知，对比例2中制备的聚酰亚胺薄膜具有优良的耐原子氧性能，证明含磷的聚酰亚胺树脂具有本征耐原子氧特性；通过对比例1与对比例2的比较可知，含硅抗原子氧填料三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(tsp-poss)的引入进一步提升了聚酰亚胺薄膜的耐原子氧性能；通过实施例1与对比例4的比较可知，采用微米级的导电填料会造成抗原子氧性能的降低；通过实施例1与对比例5
的比较可知，采用本发明特定结构的含磷的聚酰亚胺树脂使得制备得到的聚酰亚胺薄膜具有更加优异的热性能；通过实施例1～3与对比例1～3相比，实施例1～3中制备的聚酰亚胺薄膜具有优异的耐原子氧侵蚀性能的同时，表面电阻率大幅降低，表明导电填料的加入可以改善聚酰亚胺薄膜薄膜的esd现象。其中实施例3中同时含有石墨烯和碳纳米管的聚酰亚胺薄膜的原子氧侵蚀率为0.205
×
10-24
cm3/atom，是对比例3制备的kapton薄膜的6.8％，薄膜的表面电阻率仅为9.68
×
107ω/
□
。
[0121]
光学性能的l*是亮度，其中100表示白色，0表示黑色。a*为正值时表示红色，为负值时表示绿色。b*为正值时表示黄色，为负值时表示蓝色。实施例3中颜色参数为0代表薄膜呈现纯黑色，可以满足一些需要黑色薄膜的特殊应用场合，如消除电磁干扰材料和杂光吸收材料等。
[0122]
综上所述，本发明通过向本征抗原子氧的含磷的聚酰亚胺树脂中添加入tsp-poss可显著提升聚酰亚胺薄膜的抗原子氧性能，而进一步添加导电填料又可在不显著降低复合薄膜抗原子氧性能的前提下增强薄膜的导电性，从而避免esd对航天器组件的危害。
[0123]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。