将采用水相分离法制备的以明胶为囊壁、有机硅为囊芯的微胶囊与有机硅树脂乳液在一定条件下混合,在聚酰亚胺薄膜(Kapton)基材表面制备出含有机硅树脂的微胶囊-有机硅复合涂层, 并将所制备的涂层分别进行原子氧暴露试验。结果表明, 原子氧对Kapton 侵蚀严重, 质量损失严重, 由原来光滑平整的表面变为凹凸不平的地毯状, 太阳光吸收率变化值Δα为0.272。微胶囊-有机硅复合涂层对Kapton 基体优良的保护作用, 使试样的质量损失和剥蚀率明显下降, 且Δα仅为0 .071 。尤其是微胶囊与有机硅质量比为1∶5的涂层, 质量损失为Kapton试样的2.3%。

距地球表面200 ～ 700 km 的低地球轨道(Lowear th o rbit , LEO)空间是各种航天器运行的重要场所。大量的飞行实验及返回的飞行器表面材料分析表明, 低地球轨道环境复杂, 其中以高活性的原子氧对材料的影响*为明显。航天器在低地球轨道上以8km/ s 的速度飞行时, 相当于空间原子氧速流以5 eV 的动能和很高的通量与其表面相撞, 造成材料的质量损失及形状、热学、光学和力学性能变化。

因此为航天器开发抗原子氧侵蚀的防护涂层至关重要, 其中有机硅涂层由于具有良好的热稳定性、氧稳定性和抗辐照性等而受到关注。多次飞行测试结果结合地面模拟实验也表明, 在各类有机涂层中有机硅涂层受到原子氧的影响*小, 这是由于有机硅涂层中的聚硅氧烷受到原子氧侵蚀时转变成类似于陶瓷的硅酸盐而阻碍了原子氧对基材的进一步作用。然而将有机硅涂层用于不同的基材的防护时, 由于它们的热膨胀系数存在差异,在冷热交变过程中会出现微裂纹,原子氧从裂缝中渗入基体内部导致对基体产生“掏蚀” , 因此缩小基体与涂层热膨胀系数的不匹配, 加强涂层与基体的附着力, 以及增强涂层的自修复能力是改善航天有机硅涂层性能的研究方向。

微胶囊的技术优势在于微胶囊形成时, 囊芯被包覆而与外界环境隔离使其性质不发生变化, 并在适当条件下, 囊芯物质被释放出来发挥作用。在涂层的使用过程中, 微胶囊囊芯的逐渐释放或在外界条件下微胶囊囊壁破裂, 液体囊芯可以对涂层起到良好的自修复作用。

选用Kapton 这种空间材料, 在其表面涂覆有机硅微胶囊-有机硅树脂乳液复合涂层, 基于微胶囊的特点, 用水相分离法制备以有机硅为囊芯的微胶囊, 加入到有机硅树脂乳液中制备涂层,并且通过微胶囊的修复作用, 增强有机硅涂层的自修复能力, 提高原子氧环境下涂层对Kapton 的保护作用, 为改善有机硅热控涂层的抗原子氧剥蚀能力提供技术基础。