摘要
使用聚酰亚胺（PI）膜和PI纤维编织布制备深空探测用柔性织物复合材料，研究表面处理对PI膜和PI纤维编织布之间粘结性能的影响。采用自制表面处理剂分别对PI膜和PI纤维编织布的表面进行处理，再经硅橡胶胶黏剂粘结制备柔性复合材料。使用T剥离强度试验方法测试柔性织物复合材料的层间胶接性能，并分析复合材料剥离面的形貌状态。结果显示，PI膜和PI织物的表面处理可以显著提高柔性织物复合材料的T剥离强度。其中，PI膜和PI织物未经表面处理时，柔性织物复合材料的T剥离强度为8.9 N/cm。对PI膜进行表面处理，或者对PI膜和PI织物均进行表面处理的情况下，柔性织物复合材料的T剥离强度增加至11.7 N/cm和12.8 N/cm，分别提高了31.5%和43.8%。这表明对PI膜及PI织物进行合理的表面处理，可以显著提高柔性织物复合材料的胶接性能。
面向我国小行星、火星、木星等深空探测需求，采用柔性结构代替传统的刚性结构，可以大幅降低结构质量及体积，成为未来深空探测器太阳翼、天线等结构的重要发展趋
本文研究自制表面处理剂对PI膜、PI编织布与硅橡胶胶接强度的影响，采用T剥离强度试验方法对未经表面处理及经过表面处理的试样进行胶接性能表征，并对测试结果及试件剥离面的形貌状态进行分析。
低苯基甲基硅橡胶、柔性表面处理剂：自制。
聚酰亚胺编织布（PI平纹编织布）：面密度，40 g/
聚酰亚胺膜（PI膜）：均苯型、厚度25 μm，株洲时代华鑫新材料技术有限公司。
采用低苯基甲基硅橡胶，分别对未经表面处理以及经过表面处理剂处理的PI膜与PI编织布进行胶接，制备了剥离强度试样待测，试样表面处理方式见
图1 试件制作流程图
Fig.1 Process flow chart of peel test specimen
采用胶黏剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料（GB/T 2791—1995）研究表面处理工艺对PI膜与PI编织布的胶接强度的影响。挠性材料对挠性材料的T剥离试验是在试样的未胶接端施加剥离力，使试样沿着胶接线产生剥离，所施加的力与胶接线之间角度可不必控制。胶接好的试样在万能拉伸试验机上，以恒定速率（100±10） mm/min进行剥离，测量试样剥离所需的力值。剥离试件试样尺寸见
图2 剥离试件尺寸示意图
Fig.2 Diagram of peel test specimen
图3 典型剥离曲线示意图
Fig.3 Diagram of typical peeling curve
图4 剥离试件图
Fig.4 Diagram of real part of peel test specimen
测试时至少记录在100 mm剥离长度内的剥离力，计算相应的剥离强度值。
σt=F/B
式中，σt为剥离强度，F为剥离力，B为试样宽度。
对PI膜及PI编织布均未进行表面处理制得的试件进行T剥离强度测试。试件破坏时的载荷平均值为22.3 N，剥离强度平均值为8.9 N/cm，试件测试后的剥离面形貌状态见
图5 PI膜及PI编织布均未经表面处理试样剥离面形貌状态图
Fig.5 Morphology of the peel test specimen without surface treatment
对PI膜进行表面处理，而PI编织布未进行表面处理制得的试件进行了T型剥离强度测试。试件破坏时的载荷平均值为29.2 N，剥离强度平均值为11.7 N/cm，试件测试后的剥离面形貌状态见
图6 PI膜经表面处理PI编织布未经处理试样剥离面形貌状态图
Fig.6 Morphology of the peel test specimen with the surface of the film treated
对PI膜及PI编织布均进行表面处理制得的试件进行T剥离强度测试。试件破坏时的载荷平均值为32.1 N，剥离强度平均值为12.8 N/cm，试件测试后的剥离面形貌状态见
图7 PI膜及PI编织布均经表面处理试样剥离面形貌状态图
Fig.7 Morphology of PI film and PI woven cloth with surface treatment
根据以上测试结果，将PI膜及PI编织布未经表面处理试件（试件1）、仅将PI膜经表面处理剂处理试件（试件2）、将PI膜及PI编织布均经表面处理试件（试件3）三类试件测试结果进行对比，具体见
聚酰亚胺材质表面含有大量羰基或羟基，自制表面处理剂中含有一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其分子结构中含有与聚合物分子有亲和力或者反应能力的活性官能团以及可以水解的烷氧基。烷氧基可以水解成硅醇，与聚酰亚胺的羟基发生作用，形成氢键，并可以缩合成—SiO—N共价键，同时硅醇也会相互缔合，最终形成网状结构。同时活性基团可以与胶黏剂中的基团发生反应，形成共价键，从而使得表面处理剂将PI膜、PI编织布与胶黏剂相互连接起来，增强了其间的胶接强度。
因此，PI膜（经表面处理）与PI编织布（未经表面处理）以及PI膜与PI编织布（均经表面处理）经胶黏剂胶接制得的试件的T型剥离强度均大于PI膜与PI编织布（均未经表面处理）与胶黏剂制得的试件的T剥离强度。
自制柔性表面处理剂，对PI膜或者PI编织布的表面进行表面处理，并使用硅橡胶粘接PI膜和PI编织布，制备柔性复合材料。其中，仅对PI膜进行表面处理以及对PI膜和PI织物均进行表面处理后制备的柔性织物复合材料，其T剥离强度平均值分别为11.7 N/cm和12.8 N/cm，较未经表面处理的柔性织物复合材料的平均T剥离强度（8.9 N/cm）分别提高31.5%和43.8%，其破坏载荷也分别提高30.9%和43.9%。结果表明，PI膜及PI编织布经过自制表面处理剂处理，均能够有效提高低苯基甲基硅橡胶对PI膜/PI编织布的胶接强度。另外，对PI膜及PI编织布均进行表面处理，可以更加有效地提升柔性复合材料的层间粘接性能。
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