空间用键合型紫外荧光防爬移涂层的制备及其与润滑油脂相互作用机理研究

Liquid lubrication is widely applied in space machinery, and it easily creeps under high vacuum and microgravity environment, which seriously affects the service life and reliability of space machinery. The application of the ultra-low surface energy anti-creep coating is a sufficient way to suppress the creep loss of lubricant and ensure long-life, high-reliability lubrication. The project aims to develop a new type of fluorescence anti-creep coating which is able to bond with the substrate and to reveal the correlation between structure and space service performance of coating. Based on fluorocarbon monomers with low surface energy, monomer molecules with UV fluorescence and metal-bonding properties will be copolymerized. The relationship between product composition and film formation, detectability, anti-creep performance of the coating will be studied. The study of viscous force of lubricating oil molecules and coatings will reveal the interaction between molecular structure and the lubricating oil molecules. It provides a theoretical basis for the application reliability of bonding ultraviolet fluorescence anti-creep coating in the space field.

油脂润滑在空间机械中应用广泛，在高真空和微重力环境下易发生爬移，严重影响空间机械的服役寿命和可靠性。超低表面能防爬移涂层的应用是一种抑制表面润滑剂爬移流失，实现长寿命、高可靠润滑的有效途径。本项目旨在开发新型荧光可键合型防爬移涂层并揭示涂层结构与空间服役性能之间的关联，从具备低表面能的氟碳单体出发，共聚具备紫外荧光性能、金属基体键合性能的单体分子，研究产物组成比例和涂层的成膜性、可检测性、防爬移性能之间的关联。通过研究润滑油分子和涂层的黏滞力揭示涂层的分子结构和润滑油分子间的相互作用。为键合型紫外荧光防爬移涂层在空间领域的应用可靠性提供理论基础。

油脂润滑在空间机械中应用广泛，在高真空和微重力环境下易发生爬移，严重影响空间机械的服役寿命和可靠性。超低表面能防爬移涂层的应用是一种抑制表面润滑剂爬移流失，实现长寿命、高可靠润滑的有效途径。本项目旨在开发新型荧光可键合型防爬移涂层，以具备低表面能的氟碳单体出发，共聚具有紫外荧光性能、金属基体键合性能的单体分子，研究产物组成比例和涂层的成膜性、可检测性与空间服役关键防爬移性能之间的关联。.通过将分子结构对应用性能中的关键指标的影响进行量化，如：涂层的厚度、表面能、附着力等，优选出以甲基丙烯酸十三氟和丙烯酸十三氟主链共聚的主链结构，并以高荧光活性可共聚的4-乙氧基-1,8-萘酰亚乙醇胺丙烯酸酯作为显色组分，佐以共聚的硅烷偶联剂将共聚物通过热处理锚定在基底。.通过真空质损和可凝挥发物测试，对聚合产物真空挥发性能量化，通过共聚提升聚合物活性，进一步提升共聚物分子量和主链真空结构稳定性。通过产物纯化、分子量分级，获得满足空间应用真空中总质量损失（TML）和可凝挥发物（CVCM）分别为0.137 %（空间应用要求≤1%）和0.006 %（空间应用要求≤0.1%）的产物。极低的真空挥发性能降低了卫星或空间飞行器15年长寿命应用过程中因真空挥发造成的性能下降和寿命损失，同时也降低了材料在应用过程中，因真空质损对其它如光学零部件等敏感部位的污染。.通过加速寿命试验的方式，研究防爬移涂层与真空流体润滑剂的高温真空相互作用，表征其防爬移性能的衰减。结果表明在压力低于1×10-3 Pa，储存温度175±2℃的条件可连续存储30天。根据本项目研究结果优化的聚合物涂层结构，能够耐受低饱和蒸汽压的全氟聚醚（PFPE）和多烷基环戊烷（MACs）基两种润滑油脂对其浸润，并保持分子界面的完整性。上述研究为首次自主国产化键合型紫外荧光防爬移涂层在空间领域的应用可靠性提供了理论基础，为模拟卫星或空间飞行器15年长寿命应用过程可靠性提供了数据基础。