高压电源灌封材料交变热循环下性能退化及机理研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangbuhe
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以环氧树脂为代表的刚性灌封材料和以硅橡胶为代表的弹性灌封材料因其具有优异的加工性能,电绝缘性,耐化学药品以及尺寸稳定性等诸多优点而被广泛的应用于航空航天及军事领域中。通讯卫星中的行波管放大器长期服役在较高温度下,并且为行波管输送几千至万伏的电压,可视为微弱热场和微弱电场共同作用的工作环境。为了保证通讯卫星正常的运行,研究高压电源灌封材料在太空飞行条件下的典型损伤机理,对空间灌封材料的选择、使用和可靠性分析至关重要。本课题以双酚A型环氧树脂和RTV560硅橡胶为研究对象,分别研究了环氧树脂、硅橡胶、导线-环氧树脂、陶瓷-硅橡胶在交变热循环和真空析气空间条件下性能的退化规律和损伤机理。通过扫描电子显微镜和原子力显微镜表征其表面形貌,邵氏硬度计测量硬度变化,差示扫描量热分析和热重分析表征其热性能,宽频介电谱和击穿电压表征其电性能,红外光谱和X射线光电子能谱表征其分子结构。研究结果表明,随着交变热循环次数的增加,双酚A型环氧树脂表面逐渐出现小孔并最终扩大形成大面积损伤,材料质量损失增加,热稳定性能先增加再降低。RTV560硅橡胶宏观表面变化不明显,但表面粗糙度和质损率增大,材料硬度和热稳定性呈先增大再减小趋势。两种材料的介电性能变化明显,随着交变热循环次数增加,介电常数先减小后增大,绝缘性能先增强后减弱。真空析气试验表明双酚A型环氧树脂主要析出的物质为表面吸附的水分子和极少量的可凝挥发物。RTV560硅橡胶析出产物以有机挥发物损失为主,水蒸气析出为次。通过化学结构的变化推测双酚A型环氧树脂和RTV560硅橡胶在空间环境下的损伤机理,双酚A型环氧树脂损伤机理主要为主链上的醚和酯基断链,可能生成酮、酯或醚,或者主链的仲醇断链后可能生成醛、脂肪烃等物质。RTV560硅橡胶损伤机理主要为侧链上的甲基被取代后形成氧自由基继续与相邻的甲基反应导致链传递反应和形成Si-O-Si网状结构并进一步交联。
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