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1、航天用安装导线逸气性的评定王振国一、引言与通常航空导线相比，用于太空飞行器的安装导线的工作环境要恶劣得多， 在那里有太空射线的辐照，有原子氧群体的侵蚀。这些都会使安装导线绝缘的功 能受到损害甚至失效。因此太空飞行器的安装导线绝缘应有抵抗太空射线的辐照 和原子氧群体的侵蚀的能力。此外,如本文话题所涉及的,在太空中安装导线处于 高真空状态中会发生逸气(outgassing), 方面,安装导线绝缘中的某些成分(甚至 常压下的固体成分)会挥发出来，导致安装导线本身的功能受到损害甚至失效;另 一方面,挥发出来的物质又会在太空飞行器的自动控制系统中的仪器仪表上冷凝 使仪器仪表功能受到损害甚至失效,最后导致
2、整个太空飞行器功能受到损害,严 重时会造成事故。因此必须对太空飞行器的安装导线绝缘的逸气性加以限制。美 国航空航天局(NASA)规定太空飞行器的安装导线绝缘按ASTME 595真空 环境中逸气引起的总质量损失和收集到的冷凝的易挥发物质试验方法标准进行 试验时，其总质量损失TML不应大于1.00%,收集到的冷凝的易挥发物质CVCM 不应大于0.10%。下面摘译介绍ASTM E 595关于TML和CVCM的测定方法， 供有关方参考。二、ASTM E 595的有关规定(摘译)3.术语3.1.1 收 集 到 的 冷 凝 的 易 挥 发 物 质 ( collected volatile condensa
3、ble material) ,CVCM-在规定的时间内在维持在规定的恒定温度下的收集器上冷凝 的从试品逸出的物质的量。 CVCM 表示原始试品质量的百分比，由从测定收集 器板试验前后的质量差而得的冷凝质量计算而得。3.1.2总质量损失(total mass loss) ,TML-在规定的时间内从在维持在规定的恒 定温度和操作压力下的试品逸出的物质的总质量。 TML 由试品试验前后测量而 得的质量计算而得，表示试品原始质量的百分比。4.试验方法概要4.2试品在称重过的预先成型的脱脂的容器(试验舟)中暴露在23C和50%相 对湿度的环境下24 h。暴露后，试验舟和试品一起称重并放入试验设备一部分
4、的铜加热排的一个试品室中。铜加热排能容纳若干同时试验的试品。然后将放有 加热排和试验设备其他部分的真空室密封并抽真空至至少7 X 10-3Pa(5 X10-5torr)。用加热排升高试品室的温度到125C。这使被加热试品的蒸汽从试品 室的小孔流出来。一部分蒸汽进入收集器室在预先称重的温度独立控制的温度保 持在25C的镀铬的收集器板上冷凝。每个试品室有相应的收集器室，该收集器 室与别的收集器室由间隔的隔离板隔离开来以防交叉污染。 24 h 后冷却试验设 备，用干燥的惰性气体增压真空室。称重试品和收集器板。由这些结果和试品在 真空暴露前的质量可得到TML百分比和CVCM百分比。通常，报告的值是由同
5、一 材料的三个样品得到的百分比的平均值。4.4 每次试验随机选取二个或三个加热器排中的空的试品室和冷排中的收集器 板作为对照标准(controls)以保证在每次试验后遵循一致的清冼程序。4.5典型的试验设备有24个试品室和24个附带的收集器板，这样每次进行上 述操作试验时就可试验若干不同类型的试品。其中三个试品室作为对照标准而另 外每三个试品室用于每一类型的受试材料。4.6 试验设备可取任何方向只要保持图 1所示的布置，样品不从试品架落下， 出气孔不被堵塞即可。图 2 和表 1 注给出了关键部件的尺寸，这样为此试验目的 制造的设备能提供一致的和可比较的结果。笔者注：本文省略了图2 和表1。冷却
6、板 收集器室收集器板盖板试品室 铜加热器排分隔板图 1 试验设备关键部位图解(图 2 的 A-A1 剖面)6. 设备6.1 用于测定 TMS 和 CVCM 典型设备包括两个电阻加热铜排。通常，每个铜排长 650 mm(25.5 in.),具有25 mm(1 in.)方形截面并包括12个试品室。每个试品 室的打开部分允许试品蒸汽穿过小孔到达收集器室，在收集器室蒸汽冲击在整个 试验过程中保持25C的可移动的镀铬的收集器板上。(见图1和图2)设备布置 的变动是可以接受的，只要关键尺寸保持如表 1 所示。6.2典型的情况是，有24个试品室在24 h真空操作时用于试验；其中3个为 对照标准。试验设备安装
7、在一个真空系统的基板上，该真空系统处在一个直径为 260 mm(10 in.)的真空罩中，试验设备安放在一个专门的相配的直通的环上并为 基板所支撑。6.3 对真空室系统的操作和任何提升真空罩的手段进行自动控制。安装在铜排 中的加热元件的电力供应由一个调压器通过温度控制器控制。具有电子冰点参考 端反馈的纪录器能用来遥控加热器排的温度。一个使用适当流体的热交换器用来 保持收集器板在试验中温度为25 C 。6.4 推荐真空室系统包括一个自动操纵装置以防止在操作不当时在电力供应事 故或冷却流体供应事故中损坏。必须小心防止油从真空泵或扩散泵反串到真空 室。6.5 控制器的热电偶应用机械方法固定在加热排或
8、加热环上以防止热电偶随时 松脱。样品加热器小孔和收集器板对准和定期校准必不可少。确定对准与平准的 好方法是在每一个样品室中用相同的材料进行。7. 试品7.1成品(例如，弹性体、硬件和结构件)切成1.5-3.0-mm(l/16-l/8 in.)小 块放入试品舟中。大约10X6X12 mm(3/8X1/4X1/2 in.)的试品舟是适用的。7.5 200mg级的最小试品质量是必需的。如试品量较小，则测量的精度将受损。7.6 在试品制造的任何阶段试品不被污染是绝对重要的。最重要的是，试品材 料不应用裸手处理，因为人体皮肤的油脂会蒸发和冷凝，这将引起错误的 TML 和 CVCM 结果。7.7下列试品处
9、理程序推荐用来控制污染：7.7.1 在全部试品准备阶段戴上合适的手套和指套。7.7.2 假定所有事先准备的材料在接收条件下是被污染的因而必须进行清冼。7.7.3 使用与试品材料不会反应的并且不会残留的清冼溶剂。7.7.4 可能时，在准备试品时去掉材料的外表面。可用一把清洁的刀片来削掉 橡皮、泡沫材料和其他软的材料的外表面。较硬的材料的外表面可用清洁的钻石 锯子除去。可用一个清洁的钻石钻头来从被怀疑被污染的材料中部除去试品材 料。8. 试验程序8.1 称量准备好的铝箔试验舟，将其放入使用硅胶干燥剂的玻璃干燥器中的储 藏杯中。8.2 称量准备好的收集器并将它安装到冷却板容器中。8.3加试品(100
10、-300mg)到试验舟中，在50%的相对湿度和23C下处理最少 24 h。8.4用具有1g灵敏度的天平称量处理好的试品。8.5 将试品和试验舟放入微型挥发冷凝系统的加热排的试品室中。注:在8.5 所述的操作前，铜加热器排、分隔板和冷却板应进行清冼，准备试品舟和收集 器板放入。8.6 将各别的盖板安装到每一个试品室的进口。8.7 密闭真空系统，用适当的操作程序在 1min 内抽真空至 7 X 10-3Pa (5 X 10-5torr) 或更低。8.8 在抽空的第一小时内控制收集器板温度达到 25C。8.9当7X 10-3Pa(5 X 10-5torr)的压力达到时，加热加热器排并调节调压器以在
11、60 min内升高加热器排温度到125C。温度控制器应保持加热器排温度在125C。8.10保持收集器板温度在25Co8.11 保持加热器排温度在 125C24 h， 然后关闭抽空系统的高真空阀门并关闭 加热器排电流。8.12打开通风阀反充表压范围为10-30kPa(2-4 psi)清洁的干燥氮气以快速冷 却加热器排。8.13让加热器排充分冷却以方便试验操作(通常2 h达到50C)。然后关闭收 集器板热交换器，用清洁的干燥氮气使真空室恢复到正常压力，打开真空室。8.14直接将带有试品的铝舟和各别的收集器板储藏在干燥器(使用活性硅胶干 燥剂)中。在试品被冷却到大约室温后，但不超过 1/2 h， 从
12、干燥器移出试品， 并在其从干燥器移出2 min内称重每一个试品。对照标准的收集器板用来发现是 否存在交叉污染和试验技术是否符合要求。对照标准大于20g的质量损失通常 是由于收集器板准备和清冼马虎所致。大于50g的质量增加表示清冼马虎、加热器组合烘干马虎、存在交叉污染或真空技术不符合要求。任何50 “g (100 mg 的对照标准的质量的 0.05)的变化或更大的变化发生时应对试验技术加以注 意，对其进行检查或改进。9. 计算初始质量， g最终质量， gS+BIIS+BFIBIBIS+B ) - B= SIIII( S+B ) - B= SFIIFL= S- SFI L/S =TML9.1 TM
13、L 计算如下： 试品和试验舟 试验舟 仅试品 质量差或质量损失9.1.1计算TML时考虑对照标准的试验舟质量的变化可对TML进行修正。此修 正是推荐性的不是必需的，除非如 8.14所述发生过分的质量变化。9.2 CVCM计算如下：(C/S )X100=%CVCM其中： 0 IC二冷凝物的质量，g二C-C ；0 F IC二收集器板初始质量,g；C1 =收集器板和冷凝物的最终质量,g ；和FS二试品初始质量,g.1 9.2.1计算CVCM时考虑对照标准的收集器板质量的变化可对CVCM进行修正。 此修正是推荐性的不是必需的，除非如8.14所述发生过分的质量变化。C=C -CS CF CI其中：C =对照标准收集器板质量变化,g；SC =对照标准收集器板最终质量,g ；和CFC二对照标准收集器板初始质量,g.CI
