[发明专利]一种纳米改性的高空浮空器的囊体材料及其制备方法

说明书

本发明属于航空航天材料领域，具体涉及一种纳米改性的高空浮空器的囊体材料及其制备方法。本发明所述囊体材料包括阻隔耐候膜层、纳米改性胶液层、力学结构层和纳米改性焊接胶液层，力学结构层的一面通过纳米改性胶液层与阻隔耐候膜层相连接，力学结构层的另一面与纳米改性焊接胶液层相连接，力学结构层为PBO高强纤维平纹编织布，纳米改性焊接胶液层为加入纳米材料的聚氨酯热熔胶。本发明的有益效果是实现了囊体材料强度高、质量轻、氦气渗透率低和耐候性好、阻挡囊体白天飞行时对太阳光能的吸收性能强等综合性能，制备方法易于操作和控制。

技术领域

本发明属于航空航天材料领域，具体涉及一种纳米改性的高空浮空器的囊体材料及其制备方法。

背景技术

高空浮空器是一种含推进装置、可控制飞行、依靠静升力驻空工作的新型近空间多功能飞行平台，工作高度海拔约20Km。浮空器的飞行特点决定了其在军事侦察、空间预警、通信中继和空间探测等领域具有广阔的应用前景，因而广受各国科学工作者青睐。然而浮空器的高空工作环境十分严酷：温度低、昼夜温差大；大气密度低；紫外线辐射、臭氧作用强烈。在此种环境下工作，首先要求蒙皮材料具有极低的面密度，过高的材料面密度使浮空器的静升力极大的丧失，难以升到平流层高度；为了抵抗强紫外线辐射和臭氧氧化，要求蒙皮材料具有良好的耐候性；浮空器内部温度不断变化，造成蒙皮内外压差增大，对长航时浮空器而言，克服温度变化引起的压差尤为重要；浮空器多采用氦气作为浮升气体，长期驻空的工作特性要求蒙皮材料必须具有极佳的阻氦气渗漏性；由于浮空器在其服役过程中蒙皮内外存在压差因此蒙皮材料必须具有足够的力学性能；同时为保持浮空器外形还需要蒙皮材料具备优良的抗蠕变性能、缝合工艺性及易于修补的特性。高空浮空器的蒙皮材料为了满足上述综合性能要求，通常采用多层复合结构，已经披露的主要为由耐候层、承力层、阻隔层和焊接层依次胶接复合的多层结构。

发明专利申请公布号CN103692737公开了一种高空浮空器的蒙皮材料及其制备方法。蒙皮材料是一种由耐侯层、双层单面镀铝高阻隔膜、承力层、焊接层胶结复合而成的高阻隔、高强度、低面密度材料。所述高空浮空器蒙皮材料的耐侯层具有高耐候性；双层单面镀铝高阻隔膜实现材料的高阻隔性和对太阳光谱低的吸收发射比，有效地阻挡可见光对蒙皮材料的破坏作用；芳族聚酯纤维织物层作为承力层，复合后实现蒙皮材料好的力学性能；通过焊接层的高频焊接功能实现浮空器的加工成型。该发明的缺点是综合性能需进一步提高。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种纳米改性的高空浮空器的囊体材料，包括阻隔耐候膜层、纳米改性胶液层、力学结构层和纳米改性焊接胶液层，力学结构层的一面通过纳米改性胶液层与阻隔耐候膜层相连接，力学结构层的另一面与纳米改性焊接胶液层相连接，力学结构层为PBO高强纤维平纹编织布，纳米改性焊接胶液层为加入纳米材料的聚氨酯热熔胶。

所述阻隔耐候膜层为经过PVDF涂层处理的单层双面镀铝TPU膜，厚度为10～20μm。

所述纳米改性胶液层为加入纳米材料的聚氨酯胶液，纳米材料的添加量为0.5％-1％。

所述PBO高强纤维平纹编织布的横根数与纵根数相等，各为10-15根/cm。

阻隔耐候层通过干法覆膜工艺敷合到PBO高强纤维平纹编织布，纳米改性胶液层通过辊涂的方式转移到PBO高强纤维平纹编织布上。

所述纳米改性焊接胶液层厚度为10-20μm。

本发明所述囊体材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：通过覆膜机对单层双面镀铝TPU膜进行胶接复合，经电晕后，均匀涂布纳米改性的聚氨酯胶液后，与经电晕后的PBO高强纤维平纹编织布贴合，复合完毕后，收卷，在80℃～100℃温度下熟化24小时，得到熟化完全的复合布；

步骤二：将步骤一得到的复合布表面刮涂加入纳米材料的聚氨酯热熔胶，经过长烘道烘干之后贴合离型膜，并收卷熟化，得到所述囊体材料。