[发明专利]一种防细土和水逃逸的致密芳纶纤维取芯软袋的制备方法

说明书

一种防细土和水逃逸的致密芳纶纤维取芯软袋的制备方法，目的是要解决目前芳纶月壤取芯软袋孔隙率过大，细土易于流失和冻土中水分难以保存的技术难题。具体步骤为：编织直径在15‑30mm，长度在500‑5000mm的芳纶取芯软袋基底。采用化学裂解法制备同质的直径在10‑15nm，长度在1μm的纳米芳纶纤维。将纳米芳纶纤维均匀的涂覆在取芯软袋表面，弥补并填充粗纤维取芯软袋孔径过大的缺陷，最终制备得到性能均一、结构致密且为同质的芳纶纤维/纳米芳纶纤维复合取芯软袋。本发明实现了纳米芳纶纤维与芳纶纤维两者之间的有效复合，利用纳米芳纶纤维结构致密，孔隙率极小的特点。

技术领域

本发明属于月壤采集用取芯软袋制备技术领域，具体涉及一种防细土和水逃逸的致密芳纶纤维取芯软袋的制备方法。

背景技术

2020年我国嫦娥5号探测器顺利完成了对月球月壤的采集、包裹、收取任务并开展月壤成份的研究，该次任务对我国探月工程项目以及对月球内部月壤成份的研究意义重大。与此同时，该次发射任务的成功，也表明我国在探月工程初期定下的“绕”“落”“回”三步走任务圆满的完成。接下来，我国将开始规划并执行月球四期探测任务，计划于2021-2030年针对月球南极执行3次无人探测任务，以增进对月球的了解，加强技术储备，希望在月球南极建成“月球科研站”基本型，作为人类地外天体开发活动标志性的重大工程，推动国际月球大科学计划，成为全人类太空开发的重要共享平台。在下一阶段探月工作任务当中，月球极区的资源，特别是水资源的分布及其存在形式是月球探测的重要科学目标之一，探寻水的存在对月球科研站的建立以及后续深空探测任务具有重大意义。按照现有论证规划，“探月四期”工程第1次任务将对月球南极进行物质成分就位探测普查，特别是将选取永久阴影区内部作为探测区域，验证水资源存在于月球的科学推测。“探月四期”第2次任务将对月球极区进行样品采集并带回地球用于科学研究，作业方式拟继承“探月三期”“嫦娥5号”，并在现有技术状态基础上针对极区低温环境复杂对象等特征对产品进行适应性改进。上述两次工程任务，都需要开展针对月球极区的采样技术研究。但是目前我国在探月三期任务所采用纤维编织取芯软袋却很难满足探月四期任务需求，主要原因在于目前所制备的纤维取芯软袋孔隙率过大，钻取包覆的冻土，在高真空、高低温变化且长时间返回途中微量的水分很难得到保存，会导致对月球极区月壤含量的准确判断存在较大误差。为了解决该技术难题，大量的研究团队利用耐高温树脂来添覆取芯软袋之间的空隙，将取芯纤维软袋致密化，防止水分的逃逸。但是随着研究的深入，采用该方式制备的复合纤维取芯软袋的缺陷逐渐显露。首先，涂覆树脂后复合纤维取芯软袋的柔韧性能降低，这对于取芯软袋翻折包覆月壤极为不利，将使钻取过程变的异常困难。其次，目前已知树脂材料很难克服外太空的严苛环境，在高紫外辐照、高低温交替变化环境下，所涂覆树脂极易降解并污染月壤。因此，开发出一种结构致密且性能优异稳定的复合取芯软袋是目前亟需解决的关键性问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前纤维取芯软袋由于孔隙率过大，对细土以及水分难以保存的缺陷，提供一种防细土和水逃逸的致密芳纶纤维取芯软袋的制备方法，本发明首次利用直径在10-20nm纳米芳纶纤维填补传统芳纶纤维取芯软袋的空隙，进而为我国探月工程项目提供技术储存以及服务。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种防细土和水逃逸的致密芳纶纤维取芯软袋的制备方法，所述方法具体步骤为：

步骤一：一体化芳纶取芯软袋的制备

将含有100-300根的直径在10-12μm的高性能纤维经纱首先进行加捻整经处理，然后采用织机平纹织出筒状柔性织物，再进行整齐切断码边，得到直径均一，长度均一的取芯软袋；

步骤二：纳米芳纶纤维的制备

将芳纶纤维均匀分散在二甲基亚砜溶液(纯度99.99％)当中，然后加入氢氧化钾颗粒，混合均匀后，100-1000r/min搅拌1周时间，待芳纶纤维全部溶解，得到纳米芳纶纤维溶液；

步骤三：同质芳纶纤维/纳米芳纶复合取芯软袋的制备