[发明专利]一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法

说明书

一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，本发明的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。高温化学合成苯并唑类，聚苯撑吡啶并双咪唑聚合物。将PIPD聚合物均匀的涂覆在取芯软袋表面，利用PIPD分子链上的活性官能团与芳纶纤维表面之间强的氢键以及分子链之间的相互作用，弥补并均匀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/PIPD复合取芯软袋。本发明在保持原有性能的基础上，进一步增强复合取芯软袋的功能，方法简单，效果明显。

技术领域

本发明属于月壤采集用取芯软袋制备技术领域，具体涉及一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法。

背景技术

美国航天局通过利用废弃探测器撞击月球极区地带，证实在月球极区可能存在以固态冰形式存在的水。若确实存在固态水，这对于日后在月球表面建造空间站，满足人类在其小规模的生存成为了可能并提供强力的支撑。目前，我国也正在积极开展针对月球南极极区的探月四期工程论证，将探索月球极区物质组成、资源分布及存在形式作为后续月球探测的重要科学目标，拟对月球极区开展采样原位探测和采样返回探测。其中，对极区地带极有可能存在冻土形式的含水月壤或水冰的探测与取回，作为最重要的研究目标。但是，由于外太空的严苛环境以及复杂的采取过程，其中包括月面地形复杂、高真空、低重力、强粒子辐照及昼夜温差大等特点，这对月壤的包覆储存提出了新的技术要求。除此之外，在成功收取月壤完成月面工作之后，探测器还需要经历月面上升、月地转移、再入地轨道等多个阶段，全过程需要几十天。同时伴随着强辐射、高真空等严苛环境，这使得收取的月壤样品内部极少部分水冰极易挥发而逃逸，无法获得准确数据，从而影响探月工程整体进程。在探月3期嫦娥5号任务当中，我国首次利用高性能有机纤维编制的软袋实现了对月球月壤的采集，包覆以及收取，并成功返回地球。但是，截至目前探月三期所使用的纤维软袋却很难在探月4期工程配合探测器进行使用，主要的原因在于芳纶纤维软袋孔径并不能满足采样所需的要求。目前，芳纶纤维主要通过干喷湿纺技术制备，纤维直径一般在十几微米左右，而采用该纤维编织的取芯软袋的孔径过大，所包含的水冰极易逃逸。因此基于探月三期所使用的纤维软袋并使其致密化，成为了所需解决的首要关键问题。目前，采用树脂添覆方式使取芯软袋致密化是最为常用的方式，但是目前遇到的最大困难是大部分树脂材料很难克服外太空的强辐射、高低温环境变化的严苛条件，所制备的复合取芯软袋很难满足所需性能的要求。

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，提供一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，本发明首次利用高性能PIPD聚合物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：

一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，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根-300根直径在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，在进行整齐切断码边，得到直径均一，长度均一的取芯软袋；

步骤二：PIPD聚合物的制备

在多聚磷酸溶液中，PIPD聚合物利用单体2，3，5，6-四氨基吡啶与2，5-二羟基对苯二甲酸采用传统熔融缩聚方法高温缩聚制备得到，反应过程中添加五氧化二磷作为干燥剂；所述多聚磷酸体系的浓度为82wt％-86wt％，2，5-二羟基对苯二甲酸所加的摩尔含量比另一种单体过量2-3％左右；

步骤三：同质芳纶纤维/PIPD聚合物复合取芯软袋的制备