[发明专利]一种平流层飞艇用柔性蒙皮材料及其制备方法

说明书

本发明属于临近空间飞艇技术领域，公开了一种平流层飞艇用柔性蒙皮材料及其制备方法，包括多层结构，所述多层结构从上至下依次包括第一多层复合膜、第一粘结层、承力层、第二粘结层和第二多层复合膜，所述第一多层复合膜与承力层之间通过第一粘结层粘接，所述承力层与第二多层复合膜之间通过第二粘结层粘接。本方案采用多层共挤技术(流延或吹膜)，制备高性能含氟树脂的多层复合膜，实现了防护层与阻隔层一体化的目标，降低了蒙皮材料的面密度，提高蒙皮材料的综合性能，以更有效地提高与承力层、粘结层之间的面结合能，从而使蒙皮材料满足高阻氦和高强度的同时，兼具低面密度和高抗撕裂性能，进而使平流层飞艇的高空服役寿命更长。

技术领域

本发明涉及临近空间飞艇领域，更具体地说，涉及一种平流层飞艇用柔性蒙皮材料及其制备方法。

背景技术

由于飞艇在严酷环境条件下工作，对蒙皮材料的性能提出了很高的要求，一般要求有高强度、高比强度(强度与面密度之比)、高模量、高比刚度(模量与密度之比)，抗老化力强，抗撕裂、抗氦渗透和低蠕变特性。其中蒙皮材料的高强度决定了飞艇可以达到的最大直径；高比强度可以减少因材料重力造成的浮力损失，从而可以达到平流层高度；高比刚度可以使飞艇变形小，蠕变小，从而延长在低气压环境中的使用寿命，同时蒙皮材料的耐候性和阻氦性对蒙皮材料性能也很重要。

现有的柔性蒙皮材料主要包含：防护层、阻隔层、粘结层、承力层、焊接层等，需多层复合或涂布多层复合，复合次数多，工艺复杂，工艺稳定性与可控性降差，且多层复合的蒙皮材料面密度大，降低蒙皮材料面密度艰难，耐环境性能差，经紫外、高低温等后，材料力学、热封、气体阻隔性能均下降或失效，另外蒙皮材料大多采用进口原材料，原料受控。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种平流层飞艇用柔性蒙皮材料及其制备方法。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种平流层飞艇用柔性蒙皮材料，包括多层结构，所述多层结构从上至下依次包括第一多层复合膜、第一粘结层、承力层、第二粘结层和第二多层复合膜，所述第一多层复合膜与承力层之间通过第一粘结层粘接，所述承力层与第二多层复合膜之间通过第二粘结层粘接，所述第一多层复合膜和第二多层复合膜包括防护层和阻隔层，所述第一多层复合膜由防护层与阻隔层一体化复合构成。

作为本发明进一步的方案：所述防护层材料为氟树脂或改性氟树脂，包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)中的一种或几种的混合物或改性聚合物，其中应用的改性剂包括，紫外线屏蔽剂、抗氧剂、抗静电剂和交联剂其中一种或几种；

所述阻隔层为未改性或改性材料，包括包括乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯醇树脂(PVA)、尼龙(PA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)塑料中的一种或几种的混合物或经改性后的聚合物。

作为本发明进一步的方案：所述承力层的材料为碳纤维、芳纶Ⅱ(Kevlar) 纤维、芳纶Ⅲ(对位芳杂环共聚酰胺纤维)、液晶纤维(Vectran)、聚酰亚胺纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或多种，面密度为50～240g/m²。

作为本发明进一步的方案：所述第一粘结层和第二粘结层的材料均为环保型粘结剂，包括聚氨酯类粘结剂等，粘结力大于5N/cm。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种平流层飞艇用柔性蒙皮材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、第一多层复合膜、第二多层复合膜的制备：采用高性能氟树脂多层共挤技术(流延或吹膜)，将防护材料的氟树脂与阻隔材料的树脂经挤出机多层共挤，制备出外层为防护、内层为阻隔+高阻隔的多层薄膜结构，达到防护层与阻隔层一体化的效果，经表面电晕处理、双镜面镀铝，获得合格的薄膜；