CN101905557A - 超轻耐候高强平流层蒙皮材料 - Google Patents
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Abstract
超轻耐候高强平流层蒙皮材料，它涉及一种蒙皮材料。本发明提供了一种具有高强度和耐候性能的超轻平流层蒙皮材料。超轻平流层蒙皮材料从外至内由耐候层、承力层、阻隔层和热封层组成。发明承力层选用超高强度的Vectran纤维200丹尼尔平纹织物，强度约为普通聚酯的6倍，且质轻，重量54g/m2，厚度为0.16mm。制备得到的平流层蒙皮材料质量超轻。
Description
技术领域
本发明涉及一种蒙皮材料。
背景技术
平流层飞艇是一种新型空中平台，在导弹防御、反恐、通信、遥感、空间观测和大气测量等方面都有极大的应用价值。近年来，国际上非常重视平流层飞艇的发展，而蒙皮材料则成为这一发展过程中的一个重大技术关键。平流层区域空气稀薄，大约是地表空气密度的1/14，如果材料面密度过高，会使飞艇的净浮力极大丧失，难以升到平流层高度，因此要求平流层蒙皮材料质量要轻。另外，平流层环境的臭氧浓度很高，紫外线辐射强，臭氧具有很强的氧化能力，对材料的腐蚀作用很强，紫外线的辐射会使材料变脆，容易断裂，而且平流层昼夜温差大，最低温度可以达到-55℃，这些又要求蒙皮材料具有良好的耐候性。同时蒙皮材料要承受很大的内外压差，也要经受低空大气所形成的强风等的影响，极大提高了对蒙皮材料的强度要求，而且现代大型平流层飞艇体积庞大，再加上成吨的载荷重量，没有足够的机械强度，飞艇很难保证其飞行可靠性。为实现平流层飞艇的顺利升空和有效工作，各国都在寻求相应的解决办法，依托各自先进的材料技术，不断改进和研制新的蒙皮材料。
发明内容
[0003] 本发明的目的是为了提供一种具有高强度和耐候性能的超轻平流层蒙皮材料。
本发明超轻耐候高强平流层蒙皮材料从外至内由耐候层、承力层、阻隔层和热封层组成，耐候层厚度为15μm～25μm，承力层厚度为0.16mm，阻隔层厚度为15μm，热封层厚度为15μm；所述耐候层材料为添加纳米TiO2的聚氨酯薄膜或聚氟乙烯薄膜；所述承力层材料为Vectran纤维200丹尼尔平纹织物，编织密度为28×28根/inch，重量54 g/m2；所述阻隔层材料为EVOH薄膜；所述热封层材料为聚氨酯薄膜。
本发明所述超轻耐候高强平流层蒙皮材料的耐候层设置在蒙皮材料的最外层，要求能抵抗苛刻的平流层环境，以保护内层材料的使用寿命，耐候层材料应选择对外界环境具有良好适应性和抗老化性的薄膜材料，本发明选用材料为添加纳米TiO2的聚氨酯薄膜、聚氟乙烯薄膜。承力层采用高强度纤维织物构成，几乎承受蒙皮材料的全部强力，该层材料的合理选择是实现超轻质量和高强度性能的关键，本发明选用材料为Vectran有机纤维织物。阻隔层的作用是阻止浮升气体氦气的渗漏，本发明选用材料为EVOH薄膜。热封层位于蒙皮材料内表面，除热合作用外，也可起到保护和阻隔作用，本发明选用材料为聚氨酯薄膜。
本发明具有以下有益效果：一、本发明的承力层选用超高强度的Vectran纤维200丹尼尔平纹织物，织物编织密度为28×28根/inch，重量54g/m2，厚度为0.16mm，在满足高强度要求的同时质量超轻，因此制备得到的平流层蒙皮材料质量超轻。二、本发明的耐候层选用添加纳米TiO2的聚氨酯薄膜或聚氟乙烯薄膜，两者具有优异的耐候性能，因此制备得到的平流层蒙皮材料耐候性好。
具体实施方式
具体实施方式一：超轻耐候高强平流层蒙皮材料从外至内由耐候层、承力层、阻隔层和热封层组成，耐候层厚度为15μm～25μm，承力层厚度为0.16mm，阻隔层厚度为15μm，热封层厚度为15μm。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述耐候层材料为添加纳米TiO2的聚氨酯薄膜或聚氟乙烯薄膜。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述承力层材料为Vectran纤维200丹尼尔平纹织物，编织密度为28×28根/inch，重量54 g/m2。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述阻隔层材料为EVOH薄膜。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述热封层材料为聚氨酯薄膜。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式中超轻耐候高强平流层蒙皮材料从外至内由耐候层、承力层、阻隔层和热封层组成，耐候层厚度为15μm，承力层厚度为0.16mm，阻隔层厚度为15μm，热封层厚度为15μm；所述耐候层材料为添加纳米TiO2的聚氨酯薄膜；所述承力层材料为Vectran纤维200丹尼尔平纹织物；所述阻隔层材料为EVOH薄膜；所述热封层材料为聚氨酯薄膜。
本实施方式中的纳米TiO2的聚氨酯薄膜，是在聚氨酯薄膜成型过程中加入粒径为纳米级(1～100 nm)的金红石型TiO2制得的，由于纳米粒子分散均匀，TiO2对紫外线的吸收作用可以充分发挥，所以抗老化效果好；承力层选用超高强度的Vectran纤维200丹尼尔平纹织物，强度约为普通聚酯的6倍，且质轻，不吸收水分，低温特性强，考虑到既要满足高强度要求，又要满足超轻要求，经过计算，制备的承力层Vectran纤维200丹尼尔平纹织物的织物编织密度为28×28根/inch，重量54 g/m2，厚度为0.16mm；阻隔层选用高阻隔性的EVOH薄膜，厚度为15 μm；热封层选用厚度为15 μm的聚氨酯薄膜。
本实施方式中耐候层的聚氨酯薄膜与承力层的Vectran纤维200丹尼尔平纹织物、阻隔层的EVOH薄膜与热封层的聚氨酯薄膜均采用热合方式粘接；承力层的Vectran纤维与阻隔层的EVOH薄膜采用聚氨酯胶黏剂粘接；耐候层与热封层内的聚氨酯薄膜均可双面热合。
由本实施方式制成的蒙皮材料具有超轻质量和高强度，具体性能数据如下：
将本实施方式的超轻耐候高强平流层蒙皮材料在类似平流层环境的压力、臭氧和高低温交变条件下，分别对蒙皮材料进行地面模拟实验，结果显示：在2000Pa条件下，240h低压处理前后，蒙皮材料表面官能团与拉伸强度无明显变化，表面粗糙度有所增加；在41~42℃，臭氧浓度600pphm的条件下，144h臭氧处理前后，蒙皮材料表面官能团无明显变化，表面粗糙度明显增大，拉伸强度下降19.3%；在-65~75℃、每4h循环一次的条件下，240h高低温交变处理前后，蒙皮材料表面官能团与拉伸强度无明显变化，表面粗糙度有所增加。从以上结果可以看出，本实施方式制备的蒙皮材料耐候性良好。
具体实施方式七：本实施方式中超轻耐候高强平流层蒙皮材料从外至内由耐候层、承力层、阻隔层和热封层组成，耐候层厚度为25μm，承力层厚度为0.16mm，阻隔层厚度为15μm，热封层厚度为15μm；所述耐候层材料为聚氟乙烯薄膜；所述承力层材料为Vectran纤维200丹尼尔平纹织物；所述阻隔层材料为EVOH薄膜；所述热封层材料为聚氨酯薄膜。
本实施方式中耐候层选用厚度为25 μm的杜邦公司生产的白色Tedlar聚氟乙烯薄膜，加速老化试验证明其使用寿命可达20年之久；承力层选用超高强度的Vectran纤维200丹尼尔平纹织物，强度约为普通聚酯的6倍，且质轻，不吸收水分，低温特性强，考虑到既要满足高强度要求，又要满足超轻要求，经过计算，制备的承力层织物编织密度为28×28根/inch，重量54 g/m2，厚度为0.16mm；阻隔层选用高阻隔性的EVOH薄膜，厚度为15 μm；热封层选用厚度为15 μm的聚氨酯薄膜。
本实施方式中耐候层的聚氟乙烯薄膜与承力层的Vectran纤维200丹尼尔平纹织物、承力层的Vectran纤维与阻隔层的EVOH薄膜均采用聚氨酯胶黏剂粘接；阻隔层的EVOH薄膜与热封层的聚氨酯薄膜采用热合方式粘接；热封层的聚氨酯薄膜可双面热合。
由本实施方式制成的蒙皮材料具有超轻质量和高强度，具体性能数据如下：
将本实施方式的超轻耐候高强平流层蒙皮材料在类似平流层环境的压力、臭氧和高低温交变条件下，分别对蒙皮材料进行地面模拟实验，结果显示：在2000Pa条件下，240h低压处理前后，蒙皮材料表面官能团与拉伸强度无明显变化，表面粗糙度有所增加；在41~42℃，臭氧浓度600pphm下，144h臭氧处理前后，蒙皮材料表面官能团无明显变化，表面粗糙度明显增大；在-65~75℃、每4h循环一次的条件下，240h高低温交变处理前后，蒙皮材料表面官能团与拉伸强度无明显变化，表面粗糙度有所增加。从以上结果可以看出，本实施方式制备的蒙皮材料耐候性良好。
Claims (5)
1.超轻耐候高强平流层蒙皮材料，其特征在于超轻耐候高强平流层蒙皮材料从外至内由耐候层、承力层、阻隔层和热封层组成，耐候层厚度为15μm～25μm，承力层厚度为0.16mm，阻隔层厚度为15μm，热封层厚度为15μm。
2.根据权利要求1所述超轻耐候高强平流层蒙皮材料，其特征在于所述耐候层材料为添加纳米TiO2的聚氨酯薄膜或聚氟乙烯薄膜。
3.根据权利要求1所述超轻耐候高强平流层蒙皮材料，其特征在于所述承力层材料为Vectran纤维200丹尼尔平纹织物，编织密度为28×28根/inch，重量54 g/m2。
4.根据权利要求1所述超轻耐候高强平流层蒙皮材料，其特征在于所述阻隔层材料为EVOH薄膜。
5.根据权利要求1所述超轻耐候高强平流层蒙皮材料，其特征在于所述热封层材料为聚氨酯薄膜。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20101208 |