專利名稱：超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒙皮材料。
背景技術(shù)：
平流層飛艇是一種新型空中平臺，在導(dǎo)彈防御、反恐、通信、遙感、空間觀測和大氣 測量等方面都有極大的應(yīng)用價值。近年來，國際上非常重視平流層飛艇的發(fā)展，而蒙皮材料 則成為這一發(fā)展過程中的一個重大技術(shù)關(guān)鍵。平流層區(qū)域空氣稀薄，大約是地表空氣密度 的1/14，如果材料面密度過高，會使飛艇的凈浮力極大喪失，難以升到平流層高度，因此要 求平流層蒙皮材料質(zhì)量要輕。另外，平流層環(huán)境的臭氧濃度很高，紫外線輻射強(qiáng)，臭氧具有 很強(qiáng)的氧化能力，對材料的腐蝕作用很強(qiáng)，紫外線的輻射會使材料變脆，容易斷裂，而且平 流層晝夜溫差大，最低溫度可以達(dá)到_55°C，這些又要求蒙皮材料具有良好的耐候性。同時 蒙皮材料要承受很大的內(nèi)外壓差，也要經(jīng)受低空大氣所形成的強(qiáng)風(fēng)等的影響，極大提高了 對蒙皮材料的強(qiáng)度要求，而且現(xiàn)代大型平流層飛艇體積龐大，再加上成噸的載荷重量，沒有 足夠的機(jī)械強(qiáng)度，飛艇很難保證其飛行可靠性。為實(shí)現(xiàn)平流層飛艇的順利升空和有效工作， 各國都在尋求相應(yīng)的解決辦法，依托各自先進(jìn)的材料技術(shù)，不斷改進(jìn)和研制新的蒙皮材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種具有高強(qiáng)度和耐候性能的超輕平流層蒙皮 材料。本發(fā)明超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料從外至內(nèi)由耐候?qū)?、承力層、阻隔層和熱?層組成，耐候?qū)雍穸葹?5 μ m 25 μ m，承力層厚度為0. 16mm,阻隔層厚度為15 μ m,熱封層 厚度為15 μ m;所述耐候?qū)硬牧蠟樘砑蛹{米TiO2的聚氨酯薄膜或聚氟乙烯薄膜；所述承力 層材料為Vectran纖維200丹尼爾平紋織物，編織密度為28X28根/inch，重量54 g/m2 ； 所述阻隔層材料為EVOH薄膜；所述熱封層材料為聚氨酯薄膜。本發(fā)明所述超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料的耐候?qū)釉O(shè)置在蒙皮材料的最外層，要 求能抵抗苛刻的平流層環(huán)境，以保護(hù)內(nèi)層材料的使用壽命，耐候?qū)硬牧蠎?yīng)選擇對外界環(huán)境 具有良好適應(yīng)性和抗老化性的薄膜材料，本發(fā)明選用材料為添加納米TiO2的聚氨酯薄膜、 聚氟乙烯薄膜。承力層采用高強(qiáng)度纖維織物構(gòu)成，幾乎承受蒙皮材料的全部強(qiáng)力，該層材料 的合理選擇是實(shí)現(xiàn)超輕質(zhì)量和高強(qiáng)度性能的關(guān)鍵，本發(fā)明選用材料為Vectran有機(jī)纖維織 物。阻隔層的作用是阻止浮升氣體氦氣的滲漏，本發(fā)明選用材料為EVOH薄膜。熱封層位 于蒙皮材料內(nèi)表面，除熱合作用外，也可起到保護(hù)和阻隔作用，本發(fā)明選用材料為聚氨酯薄 膜。本發(fā)明具有以下有益效果一、本發(fā)明的承力層選用超高強(qiáng)度的Vectran纖維200 丹尼爾平紋織物，織物編織密度為28X28根/inch，重量54g/m2，厚度為0. 16mm，在滿足高 強(qiáng)度要求的同時質(zhì)量超輕，因此制備得到的平流層蒙皮材料質(zhì)量超輕。二、本發(fā)明的耐候?qū)?選用添加納米TiO2的聚氨酯薄膜或聚氟乙烯薄膜，兩者具有優(yōu)異的耐候性能，因此制備得到的平流層蒙皮材料耐候性好。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式

一超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料從外至內(nèi)由耐候?qū)印⒊辛?、?隔層和熱封層組成，耐候?qū)雍穸葹?5 μ m 25 μ m，承力層厚度為0. 16mm,阻隔層厚度為 15 μ m，熱封層厚度為15 μ m。具體實(shí)施方式

二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

一不同的是所述耐候?qū)硬牧蠟樘砑?納米TiO2的聚氨酯薄膜或聚氟乙烯薄膜。其他與具體實(shí)施方式

一相同。具體實(shí)施方式

三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

一不同的是所述承力層材料為 Vectran纖維200丹尼爾平紋織物，編織密度為28X28根/inch，重量54 g/m2。其他與具 體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式

四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

一不同的是所述阻隔層材料為 EVOH薄膜。其他與具體實(shí)施方式

一相同。具體實(shí)施方式

五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

一不同的是所述熱封層材料為聚氨 酯薄膜。其他與具體實(shí)施方式

一相同。具體實(shí)施方式

六本實(shí)施方式中超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料從外至內(nèi)由耐候 層、承力層、阻隔層和熱封層組成，耐候?qū)雍穸葹?5μπι，承力層厚度為0. 16mm，阻隔層厚度 為15 μ m，熱封層厚度為15 μ m ；所述耐候?qū)硬牧蠟樘砑蛹{米TiO2的聚氨酯薄膜；所述承力 層材料為Vectran纖維200丹尼爾平紋織物；所述阻隔層材料為EVOH薄膜；所述熱封層材 料為聚氨酯薄膜。本實(shí)施方式中的納米TiO2的聚氨酯薄膜，是在聚氨酯薄膜成型過程中加入粒徑為 納米級(1 100 nm)的金紅石型TiO2制得的，由于納米粒子分散均勻，TiO2對紫外線的吸 收作用可以充分發(fā)揮，所以抗老化效果好；承力層選用超高強(qiáng)度的Vectran纖維200丹尼爾 平紋織物，強(qiáng)度約為普通聚酯的6倍，且質(zhì)輕，不吸收水分，低溫特性強(qiáng)，考慮到既要滿足高 強(qiáng)度要求，又要滿足超輕要求，經(jīng)過計算，制備的承力層Vectran纖維200丹尼爾平紋織物 的織物編織密度為28X28根/inch，重量54 g/m2，厚度為0. 16mm ；阻隔層選用高阻隔性的 EVOH薄膜，厚度為15 ym;熱封層選用厚度為15 ym的聚氨酯薄膜。本實(shí)施方式中耐候?qū)拥木郯滨ケ∧づc承力層的Vectran纖維200丹尼爾平紋織 物、阻隔層的EVOH薄膜與熱封層的聚氨酯薄膜均采用熱合方式粘接；承力層的Vectran纖 維與阻隔層的EVOH薄膜采用聚氨酯膠黏劑粘接；耐候?qū)优c熱封層內(nèi)的聚氨酯薄膜均可雙 面熱合。由本實(shí)施方式制成的蒙皮材料具有超輕質(zhì)量和高強(qiáng)度，具體性能數(shù)據(jù)如下
將本實(shí)施方式的超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料在類似平流層環(huán)境的壓力、臭氧和高 低溫交變條件下，分別對蒙皮材料進(jìn)行地面模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在2000Pa條件下，240h 低壓處理前后，蒙皮材料表面官能團(tuán)與拉伸強(qiáng)度無明顯變化，表面粗糙度有所增加；在 4廣42°C，臭氧濃度600pphm的條件下，144h臭氧處理前后，蒙皮材料表面官能團(tuán)無明顯變 化，表面粗糙度明顯增大，拉伸強(qiáng)度下降19. 3% ；在-65 75°C、每4h循環(huán)一次的條件下，240h 高低溫交變處理前后，蒙皮材料表面官能團(tuán)與拉伸強(qiáng)度無明顯變化，表面粗糙度有所增加。 從以上結(jié)果可以看出，本實(shí)施方式制備的蒙皮材料耐候性良好。具體實(shí)施方式

七本實(shí)施方式中超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料從外至內(nèi)由耐候 層、承力層、阻隔層和熱封層組成，耐候?qū)雍穸葹?5 μ m，承力層厚度為0. 16mm，阻隔層厚 度為15 μ m，熱封層厚度為15 μ m ；所述耐候?qū)硬牧蠟榫鄯蚁┍∧?；所述承力層材料?Vectran纖維200丹尼爾平紋織物；所述阻隔層材料為EVOH薄膜；所述熱封層材料為聚氨
酯薄膜。本實(shí)施方式中耐候?qū)舆x用厚度為25 μ m的杜邦公司生產(chǎn)的白色Tedlar聚氟乙烯 薄膜，加速老化試驗(yàn)證明其使用壽命可達(dá)20年之久；承力層選用超高強(qiáng)度的Vectran纖維 200丹尼爾平紋織物，強(qiáng)度約為普通聚酯的6倍，且質(zhì)輕，不吸收水分，低溫特性強(qiáng)，考慮到 既要滿足高強(qiáng)度要求，又要滿足超輕要求，經(jīng)過計算，制備的承力層織物編織密度為28 X 28 根/inch，重量54 g/m2，厚度為0. 16mm ；阻隔層選用高阻隔性的EVOH薄膜，厚度為15 μ m ； 熱封層選用厚度為15 μ m的聚氨酯薄膜。本實(shí)施方式中耐候?qū)拥木鄯蚁┍∧づc承力層的Vectran纖維200丹尼爾平紋織 物、承力層的Vectran纖維與阻隔層的EVOH薄膜均采用聚氨酯膠黏劑粘接；阻隔層的EVOH 薄膜與熱封層的聚氨酯薄膜采用熱合方式粘接；熱封層的聚氨酯薄膜可雙面熱合。由本實(shí)施方式制成的蒙皮材料具有超輕質(zhì)量和高強(qiáng)度，具體性能數(shù)據(jù)如下
將本實(shí)施方式的超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料在類似平流層環(huán)境的壓力、臭氧和高 低溫交變條件下，分別對蒙皮材料進(jìn)行地面模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在2000Pa條件下，240h 低壓處理前后，蒙皮材料表面官能團(tuán)與拉伸強(qiáng)度無明顯變化，表面粗糙度有所增加；在 4Γ42Γ，臭氧濃度600pphm下，144h臭氧處理前后，蒙皮材料表面官能團(tuán)無明顯變化，表面 粗糙度明顯增大；在-65 75°C、每4h循環(huán)一次的條件下，240h高低溫交變處理前后，蒙皮材 料表面官能團(tuán)與拉伸強(qiáng)度無明顯變化，表面粗糙度有所增加。從以上結(jié)果可以看出，本實(shí)施 方式制備的蒙皮材料耐候性良好。
權(quán)利要求
超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料，其特征在于超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料從外至內(nèi)由耐候?qū)?、承力層、阻隔層和熱封層組成，耐候?qū)雍穸葹?5μm～25μm，承力層厚度為0.16mm，阻隔層厚度為15μm，熱封層厚度為15μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料，其特征在于所述耐候?qū)硬牧蠟?添加納米TiO2的聚氨酯薄膜或聚氟乙烯薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料，其特征在于所述承力層材料為 Vectran纖維200丹尼爾平紋織物，編織密度為28X28根/inch，重量54 g/m2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料，其特征在于所述阻隔層材料為 EVOH薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料，其特征在于所述熱封層材料為聚氨酯薄膜。
全文摘要
超輕耐候高強(qiáng)平流層蒙皮材料，它涉及一種蒙皮材料。本發(fā)明提供了一種具有高強(qiáng)度和耐候性能的超輕平流層蒙皮材料。超輕平流層蒙皮材料從外至內(nèi)由耐候?qū)?、承力層、阻隔層和熱封層組成。發(fā)明承力層選用超高強(qiáng)度的Vectran纖維200丹尼爾平紋織物，強(qiáng)度約為普通聚酯的6倍，且質(zhì)輕，重量54g/m2，厚度為0.16mm。制備得到的平流層蒙皮材料質(zhì)量超輕。
文檔編號B32B27/08GK101905557SQ201010241130
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者劉宇艷, 劉羽熙, 譚惠豐, 韓春苗 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)