CN111590981A - 用于平流层飞艇的蒙皮材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了用于平流层飞艇的蒙皮材料及其制备方法。该蒙皮材料包括依次层叠设置的耐候层、阻隔层、粘合层、锚接层和承力层，其中，锚接层由等离子处理过的纳米氧化物杂化改性的水性粘合剂组成。本发明所提出的蒙皮材料，通过锚接层将粘接层与承力层复合到一起，且锚接层的表面经过等离子体改性，如此，锚接层可以更有效地提高承力层与粘合层之间的面结合能，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。

Description

用于平流层飞艇的蒙皮材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂覆材料技术领域，具体的，本发明涉及用于平流层飞艇的蒙皮材料及其制备方法。
背景技术
目前，平流层飞艇依靠高性能的蒙皮材料和程序自动化的控制及动力系统，已进入广泛的军事、民用等领域。由于飞艇长期在平流层这种特殊的环境中工作，昼夜温差大且空气稀薄，所以需要其蒙皮材料必须具有较低的面密度、极佳的氦气阻隔性能以及优异的力学强度。单一的材料结构无法高质量地完成飞艇的多项性能指标，现有的蒙皮材料结构一般包括支撑层、粘合层、阻氦层、粘合层和耐候层。
其中，高强纤维具有高比强度、高比弹性模量、良好的抗冲击性等优良的力学性能，而被用作蒙皮材料的承力层。但是，纤维的表面化学惰性大，与粘合层树脂的相互作用仅仅局限于较弱的次级原子力作用，而导致界面粘接性较差，从而无法保证在纤维破坏前均匀、有效地传递载荷，因此，改善承力层与粘合层界面结合状况是提高蒙皮材料整体力学性能的关键。
发明内容
本发明是基于发明人的下列发现而完成的：
本发明人在研究过程中，提出一种新的蒙皮材料结构，通过锚接层将承力层与粘接层复合到一起，且经过等离子体处理表面改性后的锚接层，可以更有效地提高承力层与粘合层之间的面结合能，从而使蒙皮材料的力学强度高、氦气渗透率低的同时，抗撕裂能力更优且质量更轻。
在本发明的第一方面，本发明提出了一种用于平流层飞艇的蒙皮材料。
根据本发明的实施例，所述蒙皮材料包括依次层叠设置的耐候层、阻隔层、粘合层、锚接层和承力层，其中，所述锚接层由等离子处理过的纳米氧化物杂化改性的水性粘合剂组成。
本发明实施例的蒙皮材料，通过锚接层将粘接层与承力层复合到一起，且锚接层的表面经过等离子体改性，如此，锚接层可以更有效地提高承力层与粘合层之间的面结合能，从而使蒙皮材料满足高阻氦性和高强度的同时，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。
另外，根据本发明上述实施例的蒙皮材料，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述水性粘合剂中纳米氧化硅的添加量为0.1～1wt.％。
根据本发明的实施例，形成所述耐候层的材料包括聚偏氟乙烯膜、乙烯-四氟乙烯共聚物膜和聚酰亚胺膜中的一种，且所述耐候层的厚度为10～30微米。
根据本发明的实施例，形成所述阻隔层的材料包括热固化后的0.5～15重量份的含羟基的水溶性聚合物、0.1～15重量份的纳米氧化物、0.01～2重量份的石墨烯和0.01～5重量份的有机硅氧烷类偶联剂，且所述阻隔层的厚度为0.1～3微米。
根据本发明的实施例，形成所述粘合层的材料包括聚氨酯粘合剂，且所述粘合层的厚度为10～30微米。
根据本发明的实施例，形成所述承力层的材料包括Vectran纤维、聚酰亚胺纤维、Kevlar纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种，且所述承力层的面密度为80～120g/m2。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种用于平流层飞艇的蒙皮材料的制备方法。
根据本发明的实施例，所述制备方法包括：(1)在电晕处理后的耐候层的表面，涂布形成阻隔层；(2)在所述阻隔层远离所述耐候层的表面，涂布形成粘合层；(3)在承力层的表面，涂布形成锚接层；(4)将所述锚接层远离所述承力层的表面与所述粘合层远离所述阻隔层的表面进行复合，以获得所述蒙皮材料。
采用本发明实施例的制备方法，通过锚接层将粘合层与承力层复合到一起，如此，可以获得高强度、高阻氦性、轻质且高抗撕裂的蒙皮材料，并且，制备工艺更简单且易于实现。
另外，根据本发明上述实施例的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，步骤(1)包括：(1-1)配制阻隔层涂布液，其中，所述阻隔层涂布液包括含羟基的水溶性聚合物、纳米氧化物、石墨烯、有机硅氧烷类偶联剂和溶剂；(1-2)将所述阻隔层涂布液涂布在所述耐候层的表面，并进行热固化形成阻隔层。
根据本发明的实施例，步骤(3)包括：(3-1)配制锚接层涂布液，其中，所述锚接层涂布液包括纳米氧化物、水性粘合剂、水性粘合剂固化剂和去离子水；(3-2)将所述锚接层涂布液涂布在承力层的表面，并进行干燥形成锚接层；(3-3)对所述锚接层远离所述承力层的表面进行等离子处理。
根据本发明的实施例，所述等离子处理的功率为0.1～2kW、时间为10～30s。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述的方面结合下面附图对实施例的描述进行解释，其中：
图1是本发明一个实施例的蒙皮材料的截面结构示意图；
图2是本发明一个实施例的蒙皮材料的制备方法的流程示意图。
附图标记
1 耐候层
2 阻隔层
3 粘合层
4 锚接层
5 承力层
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，本技术领域人员会理解，下面实施例旨在用于解释本发明，而不应视为对本发明的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于平流层飞艇的蒙皮材料。
根据本发明的实施例，参考图1，蒙皮材料包括依次层叠设置的耐候层1、阻隔层2、粘合层3、锚接层4和承力层5，其中，锚接层4是由等离子处理过的纳米氧化物杂化改性的水性粘合剂组成的。本发明的发明人在研究过程中发现，可以提高承力层5纤维与粘合层3树脂之间的界面粘结性能的方法主要有两种：第一种通过对纤维表面进行化学反应或紫外线等改性处理，但是反应条件过高或不可避免地对纤维本体强度造成伤害，所以工业化、连续化的实现难度较大；第二种在两者之间引入界面层，可以将纤维与树脂结合为整体而共同承受外加载荷，但是对界面结合性能的改善仍不理想。
所以，发明人在粘合层3和承力层5之间增设锚接层4，其中，锚接层4由纳米氧化物杂化改性的水性粘合剂组成，且锚接层4靠近粘合层3的表面还被等离子处理过，如此，在承力层上设置锚接层并辅助等离子体处理的方式，一方面能够对承力层的纤维起到一定的固定作用，避免纤维出现滑移对力学性能造成影响；另一方面通过对纤维表面的包覆，避免了纤维表面直接受到离子作用力的轰击而造成本体强度下降，同时还能促进纤维表面与锚接层中纳米氧化物在等离子体作用下自由基的化学键合，从而明显增加纤维织物与锚接层树脂的结合力。
在本发明的一些实施例中，形成锚接层4的水性粘合剂中的纳米氧化硅的添加量可以为0.1～1wt.％，具体例如0.5～1wt.％，如此，选择纳米氧化硅作为掺杂材料并采用上述的添加量，可使锚接层4的粘结牢度更好，从而使蒙皮材料的撕裂强度可以达到1100N以上。其中，水性粘合剂可以选择单组份和双组分的水性聚氨酯胶黏剂中的至少一种；而对于纳米氧化物的添加量，若加入量少于0.1wt.％则锚接层与承力层无法形成足够多的化学键合，若加入量多于1wt.％则反而会影响纳米氧化物在水性聚氨酯胶液中的分散效果，进而影响层间的粘结强度。此外，锚接层4的表面等离子处理的气体可以选择氧气、氮气、氦气和氩气中的至少一种，具体例如氧气进行等离子处理处理。
在本发明的一些实施例中，形成耐候层1的材料可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)膜、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)膜和聚酰亚胺(PI)膜中的一种，且耐候层1的厚度可以为10～30微米。如此，采用上述厚度的耐候膜具有抗折皱性和耐磨性，还可使蒙皮材料具备抗紫外辐射和抗臭氧老化的功能。并且，若耐候层的厚大于30微米，则增加蒙皮材料的面密度，从而影响飞艇的有效载荷；若耐候层的厚小于10微米，则不能抵抗严苛的平流层环境，从而影响蒙皮材料的使用寿命。
此外，为保证优异的层间附着力，耐候层1靠近阻隔层2的表面可以预先进行表面处理，具体表面处理方式可选择电晕放电处理、臭氧处理、使用氧气或氮气等的低温等离子体处理、辉光放电处理、使用化学药品等进行处理的氧化处理等，且处理后基材的表面能要求≥40dyn/cm。
在本发明的一些实施例中，形成阻隔层2的材料可以包括热固化后的0.5～15重量份的含羟基的水溶性聚合物、0.1～15重量份的纳米氧化物、0.01～2重量份的石墨烯和0.01～5重量份的有机硅氧烷类偶联剂，其中，具体例如1～10重量份的水溶性聚合物，如此，阻隔层2通过石墨烯-纳米氧化物杂化涂层的方式实现，从而使蒙皮材料的氦气阻隔性能优异且更加柔软，在经受揉搓后阻隔性能仍能保持在较高的水平。
其中，水溶性聚合物可以选择聚乙烯醇系聚合物、淀粉、纤维素和壳聚糖中的至少一种，具体例如聚合度在500～3000内且醇解度在80％～99.99％之间的聚乙烯醇(PVA)，而聚合度越高则涂层成膜性越好，醇解度越高则涂层的阻气性能越优异。石墨烯可以选择本征石墨烯、氧化石墨烯或是磺化石墨烯，具体例如本征石墨烯，其剥离尺寸在0.5～8nm范围内且片层尺寸控制在3～70微米，若片层尺寸过小会限制其阻隔效果的发挥，若片层尺寸过大则分散均匀性变差。为了优化树脂组合物间的交联程度并抑制石墨烯的自身团聚，有机硅氧烷类偶联剂可以选择正丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(A187)、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A174)、乙烯基三乙氧基硅烷(A151)或1,3,5-三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯等。
在本发明的一些实施例中，阻隔层2的厚度可以为0.1～3微米，如此，涂布形成上述厚度的阻隔层2，不会显著增加阻隔层的面密度，从而使蒙皮材料更加轻质。并且，若阻隔层的厚度薄于0.1米则不能获得预期的阻隔性能，若阻隔层的厚度厚于3微米，则可能使涂层脆性增加。
在本发明的一些实施例中，形成粘合层3的材料可以包括聚氨酯粘合剂，且粘合层3的厚度可以为10～30微米。如此，采用上述厚度的聚氨酯粘合剂，具有强粘结性和优良蠕变性，可以与锚接层更好地热交联固化，从而使粘合层与锚接层之间的粘结力更强，从而使蒙皮材料的抗撕裂性能更好。并且，若粘合层的厚度薄于10微米则粘结力差，若粘合层的厚于30微米则会增加面密度。
在本发明的一些实施例中，形成承力层5的材料可以包括Vectran纤维、聚酰亚胺纤维、Kevlar纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维中的一种，且承力层5的面密度可以为80～120g/m2。如此，采用上述厚度的高强度纤维形成的承力层，可使承力层能够承受蒙皮材料的全部应力，从而使蒙皮材料兼具高强度和低面密度。并且，若承力层的面密度低于80g/m2，则蒙皮材料的强度不够，若面密度高于120g/m2，则会增加蒙皮材料的整体重量。
综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种蒙皮材料，通过锚接层将粘接层与承力层复合到一起，且锚接层的表面经过等离子体改性，如此，锚接层可以更有效地提高承力层与粘合层之间的面结合能，从而使蒙皮材料满足高阻氦性和高强度的同时，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。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种用于平流层飞艇的蒙皮材料的制备方法。根据本发明的实施例，参考图2，制备方法包括：
S100：在电晕处理后的耐候层的表面，涂布形成阻隔层。
在该步骤中，在电晕处理后的耐候层的表面，涂布形成阻隔层。根据本发明的实施例，阻隔层的涂布方法可以为刮刀涂布法、条缝涂布法或微凹版涂布法。
在本发明的一些实施例中，步骤S100可以包括：S110配制阻隔层涂布液，其中，阻隔层涂布液包括含羟基的水溶性聚合物、纳米氧化物、石墨烯、有机硅氧烷类偶联剂和溶剂；S120将阻隔层涂布液涂布在耐候层的表面，并进行热固化形成阻隔层，其中，热固化温度为65～180℃，固化时间为10s～5min，具体例如80～130℃下固化1～3min。如此，阻隔层通过石墨烯-纳米氧化物杂化涂层方式实现，制备出的蒙皮材料的氦气阻隔性能优异且相对柔软，经受揉搓后阻隔性能仍能保持在较高水平，此外，该制备方法还可省去在阻隔层与耐候层之间设置粘合层的步骤，能够进一步降低平流层飞艇蒙皮的面密度，从而使平流层飞艇蒙皮兼具质轻、高阻氦性的优势。
具体的，水溶性聚合物可以选择聚乙烯醇，石墨烯可以选择本征石墨烯，有机硅氧烷类偶联剂可以选择A187或A171，溶剂可以为水与甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇和正丁醇中至少一种醇的混合溶剂；纳米氧化物可以由硅醇盐采用溶胶-凝胶法在酸催化条件下通过水解-缩合制备得到的，该纳米氧化物与锚接层中所选用的纳米氧化物相同也可以不同，并且，纳米氧化物的加入量少于0.1重量份则涂层杂化改性不充分，会造成涂层的致密性和耐冲击性能降低，若纳米氧化物的加入量多于15重量份，会造成涂层的润湿性变差；而且，有机硅氧烷类偶联剂的加入量优选为0.01～5重量份，若有机硅氧烷类偶联剂的加入量过多或过少均不利于提高涂层的氦气阻隔性能。
S200：在阻隔层远离耐候层的表面，涂布形成粘合层。
在该步骤中，在步骤S100形成的阻隔层远离耐候层的表面，涂布并干燥形成粘合层其中，干燥处理的温度可以为50～70℃、时间为3～5分钟。根据本发明的实施例，涂布的具体工艺可以根据粘合层的实际材料进行选择，具体例如聚氨酯粘合剂，可以在阻隔层远离耐候层的表面均匀地涂布10～30微米厚的粘合层。
S300：在承力层的表面，涂布形成锚接层。
在该步骤中，在承力层的表面，涂布形成锚接层。根据本发明的实施例，承力层的编织方法可以选择平纹织法、斜纹织法或缎纹织法等，其中，平纹织物的抗拉性能较好，加之平流层飞艇蒙皮与功能性膜材的复合工艺要求承力层织物的结构稳定、布面平整，所以可以选择平纹织法。
在本发明的一些实施例中，步骤S300可以包括：S310配制锚接层涂布液，其中，锚接层涂布液包括纳米氧化物、水性粘合剂、水性粘合剂固化剂和去离子水；S320将锚接层涂布液涂布在承力层的表面，并进行干燥形成锚接层，其中，干燥处理的温度可以为80～130℃、时间为1～3分钟；S330对锚接层远离承力层的表面进行等离子处理，其中，等离子处理的功率可以为0.1～2kW、时间可以为10～30s。并且，若等离子处理的功率过低达不到处理效果，若功率过高可能会对纤维造成损伤，若处理时间过短表面活性基团残留较少，若处理时间过长则已形成的活性基团又会被高能粒子破坏。
其中，纳米氧化物可以为溶胶凝胶法制备的均相体系，具体例如由硅醇盐采用溶胶-凝胶法在酸催化条件下通过水解-缩合制备出，该方法制备的纳米氧化物具有粒度均匀且活性高的特点，能够较好的分布在纤维表面，加之水性聚氨酯等有机组分的存在，对纤维表面进行杂化涂层的包覆，可在一定程度上减缓温度剧烈冲击对界面的破坏，此外根据相似相容原理，更有利于与粘合层形成良好的界面结合；具体例如，常温下将硅醇盐加入到水性聚氨酯固化剂中机械搅拌0.5小时，再将水性聚氨酯树脂逐滴加并机械搅拌0.5小时，搅拌后即可得到纳米氧化物杂化改性的水性聚氨酯涂布液原液，涂布液可以根据锚接层厚度要求进行稀释得到所需固含量，且稀释溶剂可以选择水。
S400：将锚接层远离承力层的表面与粘合层远离阻隔层的表面进行复合，以获得蒙皮材料。
在该步骤中，将步骤S300制作的锚接层与步骤S200制作的粘合层复合成一体，其中，复合后可以进行熟化处理使粘合层完全固化，而熟化处理的温度可以为40～80℃、时间为36～72小时。
综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种制备方法，通过锚接层将粘合层与承力层复合到一起，如此，可以获得高强度、高阻氦性、轻质且高抗撕裂的蒙皮材料，并且，制备工艺更简单且易于实现。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
在该实施例中，先配制阻隔层涂布液和锚接层涂布液，再制备出蒙皮材料F1。具体的制备步骤如下：
(a)配制阻隔层涂布液：将5.0重量份的石墨烯分散液(苏州优锆纳米材料制，固含量为1％)加入到固含量为10.4％的68.6重量份纳米氧化硅分散液中，常温常压下搅拌1h使其均匀分散；随后将固含量为5％的19.6重量份PVA溶液加入到上述分散液中，同时加入固含量为5％的9.8重量份A187偶联剂水解液，充分搅拌均匀后得到阻隔层涂布液Z1；
(b)配制锚接层涂布液：在常温下将固含量为10.4％的4.0重量份纳米氧化硅分散液，加入到2.0重量份的水性聚氨酯固化剂中机械搅拌0.5h，再将20.0重量份水性聚氨酯树脂逐滴加入上述混合液中机械搅拌0.5h，充分搅拌后加入202.3份去离子水，可得到锚接层涂布液M1；
(c)在电晕处理后的25微米厚的PVDF膜表面，涂布阻隔层涂布液Z1，并在110℃条件下固化2min，获得的阻隔层的干厚为1.5微米；
(d)在阻隔层面进行涂布出15微米厚的聚氨酯粘合剂，并在60℃下干燥3min；
(e)在面密度为105g/m2的Vectran纤维表面，涂布锚接层涂布液M1，并在90℃下干燥2min，上胶量为5.0g/m2，然后进行等离子体处理，其处理功率为0.5kW、处理时间为20s，可以获得锚接层；
(f)最后通将粘合层与锚接层进行复合，并在50℃下熟化60h，得到平流层飞艇蒙皮材料F1。
实施例2
在该实施例中，按照与实施例1基本相同的方法和条件，制备出蒙皮材料F2。区别在于，在该实施例中：(a)配制阻隔层涂布液：石墨烯分散液为10.0重量份，纳米氧化硅分散液为61.8重量份，PVA溶液为30.9重量份，偶联剂水解液为10.3重量份的A171，得到的是阻隔层涂布液Z2；(b)配制锚接层涂布液：纳米氧化硅分散液为6.0重量份，水性聚氨酯固化剂为3.0重量份，水性聚氨酯树脂为36.0重量份，去离子水为357.5重量份，得到的是锚接层涂布液M2；(c)在电晕处理后的25微米厚的PVDF膜表面，涂布阻隔层涂布液Z2；(e)在面密度为105g/m2的Vectran纤维表面，涂布锚接层涂布液M2。
实施例3
在该实施例中，按照与实施例1基本相同的方法和条件，制备出蒙皮材料F3。区别在于，在该实施例中：(a)配制阻隔层涂布液：纳米氧化硅分散液为49.0重量份，PVA溶液为39.2重量份，得到的是阻隔层涂布液Z3；(b)配制锚接层涂布液：纳米氧化硅分散液为5.0重量份，水性聚氨酯固化剂为2.5重量份，水性聚氨酯树脂为20.0重量份，去离子水为207.9重量份，得到的是锚接层涂布液M3；(c)在电晕处理后的25微米厚的PVDF膜表面，涂布阻隔层涂布液Z3；(e)在面密度为105g/m2的Vectran纤维表面，涂布锚接层涂布液M3。
实施例4
在该实施例中，按照与实施例1基本相同的方法和条件，制备出蒙皮材料F4。区别在于，在该实施例中：(a)配制阻隔层涂布液：石墨烯分散液为6.0重量份，得到的是阻隔层涂布液Z4；(b)配制锚接层涂布液：去离子水为116.7重量份，得到的是锚接层涂布液M4；(c)在电晕处理后的25微米厚的PVDF膜表面，涂布阻隔层涂布液Z4；(e)在面密度为105g/m2的Vectran纤维表面，涂布锚接层涂布液M4。
实施例5
在该实施例中，按照与实施例1基本相同的方法和条件，制备出蒙皮材料F5。区别在于，在该实施例中：(b)配制锚接层涂布液：去离子水为84.5重量份，得到的是锚接层涂布液M5；(e)在面密度为105g/m2的Vectran纤维表面，涂布锚接层涂布液M5。
实施例6
在该实施例中，按照与实施例1基本相同的方法和条件，制备出蒙皮材料F6。区别在于，在该实施例中：(b)配制锚接层涂布液：纳米氧化硅分散液为5.0重量份，去离子水为203.4重量份，得到的是锚接层涂布液M6；(e)在面密度为105g/m2的Vectran纤维表面，涂布锚接层涂布液M6。
对比例1
在该对比例中，制备出蒙皮材料F7。具体的制备步骤如下：
(a)在电晕处理后的25微米厚的PVDF膜表面，涂布厚度为5微米的粘合层，并与15微米厚的EVOH阻隔膜进行复合，之后在50℃下熟化48小时；
(b)在EVOH阻隔膜的另一面，涂布厚度为25微米的聚氨酯粘合剂，在60℃干燥3min；
(c)通过粘合层与面密度为105g/m2的Vectran纤维布面进行复合，并在50℃下熟化72h，得到蒙皮材料F7。
对比例2
在该对比例中，制备出蒙皮材料F8。具体的制备步骤如下：
(a)配制锚接层涂布液：在常温下将2.0重量份水性聚氨酯固化剂逐滴加入到20.0重量份水性聚氨酯树脂，充分搅拌后加入198.0重量份去离子水，即可得到锚接层涂布液M8；
(b)在电晕处理后的25微米厚的PVDF膜表面，涂布厚度为5微米的粘合层，并与15微米厚的EVOH阻隔膜进行复合，之后在50℃下熟化48小时；
(c)在EVOH阻隔膜的另一面，涂布厚度为25微米的聚氨酯粘合剂，在60℃干燥3min；
(d)在面密度为105g/m2的Vectran纤维表面涂布锚接层涂布液M8，并在80℃下干燥3min，上胶量为5.0g/m2，可以获得锚接层；
(e)通过粘合层与锚接层面进行复合，并在50℃下熟化72h，得到蒙皮材料F8。
对比例3
在该对比例中，按照与对比例2基本相同的方法和条件，制备出蒙皮材料F9。区别在于，在该实施例中：(a)配制锚接层涂布液：在常温下将2.0重量份纳米二氧化硅粉体加入到198.0重量份去离子水，利用超声波振荡分散配制成1％的锚接层涂布液M9；(d)在面密度为105g/m2的Vectran纤维表面涂布锚接层涂布液M9。
实施例7
在该实施例中，对实施例1～6和对比例1～3的蒙皮材料，分别进行面密度测试、拉伸强度测试、撕裂强度测试和氦气透过率测试。其中，面密度测试依据GB/T 4669-2008《纺织品机织物单位长度质量和单位面积质量的测定》，拉伸强度测试依据FED-STD-191TM5102《STRENGTH AND ELONGATION,BREAKING OF WOVEN CLOTH；CUT STRIP METHOD》，撕裂强度测试依据MIL-C-21189Para 10.2.4，氦气透过率测试依据GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法》。
该实施例获得的蒙皮材料F1～F9的各项性能检测结果如表1所示。从表1可看出，实施例1～6的蒙皮材料F1～F6，在粘合层和承力层之间设置锚接层，能够较大程度地提高两者之间的粘接牢度，充分发挥所制备的蒙皮材料力学强度，且耐温性良好；此外，由于阻隔层是通过直接涂布杂化涂层形成，取代了通常的阻隔膜和粘结层实现方式，从而将蒙皮材料整体面密度降低20g/m2以上，且透氦率降低至0.2L/m2·24h·atm，从而可以延长了飞艇的驻空时间。
表1.实施例1～6和对比例1～3的蒙皮材料各项性能检测结果
Figure BDA0002488220230000101
Figure BDA0002488220230000111
在本发明的描述中，考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于平流层飞艇的蒙皮材料，其特征在于，包括依次层叠设置的耐候层、阻隔层、粘合层、锚接层和承力层，其中，所述锚接层由等离子处理过的纳米氧化物杂化改性的水性粘合剂组成。
2.根据权利要求1所述的蒙皮材料，其特征在于，所述水性粘合剂中纳米氧化硅的添加量为0.1～1wt.％。
3.根据权利要求1所述的蒙皮材料，其特征在于，形成所述耐候层的材料包括聚偏氟乙烯膜、乙烯-四氟乙烯共聚物膜和聚酰亚胺膜中的一种，且所述耐候层的厚度为10～30微米。
4.根据权利要求1所述的蒙皮材料，其特征在于，形成所述阻隔层的材料包括热固化后的0.5～15重量份的含羟基的水溶性聚合物、0.1～15重量份的纳米氧化物、0.01～2重量份的石墨烯和0.01～5重量份的有机硅氧烷类偶联剂，且所述阻隔层的厚度为0.1～3微米。
5.根据权利要求1所述的蒙皮材料，其特征在于，形成所述粘合层的材料包括聚氨酯粘合剂，且所述粘合层的厚度为10～30微米。
6.根据权利要求1所述的蒙皮材料，其特征在于，形成所述承力层的材料包括Vectran纤维、聚酰亚胺纤维、Kevlar纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种，且所述承力层的面密度为80～120g/m2。
7.一种用于平流层飞艇的蒙皮材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)在电晕处理后的耐候层的表面，涂布形成阻隔层；
(2)在所述阻隔层远离所述耐候层的表面，涂布形成粘合层；
(3)在承力层的表面，涂布形成锚接层；
(4)将所述锚接层远离所述承力层的表面与所述粘合层远离所述阻隔层的表面进行复合，以获得所述蒙皮材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括：
(1-1)配制阻隔层涂布液，其中，所述阻隔层涂布液包括含羟基的水溶性聚合物、纳米氧化物、石墨烯、有机硅氧烷类偶联剂和溶剂；
(1-2)将所述阻隔层涂布液涂布在所述耐候层的表面，并进行热固化形成阻隔层。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)包括：
(3-1)配制锚接层涂布液，其中，所述锚接层涂布液包括纳米氧化物、水性粘合剂、水性粘合剂固化剂和去离子水；
(3-2)将所述锚接层涂布液涂布在承力层的表面，并进行干燥形成锚接层；
(3-3)对所述锚接层远离所述承力层的表面进行等离子处理。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述等离子处理的功率为0.1～2kW、时间为10～30s。
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