CN113897147A - 一种轻质高强的浮空器蒙皮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质高强的浮空器蒙皮，由外至内，依次包括遮光层、阻隔层、承力层以及焊接层，所述承力层为芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维混编而成的平纹编织布。该浮空器蒙皮采用芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维混编而成的平纹编织布作为承力层，芳香族聚酯纤维具有良好的粘接复合性能，芳香族聚酰胺纤维具有良好的耐切割性能，将二者通过混编形成平纹编织布得到的承力层，不仅质量轻且强度高，增强该浮空器蒙皮的抗撕裂能力，提高浮空器的耐压能力和驻空时间。本发明还提供一种浮空器蒙皮的制备方法。

Description

一种轻质高强的浮空器蒙皮及其制备方法
技术领域
本发明涉及航空航天材料技术领域，更具体地涉及一种轻质高强的浮空器蒙皮及其制备方法。
背景技术
平流层浮空器具有飞行高度高、驻空时间长等特点，在运输、通信、侦查等军事和民用领域有很大应用发展前景，是当前社会研究的前沿科技。平流层浮空器依靠内部氦气浮力气体驻空，驻空飞行时间主要受到蒙皮耐压能力以及蒙皮气体漏气渗透量的限制。目前，国内外耐压浮空器采用的蒙皮材料主要是Vectran纤维涂覆聚氨酯胶粘剂涂覆复合PET薄膜制成的复合蒙皮，Vectran纤维本身强度很高，但是涂覆聚氨酯胶粘剂后抗撕裂能力非常差，导致蒙皮材料撕裂强度偏低，浮空器蒙皮局部硬性连接处容易发生撕裂破坏，大大降低了浮空器整体的耐压使用能力。而且复合的PET薄膜通常采用12μm厚度左右的镀铝PET薄膜，由于PET薄膜材质比较硬，复合成的蒙皮材料在加工、包装、充气过程的折叠会造成薄膜的损伤，最终浮空器释放后氦气阻隔性大大降低，造成浮空器驻空时间大大降低。
针对目前浮空器蒙皮抗撕裂能力差以及气密性受加工、释放损伤严重的情况，有必要研制一种抗撕裂能力强、气密性加工损伤小的轻质高强浮空器蒙皮。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种质量轻、强度高且抗撕裂能力良好的浮空器蒙皮，能够提高浮空器的耐压能力和驻空时间。
本发明的目的之二是提供上述轻质高强的浮空器蒙皮的制备方法，方法简单、成本低。
为了实现上述目的，本发明公开了一种轻质高强的浮空器蒙皮，由外至内，依次包括遮光层、阻隔层、承力层以及焊接层，所述承力层为芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维混编而成的平纹编织布。
与现有技术相比，本申请提供的浮空器蒙皮，由外至内，依次包括遮光层、阻隔层、承力层以及焊接层，采用芳香族聚酰胺纤维(芳纶纤维)和芳香族聚酯纤维(Vectran纤维)混编而成的平纹编织布作为承力层，芳香族聚酯纤维具有良好的粘接复合性能，芳香族聚酰胺纤维具有良好的耐切割性能，将二者通过混编形成平纹编织布得到的承力层，不仅质量轻且强度高，增强该浮空器蒙皮的抗撕裂能力，提高浮空器的耐压能力和驻空时间。
较佳地，所述阻隔层为PE/EVOH/PE共挤薄膜，PE/EVOH/PE共挤薄膜的阻隔特性优良、透氦率低，且PE/EVOH/PE共挤薄膜质地柔软不易损伤，伸缩性好，有效的防止加工、释放过程中囊体折叠揉搓操作对蒙皮气密阻隔性的损伤，故而有效提高浮空器成形整体的气密性，大幅提高浮空器的耐压能力和驻空时间。
较佳地，所述遮光层为单面镀铝的PE薄膜，该PE薄膜质地柔软，不易造成折叠损伤，光照反射率95％以上，有效降低蒙皮表面的温度，达到控制浮空器超压的效果，大大提高蒙皮的使用寿命。
相应地，本申请还提供一种轻质高强的浮空器蒙皮的制备方法，包括步骤：
提供遮光层；
提供阻隔层，将所述遮光层与所述阻隔层复合得到复合膜；
制备承力层，将芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维混编形成平纹编织布，再进行聚氨酯胶黏剂预浸、烘干，得到所述承力层；
将所述复合膜与所述承力层层压复合，且于所述承力层远离所述阻隔层的另一侧涂覆焊接层，制得浮空器蒙皮。
较佳地，将CPE薄膜基材在真空环境下单面镀铝制成单面镀铝PE薄膜，得到所述遮光层。
较佳地，将PE原料颗粒和EVOH原料颗粒制成PE/EVOH/PE共挤薄膜，得到所述阻隔层。
较佳地，所述PE/EVOH/PE共挤薄膜的一侧与所述单面镀铝PE薄膜的PE膜面采用溶剂胶复合，所述PE/EVOH/PE共挤薄膜的另一侧与所述承力层采用聚氨酯胶粘剂复合。
较佳地，所述承力层远离所述阻隔层的一侧涂覆热熔型聚氨酯胶，形成所述焊接层。
较佳地，所述芳香族聚酰胺纤维和所述芳香族聚酯纤维的比例为1:4，且经纬向均匀分布，增强承力层防撕裂强度的同时保证了承力层的胶粘复合性能。
较佳地，所述遮光层与所述阻隔层的复合方式为薄膜复合工艺，可以有效避免单面镀铝PE薄膜对PE/EVOH/PE共挤薄膜的破坏。
附图说明
图1为本发明轻质高强的浮空器蒙皮的结构示意图。
图2展示复合膜的制备流程图。
图3展示承力层的制备流程图。
图4展示蒙皮材料的制备流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参考图1，本申请公开一种轻质高强的浮空器蒙皮，由外至内(图1中由上至下)，依次包括遮光层10、阻隔层30、承力层50以及焊接层70，承力层50为芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维混编而成的平纹编织布。采用芳香族聚酰胺纤维(芳纶纤维)和芳香族聚酯纤维(Vectran纤维)混编而成的平纹编织布作为承力层50，芳香族聚酯纤维具有良好的粘接复合性能，芳香族聚酰胺纤维具有良好的耐切割性能，将二者通过混编形成平纹编织布得到的承力层50，不仅质量轻且强度高，增强该浮空器蒙皮的抗撕裂能力，提高浮空器的耐压能力和驻空时间。
在上述技术方案中，阻隔层30为PE/EVOH/PE共挤薄膜，PE/EVOH/PE共挤薄膜的阻隔特性优良、透氦率低，且PE/EVOH/PE共挤薄膜质地柔软不易损伤，伸缩性好，有效的防止加工、释放过程中囊体折叠揉搓操作对蒙皮气密阻隔性的损伤，故而有效提高浮空器成形整体的气密性，大幅提高浮空器的耐压能力和驻空时间。在一优选的实施例中，EVOH含量为35％，PE含量为65％。优选地，阻隔层30可为但不限于30微米。
在上述技术方案中，遮光层10为单面镀铝的PE薄膜，该PE薄膜质地柔软，不易造成折叠损伤，光照反射率95％以上，有效降低蒙皮表面的温度，达到控制浮空器超压的效果，大大提高蒙皮的使用寿命。优选地，遮光层10可为但不限于10μm。
本申请还提供该浮空器蒙皮的制备方法，先分别制得遮光层10和阻隔层30，再将遮光层10与阻隔层30复合得到复合膜，再将该复合膜与承力层50胶粘复合，并在承力层50远离阻隔层30的另一侧涂覆热熔型胶形成焊接层70，制得浮空器蒙皮。
图2展示复合膜的制备流程图，由图2可知，将CPE基膜采用真空镀铝工艺，生成单面镀铝PE膜；使用多层共挤设备按照EVOH含量35％，PE含量65％的比例进行多层共挤形成PE/EVOH/PE共挤薄膜；然后将单面镀铝PE膜和PE/EVOH/PE共挤薄膜表面电晕处理后采用溶剂胶胶粘复合，生成具有高阻隔性的复合膜。优选地，单面镀铝PE膜和PE/EVOH/PE共挤薄膜复合前，先分别对两者进行电晕处理，以提高粘结效果。更为优选地，通过薄膜复合工艺对遮光层10和阻隔层30进行复合，可以有效避免单面镀铝PE薄膜对PE/EVOH/PE共挤薄膜的破坏。
图3展示承力层50的制备流程图，由图3可知，将芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维加捻处理，利于编织；按照1:4的比例采用平编工艺进行混编，形成混编纤维布，将混编纤维布用聚氨酯胶液进行预浸，烘干后，制得承力层50。在该实施例中，芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维的比例为1:4，且经纬向均分布，增强承力层防撕裂强度的同时保证了承力层的胶粘复合性能。
图4展示蒙皮材料的制备流程图，由图4可知，将复合膜进行电晕及涂胶(聚氨酯胶粘剂)后与经过电晕处理的承力层50层压复合，得到复合布，复合布的非镀铝面涂覆热熔型聚氨酯胶，层压，收卷熟化，得到蒙皮。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种轻质高强的浮空器蒙皮，其特征在于，由外至内，依次包括遮光层、阻隔层、承力层以及焊接层，所述承力层为芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维混编而成的平纹编织布。
2.如权利要求1所述的轻质高强的浮空器蒙皮，其特征在于，所述阻隔层为PE/EVOH/PE共挤薄膜。
3.如权利要求1所述的轻质高强的浮空器蒙皮，其特征在于，所述遮光层为单面镀铝的PE薄膜。
4.一种轻质高强的浮空器蒙皮的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供遮光层；
提供阻隔层，将所述遮光层与所述阻隔层复合得到复合膜；
制备承力层，将芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维混编形成平纹编织布，再进行聚氨酯胶黏剂预浸、烘干，得到所述承力层；
将所述复合膜与所述承力层层压复合，且于所述承力层远离所述阻隔层的另一侧涂覆焊接层，制得浮空器蒙皮。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将CPE薄膜基材在真空环境下单面镀铝制成单面镀铝PE薄膜，得到所述遮光层。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将PE原料颗粒和EVOH原料颗粒制成PE/EVOH/PE共挤薄膜，得到所述阻隔层。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述PE/EVOH/PE共挤薄膜的一侧与所述单面镀铝PE薄膜的PE膜面采用溶剂胶复合，所述PE/EVOH/PE共挤薄膜的另一侧与所述承力层采用聚氨酯胶粘剂复合。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述承力层远离所述阻隔层的一侧涂覆热熔型聚氨酯胶，形成所述焊接层。
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述芳香族聚酰胺纤维和所述芳香族聚酯纤维的比例为1:4，且经纬向均匀分布。
10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述遮光层与所述阻隔层的复合方式为薄膜复合工艺。
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杨东洁: "芳香族聚酰胺纤维及其复合材料的生产与应用", 《纺织科学研究》 *
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