[發明專利]一種飛艇蒙皮材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110240641.0
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102416739A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 劉東旭;呂明云;馬云鵬;孟軍輝;張一;胡杰;楊永強
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B32B27/08
• 分類號: B32B27/08;B32B27/12;B64B1/58
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 官漢增

技術領域

本發明屬于航空航天材料領域，具體涉及一種飛艇蒙皮材料及其制備方法。

背景技術

飛艇蒙皮材料是低空軟式飛艇的主要結構材料，起到氦氣保持、提供浮力的作用，同時為部件提供安裝平臺。飛艇蒙皮材料主要性能指標包括強度、阻隔性、耐候性、可加工性能等。蒙皮材料的阻隔性能越好，飛艇的氦氣泄漏量就小，能夠延長飛艇的飛行時間。

通用飛艇蒙皮材料的高阻隔功能層有下面幾種形式：一是高聚物涂層，如聚氨酯涂層等，聚氨酯涂層具有自身耐候特性好、加工性能優等特點已經成為通用飛艇蒙皮材料比較常用的功能性材料，聚醚性聚氨酯的透氦率約為1200mL/(m2·atm·24h)/(40μm)，聚氨酯涂層厚度小于30μm后很難發揮阻隔效果；聚酯型聚氨酯的阻隔性更好些，但耐水解性能差。二是阻隔性薄膜，常用的阻隔性薄膜有聚酯薄膜和聚氟乙烯薄膜等，厚度大于16μm聚酯薄膜自身阻隔性較好，同時由于聚酯材料的極性高，是層壓式蒙皮材料的基本組成部分，聚酯薄膜的透氦率為1800mL/(m2·atm·24h)/(16μm)；聚氟乙烯薄膜耐候性能極佳，是通用的表面耐候層材料，市場上可購置的層壓材料中近一半采用了該種薄膜，聚氟乙烯薄膜厚度通常在25μm以上，其透氦率為2300mL/(m2·atm·24h)/(25μm)。三是乙烯聚乙烯醇類高阻隔材料，此種材料厚度只需1μm左右便可實現較好的阻隔效果，將1μm阻隔涂層涂覆在聚乙烯薄膜上，透氦率可以達到20mL/(m2·atm·24h)，但由于該阻隔材料抗水性很差，在加工時兩側必須有一定厚度的塑料薄膜保護，通常采用20μm的聚乙烯膜或者尼龍膜將高阻隔層三層共擠在一起，因此此種材料無明顯的比重優勢。飛艇對高阻隔層的要求是在保證阻隔要求的情況下使質量盡量小，同時不影響蒙皮材料耐候性能和加工性能。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種飛艇蒙皮材料及其制備方法，該飛艇蒙皮材料的透氦率達到5～20mL/(m²·atm·24h)，該飛艇蒙皮材料耐候性、加工性能優良，為飛艇技術的進一步發展提供材料技術支持。

本發明提供一種飛艇蒙皮材料，該蒙皮材料由六層結構組成，從上至下順次為防老化層、膠層、織物層、基底層、高阻隔層和焊接層；防老化層的材料為含耐質量分數為1～3％ZnO和質量分數為2.5～4％TiO₂的熱塑性聚氨酯，厚度為25～35微米；膠層的材料為熱熔的聚氨酯膠黏劑或者涂層的聚氨酯膠黏劑，厚度為20～25微米；織物層的材料為滌綸纖維、芳綸纖維或者其他高強纖維，厚度為100～150微米；基底層的材料為熱塑性聚氨酯，厚度為25～30微米；高阻隔層的材料為含有質量分數為1.5～2.5％粒徑尺寸為20～70nm的SiO₂納米顆粒的聚乙烯醇，厚度為1～3微米。焊接層的材料為熱塑性聚氨酯，厚度為20～30微米，各層之間通過涂覆、干式貼合工藝結合成一整體。

本發明提供一種飛艇蒙皮材料的制備方法，具體包括以下幾個步驟：

步驟一：在厚度為100～150微米的織物層的正面順次涂覆20～25微米厚的膠層和25～35微米厚的防老化層；

所述的織物層的材料為滌綸、芳綸或者其他高強纖維；所述的膠層的材料采用熱熔的聚氨酯膠黏劑或者涂層的聚氨酯膠黏劑；所述的防老化層為含耐質量分數為1～3％ZnO和質量分數為2.5～4％TiO₂的熱塑性聚氨酯；

步驟二：將織物層的背面涂覆厚度25～30微米的基底層，經80℃以上烘干處理，在表面形成光滑膜面，基底層材料為熱塑性聚氨酯層；

步驟三：向凈化后的蒸餾水中加入純度為100％聚乙烯醇，加熱完全溶解，保持固含量在20％～25％，得到聚乙烯醇水溶液；向聚乙烯醇水溶液中添加質量分數為1.2～2.5％直徑為20～40nm的SiO₂和質量分數0.8～1.2％直徑為60～70nm的SiO₂納米顆粒，攪拌均勻，然后再向其中加入純度為100％聚乙烯醇，加熱溶解，使聚乙烯醇全部的固體含量在35％～40％之間，得到漿液，然后將漿液倒入漿槽中，保持漿槽溫度為80～85℃，將漿液通過網線輥直接涂覆在步驟二得到基底層的表面，涂層厚度為1～3微米；