[發明專利]一種防細土和水逃逸的致密芳綸纖維取芯軟袋的制備方法

在審

• 申請號: 202110791054.4
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113445328A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 王明強;黃玉東;劉麗;黃一婷;黎俊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: D06N3/12
• 分類號: D06N3/12;D06N3/00;D03D3/02;D03D15/283
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 王新雨

一種防細土和水逃逸的致密芳綸纖維取芯軟袋的制備方法，目的是要解決目前芳綸月壤取芯軟袋孔隙率過大，細土易于流失和凍土中水分難以保存的技術難題。具體步驟為：編織直徑在15?30mm，長度在500?5000mm的芳綸取芯軟袋基底。采用化學裂解法制備同質的直徑在10?15nm，長度在1μm的納米芳綸纖維。將納米芳綸纖維均勻的涂覆在取芯軟袋表面，彌補并填充粗纖維取芯軟袋孔徑過大的缺陷，最終制備得到性能均一、結構致密且為同質的芳綸纖維/納米芳綸纖維復合取芯軟袋。本發明實現了納米芳綸纖維與芳綸纖維兩者之間的有效復合，利用納米芳綸纖維結構致密，孔隙率極小的特點。

技術領域

本發明屬于月壤采集用取芯軟袋制備技術領域，具體涉及一種防細土和水逃逸的致密芳綸纖維取芯軟袋的制備方法。

背景技術

2020年我國嫦娥5號探測器順利完成了對月球月壤的采集、包裹、收取任務并開展月壤成份的研究，該次任務對我國探月工程項目以及對月球內部月壤成份的研究意義重大。與此同時，該次發射任務的成功，也表明我國在探月工程初期定下的“繞”“落”“回”三步走任務圓滿的完成。接下來，我國將開始規劃并執行月球四期探測任務，計劃于2021-2030年針對月球南極執行3次無人探測任務，以增進對月球的了解，加強技術儲備，希望在月球南極建成“月球科研站”基本型，作為人類地外天體開發活動標志性的重大工程，推動國際月球大科學計劃，成為全人類太空開發的重要共享平臺。在下一階段探月工作任務當中，月球極區的資源，特別是水資源的分布及其存在形式是月球探測的重要科學目標之一，探尋水的存在對月球科研站的建立以及后續深空探測任務具有重大意義。按照現有論證規劃，“探月四期”工程第1次任務將對月球南極進行物質成分就位探測普查，特別是將選取永久陰影區內部作為探測區域，驗證水資源存在于月球的科學推測。“探月四期”第2次任務將對月球極區進行樣品采集并帶回地球用于科學研究，作業方式擬繼承“探月三期”“嫦娥5號”，并在現有技術狀態基礎上針對極區低溫環境復雜對象等特征對產品進行適應性改進。上述兩次工程任務，都需要開展針對月球極區的采樣技術研究。但是目前我國在探月三期任務所采用纖維編織取芯軟袋卻很難滿足探月四期任務需求，主要原因在于目前所制備的纖維取芯軟袋孔隙率過大，鉆取包覆的凍土，在高真空、高低溫變化且長時間返回途中微量的水分很難得到保存，會導致對月球極區月壤含量的準確判斷存在較大誤差。為了解決該技術難題，大量的研究團隊利用耐高溫樹脂來添覆取芯軟袋之間的空隙，將取芯纖維軟袋致密化，防止水分的逃逸。但是隨著研究的深入，采用該方式制備的復合纖維取芯軟袋的缺陷逐漸顯露。首先，涂覆樹脂后復合纖維取芯軟袋的柔韌性能降低，這對于取芯軟袋翻折包覆月壤極為不利，將使鉆取過程變的異常困難。其次，目前已知樹脂材料很難克服外太空的嚴苛環境，在高紫外輻照、高低溫交替變化環境下，所涂覆樹脂極易降解并污染月壤。因此，開發出一種結構致密且性能優異穩定的復合取芯軟袋是目前亟需解決的關鍵性問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前纖維取芯軟袋由于孔隙率過大，對細土以及水分難以保存的缺陷，提供一種防細土和水逃逸的致密芳綸纖維取芯軟袋的制備方法，本發明首次利用直徑在10-20nm納米芳綸纖維填補傳統芳綸纖維取芯軟袋的空隙，進而為我國探月工程項目提供技術儲存以及服務。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種防細土和水逃逸的致密芳綸纖維取芯軟袋的制備方法，所述方法具體步驟為：

步驟一：一體化芳綸取芯軟袋的制備

將含有100-300根的直徑在10-12μm的高性能纖維經紗首先進行加捻整經處理，然后采用織機平紋織出筒狀柔性織物，再進行整齊切斷碼邊，得到直徑均一，長度均一的取芯軟袋；

步驟二：納米芳綸纖維的制備

將芳綸纖維均勻分散在二甲基亞砜溶液(純度99.99％)當中，然后加入氫氧化鉀顆粒，混合均勻后，100-1000r/min攪拌1周時間，待芳綸纖維全部溶解，得到納米芳綸纖維溶液；

步驟三：同質芳綸纖維/納米芳綸復合取芯軟袋的制備