一种平流层飞艇用空气囊材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有防静电功能的平流层飞艇用空气囊材料及其制备方法，该空气囊材料是在支撑层的一侧设置防静电层，在支撑层的另一侧依次设置粘合层、阻气层、防静电层；其中，支撑层表面防静电层是含有聚噻吩基导电聚合物的膜层，厚度0.4~2.3μm；阻气层为聚合物薄膜；阻气层表面防静电层是含有聚噻吩基导电聚合物的膜层，厚度0.05~0.8μm，本发明专利技术在未影响空气囊材料面密度、物理机械性能的同时，显著提高空气囊材料的防静电性能，提高了材料组装、使用过程中的防静电性能，有效避免了空气囊材料组装、使用过程中造成的静电伤害，保证平流层飞艇使用过程中的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种平流层飞艇用空气囊材料及其制备方法
本专利技术属于航空航天材料领域，特别涉及一种平流层飞艇用空气囊材料及其制备方法。
技术介绍
随着当代科学技术的进步，平流层飞艇是一种不断发展起来的新型临近空间多功能飞行平台，具有高空侦察、对地观测、通信中继、空间探测等诸多领域的应用优势，成为世界各国广泛研究的热点。飞艇空气囊起到调节飞行高度艇体平衡的作用，应具有极高的阻隔浮升气体渗透、柔韧抗弯、耐磨性好、轻质、强度适中。单一材料无法高质量的完成空气囊材料的多项性能指标，尤其是空气囊材料的防静电性能，直接影响飞艇的使用安全性及使用寿命。这就要求现代的气囊材料采用多层复合结构。现有的空气囊材料一般包括支撑层、粘结层、阻氦层，用超薄型聚酯或尼龙纤维薄纱（Mylar），双面涂层聚乙烯。在组装过程和使用过程中，由于空气囊存在于蒙皮材料内部，上升、下降过程中存在空气囊与主气囊之间的摩擦。这种摩擦会产生静电，若浮升气体为氢气、氨气等易燃易爆气体，静电的存在会引起严重的静电伤害，甚至发生爆炸。因此，这种空气囊材料不具备防静电性能，会为平流层飞艇的使用留下安全隐患。解决目前空气囊材料的防静电性问题，是保证平流层飞艇安全使用的关键。目前，飞艇的防静电性主要由支撑层和阻隔层共同决定的。外环境的频繁摩擦引起表面静电，导致气囊材料的使用留下安全隐患。但是，增加防静电层势必会增加空气囊材料的面密度，影响飞艇的荷载。一般的，在飞艇囊体材料中增加涂层是非常慎重的，这是由于囊体材料的面密度和荷载能力是考量囊体材料的关键技术指标之一。任何层的增加势必要增加囊体材料的面密度降低荷载能力，降低性价比。专利
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种具有防静电功能的平流层飞艇用空气囊材料。这种平流层飞艇用空气囊材料结构包含五层，依次为：防静电层、支撑层、粘结层、阻气层、防静电层，透氦率为0.05-0.1L/m2·24h·atm，防静电性和加工性能优良，保证了平流层飞艇的使用寿命及使用安全性，同时保证增加防静电层后其面密度无增加，不影响飞艇载重。本专利技术的另外一个目的在于提供一种空气囊材料的制造方法。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：1、与现有技术相比，综合考量了面密度、荷载能力和安全性问题，提出一种新型结构的空气囊材料：增设了两个防静电层，大大提高了空气囊材料的防静电性，有效避免空气囊材料组装过程中造成的静电损伤，降低组装工作难度，且有效避免飞艇起降过程中产生的静电问题，满足飞艇使用空气囊材料的安全性能；将双层阻隔层改为单层高阻隔薄膜，使空气囊材料的氦气透过率由0.22~1.14L/m2.24h.atm降低至0.05-0.1L/m2.24h.atm，同时省去了一层阻气层及复合的粘结层，使得空气囊材料的整体面密度未增加，保证了飞艇的荷载能力，延长了飞艇的驻空时间。2、本专利技术综合考量了空气囊材料的使用环境，通过使用聚噻吩基导电聚合物涂料，在阻隔层表面涂布干燥成膜，使得到的防静电层薄膜致密性好、柔性好、耐揉搓性优异，在平流层昼夜温差大，低气压环境中使用过程中不龟裂，不发脆，不脱落，静电耗散性能良好，显著提高空气囊材料防静电性能，有效避免组装过程中造成的静电损伤，降低组装工作危险性，并保证飞艇使用过程中的安全性及使用寿命；3、本专利技术具有防静电功能的平流层飞艇用空气囊材料的制备工艺简单、易于实现，具有较强的实用性。附图说明图1：本专利技术提出的具有防静电功能的平流层飞艇用空气囊材料结构形式示意图。其中：1-防静电层；2-支撑层；3-粘结层；4-阻气层；5-防静电层。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明：本专利技术提出一种具有防静电功能的平流层飞艇空气囊材料,结构如图1所示，该蒙皮材料由五层结构组成，依次为：防静电层1、支撑层2、粘结层3、阻气层4、防静电层5。其中，防静电层1为在支撑层2表面涂布、固化的防静电涂层，防静电层5为在阻气层4表面涂布、固化的防静电涂层。本专利技术中的囊体材料的面密度为≤70g/m2，氦气透过率为0.05-0.1L/m2.24h.atm，防静电性为105-1012Ω/□。其中防静电层1为在支撑层表面涂布的聚噻吩导电聚合物的膜层，厚度优选为0.4-2.3微米；防静电层5为在阻气层表面涂布的，聚噻吩导电聚合物的膜层，厚度优选为0.05-0.8微米，若防静电层厚度过薄，防静电效果差；若过厚，增加面密度，同时造成不经济。防静电层1、防静电层5本专利技术中的防静电层1、防静电层5由涂布液经涂布固化后得到，防静电层1和5可以一样，也可以略有差异；所述涂布液的组成及质量份数为：聚噻吩导电聚合物溶液：5-25份单元或多元醇溶剂：70-95份成膜树脂：0.1-0.4份偶联剂：0.1-0.6份高沸点溶剂：0.5-2份表面活性剂：0.1-2份所述的聚噻吩导电聚合物为固含量为1.2-1.4%的聚3,4-乙撑二氧噻吩导电聚合物的溶液，溶液中掺杂有聚苯乙烯磺酸盐，该聚噻吩导电聚合物在水中很易分散并表现出优异的热稳定性和大气稳定性，如，拜耳公司的商品“BaytronP”。所述的单元或多元醇溶剂为含有1-4个碳原子的醇溶剂，如乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙三醇等，优选乙醇、异丙醇。所述的成膜树脂为聚乙烯醇树脂、聚氨酯树脂、密胺酯树脂或聚酯树脂中的一种或几种混合使用。优选聚乙烯醇树脂和聚氨酯树脂，通过在涂布液中增加0.1-1.4份的成膜树脂能够提高防静电层的附着力、耐候性能及耐揉搓性能，若含量小于0.1份，则防静电层附着力下降，若含量高于1.4份，则防静电层脆性增加，使空气囊材料耐揉搓性能下降。本专利技术所述的偶联剂为硅烷类偶联剂，优选聚乙氧硅烷偶联剂，如，曲阜市华荣化工新材料有限公司生产的A-151、A-174，A-171，A-189等。偶联剂以0.1-0.6份的量使用，如果该量小0.1份，则导电膜对基底的附着性会很差，如果该量大于0.6份，会严重影响膜的导电性。所述的高沸点溶剂为二甲基甲酰胺、乙二醇、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种混合使用。高沸点极性溶剂以0.5-2份的量使用。如果该量小于0.5份，则不能实现高电导率。而另一方面，如果该量大于2份，那么虽然实现高电导率，但由于其沸点较高，大量加入将迫使涂层在很高的温度下干燥，破坏导电聚合物的导电性。所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂，优选非离子氟表面活性剂，如C4F9SO2NH(CH2)5OH、C8F17CONH(CH2)2OH。加入非离子表面活性剂可以显著提高导电聚合物液体在涂布成膜过程中的流平性和润湿性，从而提高膜的均匀性。非离子表面活性剂以0.1-2份的量，优选的是0.5-1.5份的量使用。如果该量小于0.1份，则聚噻吩导电聚合物水溶液在涂布成膜过程中的流平性和润湿性不够。而另一方面，如果该量大于2份，会产生一定量的气泡，影响了导电膜的表观。上述涂布液涂布在支撑层2表面，经加热固化，得到防静电层1；在阻气层4表面涂布液，经加热固化，得到防静电层5。本专利技术中的防静电层1的厚度优选为0.4-2.3微米，防静电层5厚度优选为0.05-0.8微米，若防静电层厚度过薄，不容易成膜，且防静电效果差；若过厚，增加面密度，同时造成不经济。阻气层4本专利技术阻气层4为9-12微米厚的聚合物薄膜，氦气阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平流层飞艇用空气囊材料，依次包括防静电层（5）、阻气层（4）、粘结层（3）、支撑层（2）和防静电层（1），所述防静电层（1）的厚度为0.4‑2.3μm，所述防静电层（5）的厚度为0.05‑0.8μm，所述的阻气层（4）为高阻隔薄膜，空气囊材料的氦气透过率0.05‑0.1L/m2.24h.atm；空气囊材料的表面电阻为：105‑1012Ω/□。

【技术特征摘要】
1.一种平流层飞艇用空气囊材料，依次包括防静电层（5）、阻气层（4）、粘结层（3）、支撑层（2）和防静电层（1），所述的防静电层（1）的厚度为0.4-2.3μm，所述的防静电层（5）的厚度为0.05-0.8μm，所述的阻气层（4）为高阻隔薄膜，空气囊材料的氦气透过率0.05-0.1L/m2.24h.atm；空气囊材料的表面电阻为：105-1012Ω/□；所述防静电层（1），防静电层（5）由防静电涂布液，经热固化得到，所述涂布液的组成及质量份数为：聚噻吩导电聚合物溶液：5-25份；单元或多元醇溶剂：70-95份；成膜树脂：0.1-1.4份；偶联剂：0.1-0.6份；高沸点溶剂：0.5-2份，所述高沸点溶剂为二甲基甲酰胺、乙二醇、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种混合使用；表面活性剂：0.1-2份。2.根据权利要求1所述的空气囊...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪雪梅，刘贤豪，张士强，冯铭竹，王敏，霍弘，
申请(专利权)人：中国乐凯集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13