【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于防护结构板，特别涉及一种宇航级含能防护结构板及其制备方法。
技术介绍
1、航天器长期在轨运行中，无时无刻不受到空间碎片超高速撞击的威胁，尤其是近些年各国大量的发射任务造成空间碎片急剧增长，导致空间环境进一步恶化。据美国空间监测网统计，目前，尺寸1cm以上的空间碎片超过50万个，1mm以上的微流星体/空间碎片超过3500万个，在未来200年间，如果按照目前正常的航天器发射频率，到2210年尺寸大于10cm的空间碎片数目有可能增加10万个。
2、为了减少空间碎片对航天器的威胁，近些年我国相关研究机构一致致力于航天器防护结构的设计和开发，经过多年的研究，设计出了多种航天器防护结构，包括多层冲击防护结构、波纹防护屏防护结构、网状防护结构、柔性可展开防护结构等，应用的防护材料主要有铝合金、蜂窝板、泡沫铝、玄武岩纤维布等。但所有防护结构材料的选择均为惰性材料，由于防护机理单一，当面临超高速空间碎片的撞击时只能单纯通过提高防护材料厚度来增强防护效果，这直接造成航天器的重量变大，导致发射成本增加，发射难度增大，这也与我国航天低成本、轻量化的发展趋势不吻合。
3、防护装置尺寸具有严格的要求，很大程度上制约了防护结构对大尺寸碎片的防护效果，目前常用的防护结构基本只能够承受住小于1cm的空间碎片撞击。近年来，随着厘米级空间碎片的持续增多，航天器撞击失效概率大幅提高，这对航天器空间碎片防护能力提出新的挑战，进行能够抵御厘米级空间碎片的新型防护结构的设计成为当前迫切的需求。
技术实现思路<
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种宇航级含能防护结构板及其制备方法，解决了当下金属防护材料重量大、传统高聚物材料防护效果差及空间辐照耐受性差的问题，防护结构板具备密度低、防护效果好、耐高低温及空间辐照性能强的特点，在减重的同时保证了防护材料的空间应用可靠性。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
3、第一方面，一种宇航级含能防护结构板，包括高分子基体材料和撞击响应剂，所述高分子基体材料的质量百分含量为80％～95％，所述撞击响应剂的质量百分含量为5％～20％。
4、结合第一方面，所述高分子基体材料为聚酰亚胺树脂。
5、结合第一方面，所述撞击响应剂选自5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟铵或三硝基甲苯中的至少一种；优选撞击响应剂的中值粒径d50为20～100μm。
6、结合第一方面，所述撞击响应剂包括高能氧化剂和亚稳态活性材料，高能氧化剂选自二氧化锰、三氧化二铁、氧化铜或高锰酸钾中的至少一种；亚稳态活性材料选自铝粉、镁粉或硼粉中的至少一种；优选高能氧化剂的中值粒径d50为1～100μm，亚稳态活性材料的中值粒径d50为0.1～150μm。
7、第二方面，一种宇航级含能防护结构板的制备方法，包括：
8、将聚酰亚胺树脂加入有机溶剂中并充分搅拌至溶解；
9、向聚酰亚胺溶液中加入撞击响应剂，搅拌分散；
10、撞击响应剂分散完成后，将体系温度升高，使有机溶剂挥发；
11、有机溶剂挥发完成后，对生成的固体材料进行干燥处理；
12、将干燥后的固体材料碾碎并对模具型面涂刷脱模剂，然后将固体材料置于模具中；
13、将模具进行升温预热处理，预热的同时对材料施加压力进行预压处理；
14、将预热和预压处理后的材料压制成型，达到设定密度要求，然后继续升温进行聚合物交联固化；
15、将模具内材料冷却后进行卸压、脱模，得到宇航级含能防护结构板。
16、结合第二方面，所述将模具进行升温预热处理，预热的同时对材料施加压力进行预压处理的步骤，具体为：在5分钟内将模具的温度升高到70～80℃进行预热处理，预热的同时对材料施加3～5mpa的压力进行预压处理，预压时间2～4分钟。
17、结合第二方面，所述将预热和预压处理后的材料压制成型，达到设定密度要求，然后继续升温进行聚合物交联固化的步骤，具体为：10分钟内升温至150～170℃，压力10～25mpa、保压时间5～10分钟的条件下使用真空液压机进行压制成型，达到设定密度要求；然后继续升温至200～230℃，保温20～30分钟，进行聚合物交联固化。
18、根据本专利技术提供的一种宇航级含能防护结构板及其制备方法，具有以下有益效果：
19、(1)本专利技术提供的一种宇航级含能防护结构板及其制备方法，通过基体材料和撞击响应材料的选择，可在保证含能防护结构板具备较好力学性能的前提下，通过高速撞击时撞击响应材料局部定向起爆的作用，起到对空间碎片的主动防护，提高非金属防护结构板的防护效果，在高速撞击下的防护效果优于同厚度的2a12铝合金；
20、(2)本专利技术提供的一种宇航级含能防护结构板及其制备方法，基体材料为聚酰亚胺类，该类材料具备较强的抗空间辐照能力，可大幅度提高高分子防护材料空间电子、质子等空间粒子的耐受能力，满足航天器长寿命的要求。
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1.一种宇航级含能防护结构板，其特征在于，包括高分子基体材料和撞击响应剂，所述高分子基体材料的质量百分含量为80％～95％，所述撞击响应剂的质量百分含量为5％～20％。
2.根据权利要求1所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述高分子基体材料为聚酰亚胺树脂。
3.根据权利要求1所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述撞击响应剂选自5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟铵或三硝基甲苯中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述撞击响应剂的中值粒径D50为20～100μm。
5.根据权利要求1所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述撞击响应剂包括高能氧化剂和亚稳态活性材料，高能氧化剂选自二氧化锰、三氧化二铁、氧化铜或高锰酸钾中的至少一种；亚稳态活性材料选自铝粉、镁粉或硼粉中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述高能氧化剂的中值粒径D50为1～100μm。
7.根据权利要求5所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述亚稳态活性材料的
8.一种权利要求1至7之一所述的宇航级含能防护结构板的制备方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的宇航级含能防护结构板的制备方法，其特征在于，所述将模具进行升温预热处理，预热的同时对材料施加压力进行预压处理的步骤，具体为：在5分钟内将模具的温度升高到70～80℃进行预热处理，预热的同时对材料施加3～5MPa的压力进行预压处理，预压时间2～4分钟。
10.根据权利要求8所述的宇航级含能防护结构板的制备方法，其特征在于，所述将预热和预压处理后的材料压制成型，达到设定密度要求，然后继续升温进行聚合物交联固化的步骤，具体为：10分钟内升温至150～170℃，压力10～25MPa、保压时间5～10分钟的条件下使用真空液压机进行压制成型，达到设定密度要求；然后继续升温至200～230℃，保温20～30分钟，进行聚合物交联固化。
...【技术特征摘要】
1.一种宇航级含能防护结构板，其特征在于，包括高分子基体材料和撞击响应剂，所述高分子基体材料的质量百分含量为80％～95％，所述撞击响应剂的质量百分含量为5％～20％。
2.根据权利要求1所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述高分子基体材料为聚酰亚胺树脂。
3.根据权利要求1所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述撞击响应剂选自5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟铵或三硝基甲苯中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述撞击响应剂的中值粒径d50为20～100μm。
5.根据权利要求1所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述撞击响应剂包括高能氧化剂和亚稳态活性材料，高能氧化剂选自二氧化锰、三氧化二铁、氧化铜或高锰酸钾中的至少一种；亚稳态活性材料选自铝粉、镁粉或硼粉中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的宇航级含能防护结构板，其特征在于，所述高能氧化剂的中值粒径d50为1～100μm。...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛虎，吴冰，李岩，曹晓飞，李跃，何端鹏，白志洋，邢焰，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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