平流层浮空器蒙皮及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及浮空器制造技术领域，具体而言，涉及一种平流层浮空器蒙皮及其制备方法。
【背景技术】
[0002]平流层浮空器是随着科学技术不断发展起来的一种新型近空间多功能飞行平台。它不同于飞行在航空层中的飞机、低空浮空器，也不同于工作在低轨道上的卫星，它有非常广泛的军事及民用价值，例如在导弹防御、反恐、通信、遥感、空间观测和大气测量等方面都具有极大的应用价值。
[0003]蒙皮作为浮空器的主要结构，其性能的高低直接影响了浮空器的应用性能。平流层浮空器飞行高度一般在18?24km附近，该区域空气稀薄，密度大约是地表空气密度的1/14，太阳光的辐照强度要比低空环境强很多。而蒙皮接收太阳光照射的部分的升温速率较快，如果没有良好的导热性，便极易导致蒙皮中的气体因为受热不均匀而发生局部涨破。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种平流层浮空器蒙皮及其制备方法，以解决现有技术中平流层浮空器蒙皮导热性差而容易在太阳光的照射下局部涨破的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种平流层浮空器蒙皮，其依序包括耐候层、第一阻气层及承力层；其中，第一阻气层包括:镀铝PET层具有第一表面和远离第一表面的第二表面，第一表面为镀铝PET层中镀铝层的外表面，第二表面为镀铝PET层中PET层的外表面；以及位于镀铝PET层的第一表面上的第一石墨烯-树脂层，和/或位于镀铝PET层的第二表面上的第二石墨烯-树脂层。
[0006]进一步地，镀铝PET层的厚度范围为15?35 μ m，第一石墨烯-树脂层的厚度范围为25?35 μ m，第二石墨烯-树脂层的厚度范围为25?35 ym。
[0007]进一步地，第一石墨烯-树脂层和/或第二石墨烯-树脂层为石墨烯-光敏树脂胶层。
[0008]进一步地，平流层浮空器蒙皮还包括设置于承力层远离第一阻气层一侧的第二阻气层，第二阻气层为石墨烯-热塑性聚氨酯胶层。
[0009]进一步地，第二阻气层的厚度范围为8?35 μ m。
[0010]进一步地，耐候层为ETFE层，和/或承力层为PBO织物层或芳纶纤维织物层。
[0011]进一步地，耐候层的厚度范围为10?30 μ m，承力层的厚度范围为80?200 μ m。
[0012]进一步地，耐候层与第一阻气层之间还设置有第一胶层；和/或第一阻气层与承力层之间还设置有第二胶层。
[0013]进一步地，第一胶层为热塑性聚氨酯层；和/或第二胶层为热塑性聚氨酯层。
[0014]另外，本发明还提供了一种平流层浮空器蒙皮的制备方法，其包括以下步骤:在镀铝PET层的第一表面上形成第一石墨烯-树脂层，和/或在镀铝PET层的第二表面上形成第二石墨烯-树脂层，进而形成第一阻气层；以及将耐候层、第一阻气层及承力层依次叠放，然后经热压形成平流层浮空器蒙皮。
[0015]进一步地，将耐候层、第一阻气层及承力层依次叠放的步骤之前，在承力层远离第一阻气层的一侧表面上形成第二阻气层；形成第二阻气层的步骤包括:在承力层的一侧表面上形成石墨烯-热塑性聚氨酯胶层，进而形成一侧表面形成有第二阻气层的承力层。
[0016]进一步地，将耐候层、第一阻气层及一侧表面形成有第二阻气层的承力层依次叠放的过程中，还包括以下步骤:在耐候层与第一阻气层之间放置第一胶层固态预备层，和/或在第一阻气层与承力层之间放置第二胶层固态预备层，然后热压形成平流层浮空器蒙皮。
[0017]进一步地，将耐候层、第一阻气层及一侧表面形成有第二阻气层的承力层依次叠放的过程中，还包括以下步骤:在耐候层靠近第一阻气层的表面涂覆第一胶层液态预备层，和/或在第一阻气层靠近承力层的表面涂覆第二胶层液态预备层，然后热压形成平流层浮空器蒙皮。
[0018]本发明提供了一种平流层浮空器蒙皮及其制备方法，该平流层浮空器蒙皮中，以镀铝PET层作为第一阻气层的主体结构层，并在镀铝PET层的第一表面和/或第二表面上引入石墨烯-树脂层。石墨烯具有较高的导热率，单层石墨烯材料的导热系数可以高达5300W/(m*K)，且当其厚度为0.335nm时，杨氏模量可高达lTPa，断裂强度高达130GPa。在镀铝PET层的第一表面和/或第二表面上引入石墨烯-树脂层，能够明显提高平流层浮空器蒙皮的整体导热性能。在实际应用过程中，镀铝PET层能够将大部分的太阳光反射掉，而未被反射的太阳光能够借助高导热率的第一石墨烯-树脂层和/或第二石墨烯-树脂层被传导至整个蒙皮，从而达到整体快速散热的目的。这就有利于防止蒙皮中的气体被局部加热，降低蒙皮因内部气体受热不均而发生局部涨破的几率。同时，石墨烯的加入还能够提高蒙皮的整体力学性能。另外，石墨烯具有二维片状结构，增加第一石墨烯-树脂层和/或第二石墨烯-树脂层还有利于提高蒙皮的阻气性能。总之，以上各方面的因素均有利于提高平流层浮空器蒙皮的稳定性。
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0020]图1示出了根据本发明的一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图；
[0021]图2示出了根据本发明的另一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图；
[0022]图3示出了根据本发明的又一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图；以及
[0023]图4示出了根据本发明的又一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0025]正如【背景技术】部分所介绍的，现有的平流层浮空器采用的蒙皮的导热性较差，易在太阳光的照射下发生局部涨破。为了解决这一问题，本发明提供了一种平流层浮空器蒙皮，其依序包括耐候层110、第一阻气层120及承力层130 ;其中，如图1所示，第一阻气层120包括:具有第一表面和远离第一表面的第二表面的镀铝PET层121，其中第一表面为镀铝PET层121中镀铝层的外表面，第二表面为镀铝PET层121中PET层的外表面；以及位于镀铝PET层121的第一表面上的第一石墨烯-树脂层122 ;或者，如图2所示，第一阻气层120包括镀铝PET层121，以及位于镀铝PET层121的第二表面上的第二石墨烯-树脂层123 ;或者，如图3所示，第一阻气层120包括镀铝PET层121，以及位于镀铝PET层121的第一表面上的第一石墨烯-树脂层122和位于镀铝PET层121的第二表面上的第二石墨烯-树脂层123。
[0026]本文中的术语“石墨烯-树脂层”是指石墨烯以填料的形式分散在树脂相形成的复合层；同样地，“石墨烯-热塑性聚氨酯胶层”均是指石墨烯以填料的形式分散在热塑性聚氨酯胶层形成的复合层。镀铝PET层121包括叠加设置的一层PET层和一层镀铝层，其中镀铝层靠近耐候层110。
[0027]本发明所提供的上述平流层浮空器蒙皮中，以镀铝PET层121作为第一阻气层120的主体结构层，并在镀铝PET层121的第一表面和/或第二表面上引入石墨烯-树脂层。石墨烯具有较高的导热率，单层石墨烯材料的导热系数可以高达5300W/(m*K)，且当其厚度为0.335nm时，杨氏模量可高达lTPa，断裂强度高达130GPa。在镀铝PET层121的第一表面和/或第二表面上引入石墨烯-树脂层，能够明显提高平流层浮空器蒙皮的整体导热性能。在实际应用过程中，镀铝PET层121能够将大部分的太阳光反射掉，而未被反射的太阳光的辐射热量能够借助高导热率的第一石墨烯-树脂层122和/或第二石墨烯-树脂层123被传导至整个蒙皮，从而达到整体快速散热的目的。这就有利于防止蒙皮中的气体被局部加热，降低蒙皮因内部气体受热不均而发生局部涨破的几率。同时，石墨烯的加入还能够提高蒙皮的整体力学性能。另外，石墨烯具有二维片状结构，增加第一石墨烯-树脂层122和/或第二石墨烯-树脂层123还有利于提高蒙皮的阻气性能。总之，以上各方面的因素均有利于提高平流层浮空器蒙皮的稳定性。
[0028]本发明提供的这种平流层浮空器蒙皮，只要具有第一石墨烯-树脂层122和/或第二石墨烯-树脂层123，就能够提高蒙皮的整体导热性能。在一种优选的实施方式中，镀铝PET层121的厚度范围为15?35 μ m，第一石墨烯-树脂层122的厚度范围为25?35 μ m，第二石墨烯-树脂层123的厚度范围为25?35 μ m?将第一阻气层120中各层的厚度控制在上述范围内，能够使蒙皮具有较高导热性能、较高阻气性能的基础上兼具较轻的质量。此外，两层石墨稀-树脂层中石墨稀的含量优选为10?35wt%。
[0029]在一种优选的实施方式中，第一石墨烯-树脂层122和/或第二石墨烯-树脂层123为石墨烯-光敏树脂胶层。光敏树脂胶层的制备工艺简单，有利于降低蒙皮的生产成本。此处光敏树脂胶层采用的光敏树脂可以是任意的光敏树脂，优选地，光敏树脂包括但不限于为环氧丙烯酸光敏树脂、酚醛环氧丙烯酸光敏树脂或丙烯酸聚氨酯光敏树脂。
[0030]在一种优选的实施方式中，如图4所示，平流层浮空器蒙