专利名称：一种增强型多层隔热材料的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种增强型多层隔热材料，属于航天器热控制技术领域。
背景技术：
随着空间碎片，特别是直径小于Imm的微小碎片数目的急剧增加，低轨道航天器舱外结构和设备外表面遭受微小碎片撞击的风险逐渐变大。当微小碎片撞击舱外结构和舱外设备时，根据撞击碎片的大小、速度和角度等的不同，当碰撞达到一定程度时，其上面将形成凹坑或孔，影响仪器设备的正常工作，甚至可能直接造成仪器设备的损坏，影响飞行 任务的正常进行。考虑到在航天器上添加传统专用防护结构的代价较大，采用专用防护结构防护微小碎片的设计很不现实。多层隔热材料由于具有极好的隔热性能，再加上质量很轻、装拆方便、没有粉尘和不会对周围环境造成污染等特点，已成为航天器被动热控制的最基本的手段之一，被广泛应用于包敷航天器舱外结构和设备外表面，包括推进剂储箱、气液管路、电线电缆以及舱壁的绝大部分等。作为舱外结构和设备的外包敷层，多层隔热材料也将成为航天器防护碎片撞击的首道屏障。相对于微小碎片防护结构的其它设计方案，通过增强多层隔热材料的防护性能实现航天器微小碎片防护的设计最容易实现，不用修改航天器结构布局，代价小，且应用范围非常广泛。国外研究人员通过提高多层隔热材料的碎片防护能力的办法实现了 Imm左右微小碎片的防护，并成功地应用于在轨航天器。目前国内航天器采用的普通多层隔热材料由反射屏和间隔物组成，没有考虑碎片防护设计。考虑到国内外航天器用多层隔热材料性能有一定的差别，同时国外采用的用于增强多层隔热材料防护性能的材料国内无法获得，因此研究适合于我国航天器微小碎片防护设计的增强型多层隔热材料就非常重要。
发明内容I 目的本实用新型的目的是提供一种增强型多层隔热材料，以克服航天器微小碎片防护设计的不足，提高多层隔热材料的碎片防护能力。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种增强型多层隔热材料，所述增强型多层隔热材料包括反射屏、增强性材料、间隔材料；其中单层反射屏和单层间隔材料组成一个隔热单元，N个隔热单元依次排列，依次为I单元、2单元、……N单元，N < 30 ;在I单元和2单元之间，或在2单元和3单元之间铺敷增强性材料。所述增强性材料的抗拉强度彡2.0GPa，模量彡150GPa，优选Kevlarl29，厚度为200 300iim，层数为2 8层。所述反射屏为双面镀铝聚酯薄膜，厚度为6 20iim。所述间隔材料为非金属网状材料，厚度为10 20 iim，优选涤纶网，规格20 30D、网眼密度4个孔/cm2、全绞纱编织。其中，优选在增强型隔热材料最外层，即I单元表层设外包覆膜，在I单元和2单元之间铺敷增强性材料。所述外包覆膜材料为防原子氧阻燃布或ITO膜，所述ITO膜的厚度为20 25 ii m。有益效果本实用新型通过在普通多层隔热材料内部添加增强性材料，在不减低多层隔热材料隔热性能的前提下，提高了多层隔热材料的微小碎片防护能力。通过普通多层隔热材料和增强型多层隔热材料包敷蜂窝板结构的超高速撞击试验发现，在20单元普通多层隔热材料中填充2层Kevlar织物后,在6. 7km/s的撞击速度下,极限穿透直径由I. 19mm增加到I. 50mm,添加5层Kevlar后极限穿透直径增加到I. 71mm。本实用新型将应用在X X卫星迎风面微小碎片防护上。
图I为本实用新型实施例I所述的不带包敷膜的增强型多层隔热材料的结构示意图；图2为本实用新型实施例2所述的带包敷膜的增强型多层隔热材料的结构示意图；其中，I-反射屏、2-增强型材料、3-间隔材料、4-外包覆膜。
具体实施方式
下面通过具体实施例来详细描述本实用新型。实施例I如图I所示的一种增强型多层隔热材料，所述增强型多层隔热材料包括反射屏I、增强性材料2、间隔材料3 ；其中单层反射屏I和单层间隔材料3组成一个隔热单元，20个隔热单元依次排列，依次为I单元、2单元、……20单元；在2单元和3单元之间铺敷增强性材料2。所述增强性材料2为Kevlarl29，为芳纶纤维中具有较高抗拉强度和抗拉模量的材料，厚度为200 u m,层数为2层。所述反射屏I为双面镀铝聚酯薄膜，厚度为6 ii m。所述间隔材料3为涤纶网，厚度为10 U m,规格20 30D、网眼密度4个孔/cm2、全绞纱编织。其中，增强型多层隔热材料的制备过程如下制造增强型多层隔热材料需经历增强性材料2裁剪和增强型多层隔热材料铺覆及缝制两个步骤。步骤一、增强性材料2裁剪a.将增强性材料2铺覆于平面裁剪加工台上，使其保持自然平整，避免拉伸变形；、[0033]b.选择剥离强度彡8N/25mm的透明不干胶带,胶带宽度20mm 30mm,将胶带沿裁剪线粘贴在需裁剪的部位，粘贴过程中在垂直方向压紧胶带，压紧过程中不要使增强性材料2变形。c.使用剪刀或裁刀裁剪，裁开的部位不得产生横向破口。裁剪时，应一次性裁断增强性材料2的纤维，否则将会产生较多的丝毛。d.裁剪完毕后，将透明不干胶带沿裁剪方向剥离，剥离过程应缓慢，勿使增强性材料2产生较大的变形，同时观察是否拉丝，若有拉丝现象，应停止剥离，用剪刀剪断拉丝的丝毛后再继续剥离。e.剥离掉透明不干胶带后，将增强性材料2铺平，用聚酯薄膜胶带或聚酰亚胺胶带粘贴封边。步骤二、增强型多层隔热材料铺覆及缝制增强型多层隔热材料铺覆及缝制采用多层隔热材料铺覆及缝制工艺的常规工艺，将多层材料叠合后用阻燃线或涤纶线缝制。但需注意在缝针穿透多层隔热材料时，应尽量避免施加横向力。实施例2如图2所示的一种增强型多层隔热材料，所述增强型多层隔热材料包括反射屏I、增强性材料2、间隔材料3 ；其中单层反射屏I和单层间隔材料3组成一个隔热单元，N个隔热单元依次排列，依次为I单元、2单元、……15单元；在增强型隔热材料最外层，即I单元表层设外包覆膜4，在I单元和2单元之间铺敷增强性材料2。所述增强性材料2为Kevlarl29，厚度为300 y m，层数为2层。所述反射屏I为双面镀铝聚酯薄膜,厚度为6 ii m。所述间隔材料3为漆纟仑网，厚度为20 u m。所述外包覆膜4材料为防原子氧阻燃布或ITO膜。所述增强型多层隔热材料的制备过程与实施例I相同。通过普通多层隔热材料和增强型多层隔热材料包敷蜂窝板结构的超高速撞击试验发现，在20单元普通多层隔热材料中填充2层Kevlar织物后，在6. 7km/s的撞击速度下，极限穿透直径由I. 19mm增加到I. 50mm,添加5层Kevlar后极限穿透直径增加到I. 71mm。 综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种增强型多层隔热材料，其特征在于所述增强型多层隔热材料包括反射屏(I)、增强性材料(2 )、间隔材料(3 ); 其中单层反射屏(I)和单层间隔材料(2)组成一个隔热单元，N个隔热单元依次排列，依次为I单元、2单元、……N单元，N彡30;在I单元和2单元之间，或在2单元和3单元之间铺敷增强性材料(2)； 所述增强性材料(2)的抗拉强度> 2. OGPa，模量> 150GPa，厚度为20(T300 y m，层数为2 8层； 所述反射屏(I)为双面镀铝聚酯薄膜，厚度为6 20 u m ； 所述间隔材料(3)为非金属网状材料，厚度为lOlOym。
2.根据权利要求I所述的一种增强型多层隔热材料，其特征在于所述增强性材料(2) 为 Kevlarl29。
3.根据权利要求I所述的一种增强型多层隔热材料，其特征在于所述间隔材料(3)为涤纶网，规格2(T30D、网眼密度4个孔/cm2、全绞纱编织。
4.根据权利要求I所述的一种增强型多层隔热材料，其特征在于在增强型隔热材料最外层，即I单元表层设外包覆膜(4)，在I单元和2单元之间铺敷增强性材料(2)。
5.根据权利要求4所述的一种增强型多层隔热材料，其特征在于所述外包覆膜(4)材料为防原子氧阻燃布或ITO膜。
6.根据权利要求5所述的一种增强型多层隔热材料，其特征在于所述ITO膜的厚度为 20 25u m。
专利摘要本实用新型公开了一种增强型多层隔热材料，属于航天器热控制技术领域。所述增强型多层隔热材料包括反射屏、增强性材料、间隔材料；其中单层反射屏和单层间隔材料组成一个隔热单元，N个隔热单元依次排列，依次为1单元、2单元、……N单元，N≤30；在1单元和2单元之间，或在2单元和3单元之间铺敷增强性材料。所述增强性材料的抗拉强度≥2.0GPa，模量≥150GPa，厚度为200～300μm，层数为2～8层。通过在普通多层隔热材料内部添加增强性材料，在不减低多层隔热材料隔热性能的前提下，提高了多层隔热材料的微小碎片防护能力。
文档编号F16L59/02GK202371383SQ20112050961
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者韩海鹰, 黄家荣 申请人:北京空间飞行器总体设计部