專利名稱：可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可充氣展開的太空結(jié)構(gòu)用的復(fù)合材料，具體涉及一種可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜。
背景技術(shù)：
太空充氣展開結(jié)構(gòu)是一種新型空間結(jié)構(gòu)，可用于構(gòu)建各種飛行器結(jié)構(gòu)，如大型空間天線、太陽帆板以及大型空間飛行器等等?？臻g充氣展開結(jié)構(gòu)入軌后需通過充氣進(jìn)行展開并通過一定的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛化形成空間結(jié)構(gòu)，這就要求構(gòu)建太空充氣展開結(jié)構(gòu)用的復(fù)合薄膜具有較好的剛化性能。而現(xiàn)有的太空充氣展開結(jié)構(gòu)用的復(fù)合薄膜的熱固化層與氣體阻隔層之間設(shè)置有電加熱層，該熱固化層是利用熱固化的方式剛化的，由于熱固化層中的基體樹脂固化所需要的能量來自于航天器的電源，而航天器攜帶的能量是有限的，并且基體樹脂固化所需要的能量較高，因而采用此結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜在使用中存在耗能高，儲存能力差問題；另外該復(fù)合薄膜還增加有絕熱層，這不僅增加了制造成本，同時還使加工工藝變得繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有的構(gòu)建太空充氣展開結(jié)構(gòu)用復(fù)合薄膜的熱固化層利用熱固化的方式剛化，因而存在耗能高、儲存能力差問題及由于增加了絕熱層，因而存在制造成本高、工藝繁瑣問題提供的一種可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜。本發(fā)明的復(fù)合薄膜由里向外依次包括氣體阻隔層1、可剛化層2和外部約束層3；所述的氣體阻隔層1、可剛化層2和外部約束層3三者之間相互粘接在一起。
本發(fā)明具有以下有益效果一、已有的太空充氣展開結(jié)構(gòu)用復(fù)合薄膜的熱固化層是利用熱固化的方式剛化的，加熱樹脂基體需要的能量來自于航天器的電源，而航天器攜帶的能量是有限的。一般來說，航天器在發(fā)射前需要較長時間進(jìn)行制造、裝配和測試，這就要求復(fù)合薄膜預(yù)浸料必須具有較長的儲存期。采用熱固化剛化技術(shù)，不僅耗能高，而且儲存能力也較差；而紫外線剛化技術(shù)就克服了這些不足，它可以使光引發(fā)材料的儲藏期達(dá)到幾年甚至更長時間。二、本發(fā)明可將初始柔軟的結(jié)構(gòu)材料(如管、環(huán)等)折疊后充入氣體進(jìn)行膨脹或展開，然后在紫外光的作用下變?yōu)閯傂越Y(jié)構(gòu)，因而該復(fù)合薄膜具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)特性和設(shè)計靈活性，它不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、折疊方便的優(yōu)點，同時還具有剛化性能好、耗能低、結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、室溫儲藏穩(wěn)定、儲藏壽命長的優(yōu)點。三、本發(fā)明的可剛化層是通過紫外光照射使可剛化層中的樹脂產(chǎn)生聚合反應(yīng)，樹脂在波譜的不同波長下發(fā)生交聯(lián)，使可剛化層剛化，從而起到支撐整體結(jié)構(gòu)的作用。四、本發(fā)明由于采用紫外光剛化技術(shù)使復(fù)合薄膜剛化，由此省去了已有采用電加熱方式使熱固化層剛化所增加的絕熱層，因而本發(fā)明具有整體結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容易制造的優(yōu)點。五、本發(fā)明的復(fù)合薄膜由三層材料復(fù)合而成，氣體阻隔層設(shè)置在復(fù)合薄膜的最里側(cè)，其作用是防止太空充氣展開結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣體泄漏和防止太空充氣展開結(jié)構(gòu)在包裝時粘結(jié)；外部約束層設(shè)置在本發(fā)明的復(fù)合薄膜的最外側(cè)，其作用是防止可充氣展開的太空結(jié)構(gòu)在包裝時粘結(jié)和對可充氣展開的太空結(jié)構(gòu)的整體形狀和尺寸進(jìn)行約束。


圖1是本發(fā)明的復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜由里向外依次由氣體阻隔層1、可剛化層2和外部約束層3組成；所述的氣體阻隔層1、可剛化層2和外部約束層3三者之間相互粘接在一起。
具體實施方式
二結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的氣體阻隔層1由聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜材料制成。選用上述材料，在空間條件下的耐折疊性好。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的氣體阻隔層1的厚度δ1為20～50μm。采用上述技術(shù)參數(shù)，可有效地防止可充氣展開的太空結(jié)構(gòu)內(nèi)的氣體泄漏。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
三的不同點是本實施方式的氣體阻隔層1的厚度δ1為25μm?？杀ＷC可充氣展開的太空結(jié)構(gòu)內(nèi)的氣體不泄漏。
具體實施方式
五結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的可剛化層2由兩向或三向編制的纖維布預(yù)浸未固化的樹脂制成；所述的纖維是玻璃纖維或石英纖維。紫外光固化所選用的樹脂固化時間由可剛化層2材料本身的性能、光引發(fā)劑和紫外線能量大小等因素共同決定，可剛化層2的固化時間可以從幾分鐘到幾個小時；增強(qiáng)纖維對紫外線能量的吸收必須是透明的，可以選用玻璃纖維或石英纖維。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的可剛化層2的厚度δ2為0.3～0.6mm。采用上述技術(shù)參數(shù)，可保證可剛化層2具有較好的固化性能，特別適合在大型空間天線、太陽帆板以及大型空間飛行器上應(yīng)用。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
六的不同點是本實施方式的可剛化層2的厚度δ2為0.5mm。采用上述技術(shù)參數(shù)，在保證可剛化層2具有較好固化性能的同時，還可節(jié)約成本。
具體實施方式
八結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的外部約束層3由聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜材料制成，所述的外部約束層3的厚度δ3為20～50μm。采用上述材料可滿足空間條件下的耐折疊特性。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式還增加有隔熱層4；所述的隔熱層4設(shè)置在外部約束層3的外面并與外部約束層3粘接。隔熱層4的作用是為了抵抗空間各種惡劣環(huán)境。
具體實施方式
十結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
九的不同點是本實施方式的隔熱層4由單面或雙面鍍鋁打孔的聚酰亞胺薄膜或聚脂薄膜和滌綸網(wǎng)復(fù)合而成，隔熱層4的厚度δ4為0.2～0.6mm。隔熱層4采用上述材料，可保證隔熱層4較好的低抗空間各種惡劣環(huán)境。
具體實施方式
十一本發(fā)明的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜由內(nèi)至外依次由氣體阻隔層1、可剛化層2、外部約束層3、隔熱層4組成；所述的氣體阻隔層1、可剛化層2、外部約束層3和隔熱層4相互粘接在一起，復(fù)合薄膜采用內(nèi)固化型，即內(nèi)置紫外光源靠近氣體阻隔層1的內(nèi)側(cè)，內(nèi)置紫外光源選用長度為6～10cm的紫外燈，紫外燈的能量要求為25w/m2，考慮到透光，氣體阻隔層1選用厚度δ1為25μm的美國杜邦公司生產(chǎn)的麥拉(Mylar)薄膜；可剛化層2選用雙向編織的玻璃纖維平紋布為增強(qiáng)材料，樹脂體系選用陽離子紫外光引發(fā)劑二芳基碘翁六氟銻酸鹽固化的環(huán)氧樹脂，可剛化層2的厚度δ2為0.3～0.6mm，可以是單層或多層復(fù)合材料預(yù)浸布；外部約束層3選用厚度δ3為25μm的聚酰亞胺薄膜制成；隔熱層4采用單面或雙面鍍鋁打孔的聚酰亞胺薄膜或聚脂薄膜和滌綸網(wǎng)復(fù)合而成。復(fù)合薄膜采用內(nèi)固化型，其優(yōu)點如下固化過程可控；固化不受空間輻射條件影響；固化均勻。
具體實施方式
十二本發(fā)明的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜由內(nèi)至外依次由氣體阻隔層1、可剛化層2、外部約束層3組成；所述的氣體阻隔層1、可剛化層2和外部約束層3相互粘接在一起，復(fù)合薄膜采用外固化型，即在外部約束層3的外部設(shè)置紫外光源(在太空中采用太陽光)，氣體阻隔層1選用厚度δ1為25μm的美國杜邦公司生產(chǎn)的開普坦(Kapton)薄膜；可剛化層2選用雙向編織的玻璃纖維平紋布為增強(qiáng)材料，樹脂體系選用陽離子紫外光引發(fā)劑二芳基碘翁六氟銻酸鹽固化的環(huán)氧樹脂，可剛化層2的厚度δ2為0.3～0.6mm，可以是單層或多層復(fù)合材料預(yù)浸布；外部約束層3采用厚度δ3為25μm的美國杜邦公司生產(chǎn)的麥拉(Mylar)薄膜；外置紫外光源選用能模擬太陽光強(qiáng)的紫外燈。復(fù)合薄膜采用外固化型的優(yōu)點如下結(jié)構(gòu)簡單、易于加工，利用太陽光、耗能低。
權(quán)利要求
1.一種可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于所述的復(fù)合薄膜由里向外依次包括氣體阻隔層(1)、可剛化層(2)和外部約束層(3)；所述的氣體阻隔層(1)、可剛化層(2)和外部約束層(3)三者之間相互粘接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于所述的氣體阻隔層(1)由聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于所述的氣體阻隔層(1)的厚度(δ1)為20～50μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于所述的氣體阻隔層(1)的厚度(δ1)為25μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于所述的可剛化層(2)由兩向或三向編制的纖維布預(yù)浸未固化的樹脂制成，所述的纖維是玻璃纖維或石英纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于所述的可剛化層(2)的厚度(δ2)為0.3～0.6mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于所述的可剛化層(2)的厚度(δ2)為0.5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于所述的外部約束層(3)由聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜材料制成，所述的外部約束層(3)的厚度(δ3)為20～50μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于它還增加有隔熱層(4)；所述的隔熱層(4)設(shè)置在外部約束層(3)的外面并與外部約束層(3)粘接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，其特征在于所述的隔熱層(4)由單面或雙面鍍鋁打孔的聚酰亞胺薄膜或聚脂薄膜和滌綸網(wǎng)復(fù)合而成，所述的隔熱層(4)的厚度(δ4)為0.2～0.6mm。
全文摘要
可充氣展開太空結(jié)構(gòu)用紫外光剛化復(fù)合薄膜，它涉及一種可充氣展開的太空結(jié)構(gòu)用的復(fù)合材料。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的構(gòu)建太空充氣展開結(jié)構(gòu)用的復(fù)合薄膜的熱固化層采用電加熱的方式剛化，因而存在耗能高、儲存能力差問題及由于增加了絕熱層，因而存在制造成本高、工藝難度大問題。本發(fā)明的復(fù)合薄膜由里向外依次包括氣體阻隔層1、可剛化層2和外部約束層3；氣體阻隔層1、可剛化層2和外部約束層3三者之間相互粘接在一起。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、折疊方便、剛化性能好、耗能低、結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、室溫儲藏穩(wěn)定、儲藏壽命長的優(yōu)點，是構(gòu)建大型空間天線、太陽帆板以及大型空間飛行器的可充氣展開的太空結(jié)構(gòu)較理想的復(fù)合材料。
文檔編號B64G1/22GK1751965SQ20051001048
公開日2006年3月29日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者劉宇艷, 苗常青, 萬志敏, 杜星文 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)