一种梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋的制备方法，它涉及一种探月取壤用取芯软袋的制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有取芯软袋在探月取壤过程中，容易受钻进机构高温影响而引发纤维性能下降，而带来软袋意外断裂的问题。方法：一、制备取芯软袋；二、制备不同浓度的Kevlar纳米纤维溶液；三、搭建真空抽滤装置；四、复合，得到梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋。本发明专利技术制备的梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋内侧温度与未处理取芯软袋降低了27％～30％，断裂强度提高了17.2％～25％。本发明专利技术可获得一种梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种探月取壤用取芯软袋的制备方法。
技术介绍
中国探月工程已全面进入“绕、落、回”三步走发展规划的第三期，计划于2017年前后执行嫦娥五号任务，实现月壤无人自动采样返回，将实现具有划时代意义的月球钻探-取芯-返回实验。在这个实验过程中，钻取采样取芯软袋需要有效地完成月壤样品的获取及层理保持工作，将月壤样品包裹于取芯柔性袋中并对柔性袋末端进行可靠地封口，保证高取芯率、不漏样、不掉样、层理保持度高。取芯软袋的正常工作是整个探月取壤任务的核心，也将面临很多的工作风险。在其跟随钻进机构下钻取土、包覆月壤并同步内翻提拉收卷的过程中，因与钻头的距离较近，会受到钻头高温度的影响，如钻头在钻进过程中发生意外持续钻进产生大量热量，温度持续升高，可能会使软袋编织原料纤维性能下降甚至超过纤维热性能承受极限而烧毁，造成任务失败。因此考虑对取芯软袋进行外部热保护是非常必要的。Kevlar纤维是美国杜邦公司研制的高性能对位芳纶纤维，化学名称为聚对苯二甲酸对苯二胺(PPTA)。Kevlar纤维是高性能连接的苯酰胺，酰胺键与苯环基团形成共轭结构，分子排列规整，取向度和纤维洁净度高，链段排列规则，存在很强的分子间氢键，综合以上因素赋予纤维高强度、高模量、耐高温特性等优良特性。芳纶纳米纤维是一种新的纳米构筑模块，而在芳纶纳米线的制备中，主要采用了top-down的方法，利用宏观的Kevlar纤维来制备芳纶纳米纤维。用氢氧化钾在二甲基亚砜中对凯夫拉纤维的去质子化过程，通过对酰胺键上的氢吸附，使凯夫拉纳米纤维在静电斥力和切向力的共同作用下彼此分散，制备出尺寸长度在5-10μm，管径在5-15nm的一维管状大分子。该方法中生成的氮负离子之间的静电斥力与分子间的氢键作用力和π-π共轭作用力形成平衡，从而使芳纶纳米纤维维持在纳米级，不能进一步溶解为分子。芳纶纳米纤维具有很强的隔热和抗氧化效果，可抵御外层摄氏300度高温。对芳纶纳米纤维溶液进行抽滤成膜，可制备得到一种多孔的隔热高强薄膜。通过制备不同浓度的芳纶纳米纤维溶液，可以控制该纳米纤维溶液的含量及成膜的孔隙率。在抽滤过程中通过按次序滴加不同浓度的纳米纤维溶液，并同时滴加去离子水以使其再次质子化而形成凝胶，从而可以制备出梯度分布的多孔隔热高强的芳纶纳米纤维薄膜。将其与取芯软袋进行复合，即有望制得一种梯度分布多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋。从而实现对取芯软袋进行有效的热保护。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有取芯软袋在探月取壤过程中，容易受钻进机构高温影响而引发纤维性能下降，而带来软袋意外断裂的问题，而提供一种梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋的制备方法。一种梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋的制备方法，是按以下步骤完成的：一、将80根～300根纤维经纱进行整经处理，然后采用织机平纹织出筒状柔性织物，再整齐切断并码边，得到直径为16.5mm～27mm，长度为200mm～2500mm的取芯软袋；步骤一中所述的纤维经纱为50旦～1600旦的Kevlar纤维中的一种或其中几种的混合纤维；步骤一中所述的织机为有梭织机、无梭织机或圆织机；二、制备不同浓度的Kevlar纳米纤维溶液：①、制备质量分数为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、1.5gKevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；②、制备质量分数为0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、3gKevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；③、制备质量分数为0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、4.5gKevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；④、制备质量分数为1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、6gKevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；⑤、制备质量分数为1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、7.5gKevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；三、搭建真空抽滤装置：将步骤二中得到的质量分数分别为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液和1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液按照浓度从高到低或浓度从低到高的顺序以10mL/min～50mL/min的流速滴加到在布氏漏斗的滤膜上，同时以1mL/min～5mL/min的流速向布氏漏斗的滤膜上滴加去离子水，步骤二中得到的质量分数分别为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液和1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液滴加结束后，再进行真空抽滤20min～60min，再在温度为100℃下真空干燥12h～24h，得到浓度梯度分布的多孔隔热高强薄膜；步骤三中所述的质量分数为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、1.2％的暗红色的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋的制备方法，其特征在于一种梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋的制备方法是按以下步骤完成的：一、将80根～300根纤维经纱进行整经处理，然后采用织机平纹织出筒状柔性织物，再整齐切断并码边，得到直径为16.5mm～27mm，长度为200mm～2500mm的取芯软袋；步骤一中所述的纤维经纱为50旦～1600旦的Kevlar纤维中的一种或其中几种的混合纤维；步骤一中所述的织机为有梭织机、无梭织机或圆织机；二、制备不同浓度的Kevlar纳米纤维溶液：①、制备质量分数为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、1.5g Kevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；②、制备质量分数为0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、3g Kevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；③、制备质量分数为0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、4.5g Kevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；④、制备质量分数为1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、6g Kevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；⑤、制备质量分数为1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、7.5g Kevlar纤维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；三、搭建真空抽滤装置：将步骤二中得到的质量分数分别为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液和1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液按照浓度从高到低或浓度从低到高的顺序以10mL/min～50mL/min的流速滴加到在布氏漏斗的滤膜上，同时以1mL/min～5mL/min的流速向布氏漏斗的滤膜上滴加去离子水，步骤二中得到的质量分数分别为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液和1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液滴加结束后，再进行真空抽滤20min～60min，再在温度为100℃下真空干燥12h～24h，得到浓度梯度分布的多孔隔热高强薄膜；步骤三中所述的质量分数为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液和1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液的体积比为1:1:1:1:1；步骤三中所述的质量分数为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液与去离子水的体积比为10:1；步骤三中所述的浓度梯度分布的多孔隔热高强薄膜的厚度为2μm～20μm；四、复合：使用28旦～130旦的Kevlar纤维将步骤三中得到的浓度梯度分布的多孔隔热高强薄膜缝合在直径为16.5mm～27mm，长度为200mm～2500mm的取芯软袋的外部或使用502胶将步骤三中得到的浓度梯度分布的多孔隔热高强薄膜粘贴到直径为16.5mm～27mm，长度为200mm～2500mm的取芯软袋的外部，得到梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋；步骤四中所述的缝合是在取芯软袋编织结构中的经纬交叉处。...
【技术特征摘要】
1.一种梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋的制备方法，其特征
在于一种梯度分布的多孔隔热高强薄膜功能化探月取壤用取芯软袋的制备方法是按以下步
骤完成的：
一、将80根～300根纤维经纱进行整经处理，然后采用织机平纹织出筒状柔性织物，
再整齐切断并码边，得到直径为16.5mm～27mm，长度为200mm～2500mm的取芯软袋；
步骤一中所述的纤维经纱为50旦～1600旦的Kevlar纤维中的一种或其中几种的混合纤
维；
步骤一中所述的织机为有梭织机、无梭织机或圆织机；
二、制备不同浓度的Kevlar纳米纤维溶液：
①、制备质量分数为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、1.5gKevlar纤
维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下
搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
②、制备质量分数为0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、3gKevlar纤维
和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅
拌反应3天～10天，得到质量分数分别为0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
③、制备质量分数为0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、4.5gKevlar纤
维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下
搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
④、制备质量分数为1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、6gKevlar纤维
和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下搅
拌反应3天～10天，得到质量分数分别为1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
⑤、制备质量分数为1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
使用氮气对干燥的三口瓶吹扫20min～30min，再将500mL二甲基亚砜、7.5gKevlar纤
维和1.5g氢氧化钾加入到干燥的三口瓶中，再在搅拌速度为100r/min～1600r/min的条件下
搅拌反应3天～10天，得到质量分数分别为1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液；
三、搭建真空抽滤装置：将步骤二中得到的质量分数分别为0.3％的暗红色的Kevlar纳
\t米纤维溶液、0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、
1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液和1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液按照浓度从
高到低或浓度从低到高的顺序以10mL/min～50mL/min的流速滴加到在布氏漏斗的滤膜上，
同时以1mL/min～5mL/min的流速向布氏漏斗的滤膜上滴加去离子水，步骤二中得到的质
量分数分别为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.6％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶
液、0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、1.2％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液和1.5％
的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液滴加结束后，再进行真空抽滤20min～60min，再在温度为
100℃下真空干燥12h～24h，得到浓度梯度分布的多孔隔热高强薄膜；
步骤三中所述的质量分数为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、0.6％的暗红色的
Kevlar纳米纤维溶液、0.9％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液、1.2％的暗红色的Kevlar纳米
纤维溶液和1.5％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液的体积比为1:1:1:1:1；
步骤三中所述的质量分数为0.3％的暗红色的Kevlar纳米纤维溶液与去离子水的体积比
为10:1；
步骤三中所述的浓度梯度分布的多孔隔热高强薄膜的厚度为2μm～20μm；
四、复合：使用28旦～130旦的Kevlar纤维将步骤三中得到的浓度梯度分布的多孔隔
热高强薄膜缝合在直径为16.5mm～27mm，长度为20...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉东，王芳，吴亚东，黎俊，刘丽，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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