一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法技术

一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，本发明专利技术的目的是要解决目前芳纶月壤取芯软袋孔隙率过大，细土易于流失和冻土中水分难以保存的技术难题。具体步骤为：编织直径在15

【技术实现步骤摘要】
一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法


[0001]本专利技术属于月壤采集用取芯软袋制备
，具体涉及一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法。

技术介绍

[0002]美国航天局通过利用废弃探测器撞击月球极区地带，证实在月球极区可能存在以固态冰形式存在的水。若确实存在固态水，这对于日后在月球表面建造空间站，满足人类在其小规模的生存成为了可能并提供强力的支撑。目前，我国也正在积极开展针对月球南极极区的探月四期工程论证，将探索月球极区物质组成、资源分布及存在形式作为后续月球探测的重要科学目标，拟对月球极区开展采样原位探测和采样返回探测。其中，对极区地带极有可能存在冻土形式的含水月壤或水冰的探测与取回，作为最重要的研究目标。但是，由于外太空的严苛环境以及复杂的采取过程，其中包括月面地形复杂、高真空、低重力、强粒子辐照及昼夜温差大等特点，这对月壤的包覆储存提出了新的技术要求。除此之外，在成功收取月壤完成月面工作之后，探测器还需要经历月面上升、月地转移、再入地轨道等多个阶段，全过程需要几十天。同时伴随着强辐射、高真空等严苛环境，这使得收取的月壤样品内部极少部分水冰极易挥发而逃逸，无法获得准确数据，从而影响探月工程整体进程。在探月3期嫦娥5号任务当中，我国首次利用高性能有机纤维编制的软袋实现了对月球月壤的采集，包覆以及收取，并成功返回地球。但是，截至目前探月三期所使用的纤维软袋却很难在探月4期工程配合探测器进行使用，主要的原因在于芳纶纤维软袋孔径并不能满足采样所需的要求。目前，芳纶纤维主要通过干喷湿纺技术制备，纤维直径一般在十几微米左右，而采用该纤维编织的取芯软袋的孔径过大，所包含的水冰极易逃逸。因此基于探月三期所使用的纤维软袋并使其致密化，成为了所需解决的首要关键问题。目前，采用树脂添覆方式使取芯软袋致密化是最为常用的方式，但是目前遇到的最大困难是大部分树脂材料很难克服外太空的强辐射、高低温环境变化的严苛条件，所制备的复合取芯软袋很难满足所需性能的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决目前纤维取芯软袋由于孔隙率过大，对细土以及水分难以保存的缺陷，提供一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，本专利技术首次利用高性能PIPD聚合物填补传统芳纶纤维取芯软袋的空隙，进而为我国探月工程项目提供技术储存以及服务。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0005]一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，所述方法具体步骤为：
[0006]步骤一：一体化芳纶取芯软袋的制备
[0007]将含有100根
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300根直径在10
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12μm的高性能纤维经纱首先进行加捻整经处理，然后采用织机平纹织出筒状柔性织物，在进行整齐切断码边，得到直径均一，长度均一的取芯软袋；
[0008]步骤二：PIPD聚合物的制备
[0009]在多聚磷酸溶液中，PIPD聚合物利用单体2，3，5，6
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四氨基吡啶与2，5
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二羟基对苯二甲酸采用传统熔融缩聚方法高温缩聚制备得到，反应过程中添加五氧化二磷作为干燥剂；所述多聚磷酸体系的浓度为82wt％
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86wt％，2，5
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二羟基对苯二甲酸所加的摩尔含量比另一种单体过量2
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3％左右；
[0010]步骤三：同质芳纶纤维/PIPD聚合物复合取芯软袋的制备
[0011]将取芯软袋紧密套在聚四氟乙烯平板上，要求没有褶皱和凸起，待平铺后，将步骤二制备PIPD聚合物均匀的涂覆在纤维取芯软袋上，同时刮除取芯软袋表面多余的PIPD聚合物，控制聚合物只添附在取芯软袋的纤维空隙处，制备完成之后，将所得复合取芯软袋浸泡在去离子水当中，去除PIPD的多聚磷酸溶液，溶剂去除后，将复合取芯软袋在50～100℃的烘箱中烘干，即得到致密的复合芳纶/PIPD取芯软袋。
[0012]本专利技术相对于现有技术的有益效果为：
[0013]1、采用高性能PIPD聚合物涂覆，借助PIPD聚合物，高强高模、耐高温、抗紫外辐射特点，同时可以克服外太空严苛的环境，满足项目的技术要求，保证项目的顺利实施。
[0014]2、PIPD聚合物与芳纶纤维取芯软袋之间较强的氢键及范德华力作用，保证整体复合取芯软袋仍然具有优异的柔韧性能和拉伸性能，确保复合软袋翻折包覆月壤的技术要求。
[0015]3、PIPD所组装复合软袋，确保细土以及冻冰在外太空严苛的环境很难逃逸，为后续地面研究月壤的层理结构以及验证水分的含量奠定了基础。
[0016]4、本实施方式制造工艺简单、制备方便，涂覆厚度等参数可调性强，具有很高的实用价值。
附图说明
[0017]图1为PBO、PIPD分子结构式；
[0018]图2为PIPD聚合物合成路线图；
[0019]图3为纤维软袋套在四氟乙烯管示意图；
[0020]图4为芳纶取芯软袋图；
[0021]图5为PIPD聚合物图片。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0023]本专利技术中，以PBO为代表的聚苯并唑类聚合物与芳纶纤维结构类似，由于其自身的刚性链的结构，使其具有超高的强度，模量以及耐高温的性能，并广泛的应用于航空航天领域。由于PBO聚合物优异的性能，使其成为添附取芯软袋使其致密化最为理想的材料。但是，
PBO分子链上缺少极性基团，分子间只有较弱的范德华力，致使PBO聚合物的黏结性能和轴向压缩性能较差，严重限制了其作为树脂添附在复合材料增强和结构材料方面的应用。PIPD作为该类聚合物的成员之一，同时具有非常优异的性能。更为重要的是，PIPD的分子链上同时存在大量的
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OH和
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NH
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的活性官能团(图1)，十分容易在分子间和分子内形成三围氢键网络结构，并赋予了PIPD聚合物优异的界面粘接性能。因此，本专利技术采用高性能PIPD聚合物填充取芯软袋的空隙，使其致密化，以满足下一步探月工程的需求。
[0024]本专利技术利用PIPD分子链上的活性官能团与芳纶纤维表面之间强的氢键以及分子链之间的相互作用，弥补并均匀填充粗纤维取芯软袋孔径过大的缺陷，最终制备得到性能均一、结构致密且为同质的芳纶纤维/PIPD复合取芯软袋。本专利技术实现了PIPD聚合物与芳纶纤维两者之间的有效复合，利用PIPD聚合物结构稳定、耐高温、高强高模、同时与芳纶纤维软袋之间强的粘附力的作用的特点，弥补目前传统芳纶取芯软袋的空隙率过大，内部细壤以及水分流失的缺陷，在保持原有性能的基础上，进一步增强复合取芯软袋的功能，方法简单，效果明显。
[0025]具体实施方式一：本实施方式记载的是一种利用高性能苯并唑类聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，其特征在于：所述方法具体步骤为：步骤一：一体化芳纶取芯软袋的制备将含有100根
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300根直径在10
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12μm的高性能纤维经纱首先进行加捻整经处理，然后采用织机平纹织出筒状柔性织物，在进行整齐切断码边，得到直径均一，长度均一的取芯软袋；步骤二：PIPD聚合物的制备在多聚磷酸溶液中，PIPD聚合物利用单体2，3，5，6
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四氨基吡啶与2，5
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二羟基对苯二甲酸采用传统熔融缩聚方法高温缩聚制备得到，反应过程中添加五氧化二磷作为干燥剂；所述多聚磷酸体系的浓度为82wt％
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86wt％，2，5
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二羟基对苯二甲酸所加的摩尔含量比另一种单体过量2
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3％；步骤三：同质芳纶纤维/PIPD聚合物复合取芯软袋的制备将取芯软袋紧密套在聚四氟乙烯平板上，要求没有褶皱和凸起，待平铺后，将步骤二制备的PIPD聚合物均匀涂覆在纤维取芯软袋上，同时刮除取芯软袋表面多余的PIPD聚合物，控制聚合物只添附在取芯软袋的纤维空隙处，制备完成之后，将所得复合取芯软袋浸泡在去离子水当中，去除PIPD的多聚磷酸溶液，溶剂去除后，将复合取芯软袋在50～100℃的烘箱中烘干，即得到致密的复合芳纶/PIPD取芯软袋。2.根据权利要求1所述的一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，其特征在于：步骤一中，将步骤一制备的纤维取芯软袋浸泡在丙酮溶剂中，超声抽提30min，去除软袋表面残留杂质，将清洗后的软袋晾干。3.根据权利要求1所述的一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，其特征在于：步骤一中，所述高性能纤维为芳纶纤维、高性能有机纤维或者混合纤维。4.根据权利要求3所述的一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋的方法，其特征在于：所述高性能有机纤维为PBO纤维或PIPD纤维。5.根据权利要求1所述的一种利用高性能苯并唑类聚合物制备致密芳纶取芯软袋...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明强，黄玉东，刘丽，黄一婷，黎俊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：