【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间展开材料制备领域，具体涉及一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法。
技术介绍
1、大型空间展开结构在航天领域具有重要的应用价值，为减小这类展开结构的发射体积，引入顺序固化技术：将固化单体以及引发剂混合后，通过第一阶段引发得到柔性材料，通过第二阶段引发得到刚性材料。通过顺序固化技术制备出柔性材料，地面可折叠，这极大减小了展开结构的发射体积，升空在轨后通过第二阶段引发得到刚性材料，完成在轨刚化保型。
2、现阶段顺序固化技术中第二阶段引发剂多为添加型引发剂，即第二类引发剂以游离的形式存在于一阶段柔性材料中，当柔性材料升空在轨后，这类游离型引发剂会在负压作用下抽至太空环境中，出现真空出气问题，同时由于引发剂被抽离，导致第二阶段固化不可控，恶化材料的性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决柔性材料中第二阶段引发剂出现真空出气、柔性材料储存期短等问题，提供一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法。本专利技术柔-刚转变材料体系选为丙烯酸酯-环氧树脂体系。触发一阶段固化后得到柔性聚丙烯酸酯材料(此时环氧树脂单体并没有发生固化)，这种材料在地面可以进行柔性折叠；柔性材料升空在轨后通过加热触发咪唑类物质引发环氧树脂发生阴离子固化，完成二阶段固化，得到刚性材料。通过分子设计合成出含有丙烯酸酯基(或甲基丙烯酸酯基)的咪唑类潜伏性固化剂，触发一阶段丙烯酸酯单体聚合时，这类咪唑型固化剂可以接入丙烯酸酯树脂网络中，即第二阶段环氧树脂的引发剂被接入第
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法，所述方法的步骤为：顺序固化体系：一阶段使用丙烯酸酯树脂，光自由基引发剂(或热自由基引发剂)与丙烯酸酯树脂质量比为1-5：100，二阶段使用环氧树脂，固化剂为合成出的潜伏性咪唑类固化剂，与环氧树脂质量比为7-20：100，树脂总量为100％，环氧树脂为50％～90％，将光自由基引发剂(或热自由基引发剂)、合成出的潜伏性咪唑类固化剂、丙烯酸酯树脂和环氧树脂混合后，抽真空，除气泡，倒入模具后通过紫外光照射10-20min(或60℃-70℃保持2-4h)后制备出一阶段柔性材料，将柔性材料于100℃-150℃后固化2-6h，得到刚性材料。
4、优点：1.通过分子设计合成出的含有双键的咪唑类潜伏性固化剂，将这类固化剂与丙烯酸酯、环氧树脂、光自由基引发剂混合后，触发丙烯酸酯自由基固化的同时，这类含双键的潜伏固化剂被接入到丙烯酸酯网络中，因此这类潜伏性固化剂不具有迁移现象，在真空环境中，这类固化剂不会从一阶段柔性材料里被抽入至真空环境中，可解决一阶段材料真空出气问题，随后加热触发咪唑固化环氧树脂，完成材料在空间环境中的柔-刚转化。
5、2.该固化剂具有以下显著特点：在室温条件下，对环氧树脂的固化活性较低，但在加热至特定温度时，固化剂通过逆迈克尔反应释放出游离的咪唑。此时，咪唑对环氧树脂的固化活性显著增强，能够迅速完成固化过程。因此，该固化剂具备可控活性、温度触发固化和高效快速固化的优点。这些特性使其在空间环境中尤为适用，有助于减少航天器对空间展开结构固化时所需的能量。
6、进一步地，所述光自由基引发剂为苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或者多种；所述热自由基引发剂为过氧化二苯甲酰bpo、偶氮二异庚腈abvn、偶氮二异丁腈aibn中的一种。
7、进一步地，所述潜伏性咪唑类固化剂的合成方法为：称取4-马来酰亚胺基苯酚4.725g-7.56g、甲基丙烯酰氯(或丙烯酰氯)2.6g-4.16g、溶剂250-350ml、缚酸剂2.5g-4.5g于冰水浴条件下反应4-48h后，倒入冰水中，出现大量黄色沉淀后，抽滤，干燥中间黄色产物；称取中间黄色产物6.5g-10.28g，与1.7g-2.72g咪唑反应，反应温度为40-80℃，反应3-8h后，倒入冷的石油醚中，出现大量红色沉淀，抽滤，干燥得到产物；潜伏性咪唑类固化剂合成方程式如图9所示。
8、对比与咪唑类物质，合成产物为潜伏性咪唑类固化剂，室温条件下与环氧树脂的反应活性比咪唑类物质的反应活性低，可作为潜伏性固化剂使用。
9、进一步地，所述溶剂为四氢呋喃、乙酸乙酯、二氧六环、二氯甲烷、二氯乙烷、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、乙腈中的一种或几种复配溶剂。
10、进一步地，所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、无水碳酸钾、氢氧化钾中的一种。
11、本专利技术相对于现有技术的有益效果为：
12、1.合成产物为含有甲基丙烯酸酯基的咪唑类固化剂，氢核磁谱图如图1所示。柔-刚转变材料体系选为丙烯酸酯-环氧树脂体系。通过第一阶段光引发或热引发后得到柔性丙烯酸酯材料，此时合成产物会接入至丙烯酸酯树脂网络中，即第二阶段环氧树脂的固化剂接入第一阶段丙烯酸酯网络中，当柔性材料升空在轨展开后，在真空作用下，材料中的第二阶段固化剂不会被抽入至真空环境中，随后通过加热触发咪唑固化环氧树脂，此时第一阶段接入的咪唑会掉落，固化活性强，完成材料在空间环境中的柔-刚转化。示意图如图2所示。
13、2.对比与咪唑类物质，潜伏性咪唑类固化剂具有潜伏性。例如室温条件下2wt％的咪唑与环氧树脂相混合后，体系的凝胶时间为0.5d，并且通过非等温dsc测试表明体系峰值放热温度约为130℃左右，如图3所示。而室温条件下5wt％的合成潜伏性咪唑类固化剂与环氧树脂相混合后，体系的凝胶时间约为13d。室温凝胶时间越短，表明室温条件下固化剂与环氧树脂的反应活性越强，室温凝胶时间越长，表明室温条件下固化剂与环氧树脂的反应活性越弱，可以延长体系的储存期与加工时间等。进一步通过非等温dsc测试表明潜伏性咪唑类固化剂的峰值放热温度在160-170℃左右，如图4所示，表明潜伏性咪唑类固化剂需要吸收更多的能量才能固化环氧树脂，即合成产物具有潜伏性，可以延长一阶段柔性材料的储存期。
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1.一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法，其特征在于：所述方法的步骤为：顺序固化体系：一阶段使用丙烯酸酯树脂，光自由基引发剂(或热自由基引发剂)与丙烯酸酯质量比为1-5：100，二阶段使用环氧树脂，固化剂为合成的潜伏性咪唑类固化剂，与环氧树脂质量比为7-20：100，树脂总量为100％，环氧树脂为50％～90％，将光自由基引发剂(或热自由基引发剂)、咪唑类固化剂、丙烯酸酯树脂和环氧树脂混合后，抽真空，除气泡，倒入模具后通过紫外光照射10-20min(或60℃-70℃保持2-4h)后制备出一阶段柔性材料，此时，二阶段环氧树脂固化剂接入至一阶段丙烯酸酯网络中，将柔性材料于100℃-150℃后固化2-6h，得到刚性材料。
2.根据权利要求1所述的一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法，其特征在于：所述光自由基引发剂为苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或者多种；所述热自由基引发剂为过氧化二苯甲酰BPO
3.根据权利要求1所述的一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法，其特征在于：所述潜伏性咪唑类固化剂的合成方法为：称取4-马来酰亚胺基苯酚4.725g-7.56g、甲基丙烯酰氯(或丙烯酰氯)2.6g-4.16g、溶剂250-350ml、缚酸剂2.5g-4.5g，于冰水浴条件下反应4-48h后，倒入冰水中，出现大量黄色沉淀后，抽滤，干燥中间黄色产物；称取中间黄色产物6.5g-10.28g，与1.7g-2.72g咪唑反应，反应温度为40-80℃，反应3-8h后，倒入冷的石油醚中，出现大量红色沉淀，抽滤，干燥最终产物。
4.根据权利要求3所述的一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法，其特征在于：所述溶剂为四氢呋喃、乙酸乙酯、二氧六环、二氯甲烷、二氯乙烷、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、乙腈中的一种或几种复配溶剂。
5.根据权利要求3所述的一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法，其特征在于：所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、无水碳酸钾、氢氧化钾中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法，其特征在于：所述方法的步骤为：顺序固化体系：一阶段使用丙烯酸酯树脂，光自由基引发剂(或热自由基引发剂)与丙烯酸酯质量比为1-5：100，二阶段使用环氧树脂，固化剂为合成的潜伏性咪唑类固化剂，与环氧树脂质量比为7-20：100，树脂总量为100％，环氧树脂为50％～90％，将光自由基引发剂(或热自由基引发剂)、咪唑类固化剂、丙烯酸酯树脂和环氧树脂混合后，抽真空，除气泡，倒入模具后通过紫外光照射10-20min(或60℃-70℃保持2-4h)后制备出一阶段柔性材料，此时，二阶段环氧树脂固化剂接入至一阶段丙烯酸酯网络中，将柔性材料于100℃-150℃后固化2-6h，得到刚性材料。
2.根据权利要求1所述的一种解决空间展开结构中柔-刚转化材料真空出气的方法，其特征在于：所述光自由基引发剂为苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或者多种；所述热自由基引发剂为过氧化二苯甲酰bpo、...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇艳，董晓渝，徐凌宇，张东杰，成中军，樊志敏，谢志民，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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