本发明属于空间展开材料制备领域，具体涉及一种基于双重网络解决空间柔性材料真空出气的方法。
背景技术：
1、随着人类对空间的不断探索，各类航天器趋于大型化，其结构越来越复杂，质量也越来越大。由于受到运载工具有效空间和运载质量等因素的限制，传统的航天器结构在研制和发射方面都遇到了巨大的困难。为解决这一矛盾，引入构筑双重网络的技术，即首先在地面将单体与引发剂混合反应，形成第一重网络得到柔性材料；航天器进入轨道后，引发第二重网络的反应。这一阶段的引发反应使柔性材料逐渐转变为刚性材料，完成在轨刚化保型的过程。
2、目前双重网络的制备过程中，第二重网络制备过程中所用引发剂主要采用添加型引发剂。这类引发剂在第一重网络得到的柔性材料中以游离的形式存在。然而，一旦柔性材料在地面升空并进入轨道后，存在一个重要问题：游离型引发剂可能会受到负压作用，从而被抽离到太空环境中，导致真空出气问题的出现。更严重的是，这种引发剂的损失可能会使第二重网络的固化过程失控，因而无法有效地实现预期的材料性能。这种情况可能会显著地损耗材料的结构强度、耐久性以及其他关键性能，对于空间应用尤为关键。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决柔性材料中第二重网络固化过程中引发剂真空出气以及在第一重网络的储存期短等问题，提供一种基于双重网络解决空间柔性材料真空出气的方法。本发明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一阶段丙烯酸酯树脂网络里，此时柔性材料升空在轨后，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，不存在真空出气的问题，进一步地通过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。为解决空间柔性-刚性转化材料真空出气问题提供了一种解决方法。
2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
3、一种基于双重网络解决空间柔性材料真空出气的方法，所述方法为：双重网络体系：第一重网络使用丙烯酸酯树脂，光固化剂与丙烯酸酯质量比为2：100，第二重网络使用环氧树脂，固化剂为合成的咪唑类衍生物固化剂，与环氧树脂质量比为7-15：100，树脂总量为100％，环氧树脂为50％～90％，将光固化剂、咪唑类衍生物固化剂、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后制备出第一重网络的柔性材料，随后在110℃下预固化3h、150℃下后固化3-5h，得到刚性材料。
4、进一步地，所述光固化剂为苯基双(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。
5、进一步地，所述咪唑类衍生物固化剂的制备方法为：将甲苯-2，4-二异氰酸酯溶解在溶剂中，在回流冷凝、氮气氛围以及60℃下，滴加溶有聚乙二醇-400和二乙二醇的溶剂，反应4-5h；随后在回流冷凝、氮气氛围以及40℃下，滴加溶有2-乙基-4-甲基咪唑的溶剂，反应4-5h，即得到咪唑类衍生物固化剂。
6、进一步地，所述甲苯-2，4-二异氰酸酯、聚乙二醇-400、二乙二醇、2-乙基-4-甲基咪唑的摩尔比为20：9：1：20。
7、进一步地，所述溶剂为四氢呋喃、二氧六环、吡啶、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。
8、进一步地，将反应溶液向石油醚和乙酸乙酯(v1：v2＝3：1)混合溶液中滴加，进行沉淀处理，随后进行抽滤操作，取漏斗中黄色滤饼，放入60℃真空烘箱烘干24h，得到产物tpu-emi。
9、本发明相对于现有技术的有益效果为：
10、1、通过分子合成方案设计，制备出较高分子量的咪唑类衍生物，分子链为聚氨酯结构，用2-乙基-4-甲基咪唑(emi)进行封端处理，氢核磁谱图如图1所示，傅里叶红外谱图如图2所示，分子量流出曲线图如图3所示。通过第一阶段光引发后，得到第一重网络的丙烯酸酯材料，此时合成产物会被包埋在丙烯酸酯树脂网络中，当柔性材料升空在轨展开后，在真空条件下，材料中的第二阶段固化剂因其较高分子量，不会被抽入至真空环境中，随后通过加热触发咪唑衍生物固化环氧树脂，完成材料在空间环境中第二重网络的形成，即柔-刚转化。示意图如图11所示。
11、2、与咪唑类物质相比较，咪唑衍生物固化剂具有潜伏性。例如室温条件下15wt％的咪唑与环氧树脂相混合后，体系在6-8h内已完全固化，并且通过非等温dsc测试表明体系峰值放热温度约为124℃左右，如图4所示。而在室温条件下15wt％的咪唑衍生物与环氧树脂相混合后，体系在20天内仍具有一定的流动性。合成的咪唑类衍生物其主链为聚氨酯结构，有一定的柔性，能够将封端的emi包埋在体系中，从而大大降低其活性，从而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测试表明咪唑衍生物固化剂的峰值放热温度在164℃，如图5所示，表明咪唑衍生物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，可以延长第一重网络柔性材料的储存期。
12、3、与咪唑类物质相比较，咪唑衍生物固化剂具有一定的增韧效果，例如，基于双重网络下的emi固化后的样品断裂伸长率仅有5％；而合成的咪唑衍生物在相同配比下，断裂伸长率达到了10％，提高了1倍，如图8所示。正因分子合成方案设计，如图12所示，分子链是异氰酸酯基团与羟基反应形成的聚氨酯结构，并用emi进行封端处理。因为聚氨酯结构具备韧性高的优点，使得合成的咪唑类衍生物固化环氧树脂后有一定的增韧效果。
1.一种基于双重网络解决空间柔性材料真空出气的方法，其特征在于：所述方法为：双重网络体系：第一重网络使用丙烯酸酯树脂，光固化剂与丙烯酸酯质量比为2：100，第二重网络使用环氧树脂，固化剂为合成的咪唑类衍生物固化剂，与环氧树脂质量比为7-15：100，树脂总量为100％，环氧树脂为50％～90％，将光固化剂、咪唑类衍生物固化剂、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后制备出第一重网络的柔性材料，随后在110℃下预固化3h、150℃下后固化3-5h，得到刚性材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于双重网络解决空间柔性材料真空出气的方法，其特征在于：所述光固化剂为苯基双(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。
3.根据权利要求1所述的一种基于双重网络解决空间柔性材料真空出气的方法，其特征在于：所述咪唑类衍生物固化剂的制备方法为：将甲苯-2，4-二异氰酸酯溶解在溶剂中，在回流冷凝、氮气氛围以及60℃下，滴加溶有聚乙二醇-400和二乙二醇的溶剂，反应4-5h；随后在回流冷凝、氮气氛围以及40℃下，滴加溶有2-乙基-4-甲基咪唑的溶剂，反应4-5h，即得到咪唑类衍生物固化剂。
4.根据权利要求3所述的一种基于双重网络解决空间柔性材料真空出气的方法，其特征在于：所述甲苯-2，4-二异氰酸酯、聚乙二醇-400、二乙二醇、2-乙基-4-甲基咪唑的摩尔比为20：9：1：20。
5.根据权利要求3所述的一种基于双重网络解决空间柔性材料真空出气的方法，其特征在于：所述溶剂为四氢呋喃、二氧六环、吡啶、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。
6.根据权利要求3～5任一项所述的一种基于双重网络解决空间柔性材料真空出气的方法，其特征在于：将反应溶液向石油醚和乙酸乙酯混合溶液中滴加，进行沉淀处理，随后进行抽滤操作，取漏斗中黄色滤饼，放入60℃真空烘箱烘干24h，得到产物tpu-emi。
