功能性多层共挤出氟树脂复合薄膜及制备方法与流程

1.本发明涉及飞艇蒙皮领域，更具体地说，涉及功能性多层共挤出氟树脂 复合薄膜及制备方法。


背景技术：

2.平流层飞艇多采用超压囊体结构，在工作条件下，囊体必须经受超热超 压、太阳辐射、高低温交变等恶劣环境影响，保持良好气体阻隔性能。国内 现有超压囊体材料与国际先进水平相比，在气体阻隔性、材料密度、材料强 度等综合性能方面仍有较大差距，研究低面密度高强度的超压囊体气体阻隔 膜，是研究制备高性能超压囊体材料的核心和关键，对提升大型超压囊体气 密性水平，降低囊体自身重量具有重要意义。
3.现有的飞艇蒙皮的阻隔层与防护层一般是分别生产，然后经过后续工艺 再次复合，存在以下问题：
4.1.多层复合或涂布多层复合，复合次数多，工艺复杂，工艺稳定性与可 控性降差；
5.2.多层复合的蒙皮材料面密度大，降低蒙皮材料面密度艰难；
6.3.耐环境性能差，经紫外、高低温等后，材料力学、热封、气体阻隔性 能均下降或失效。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供功能性多层共挤出 氟树脂复合薄膜及制备方法，以解决工艺复杂功能性下降的问题。
8.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
9.功能性多层共挤出氟树脂复合薄膜，其特征在于：具有多层结构，包括 第一氟树脂层、第一粘结层、高阻隔层、第二粘结层、第二氟树脂层；
10.所述第一氟树脂层和第二氟树脂层均由氟树脂或改性氟树脂，其中改性 剂由紫外线屏蔽剂、抗氧剂、抗静电剂和交联剂其中一种或几种构成，所述 第一粘结层和第二粘结层由尼龙构成，所述高阻隔层由阻隔材料或改性高阻 隔材料构成，其中阻隔材料或改性高阻隔材料添加有改性剂、稳定剂、填充 剂中的一种或几种；
11.所述多层结构通过多层共挤流延复合工艺制备得到。
12.优选的，所述氟树脂或改性氟树脂为聚偏氟乙烯(pvdf)、聚氟乙烯(pvf)、 乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)中的一种或几种的混合物。
13.优选的，所述尼龙为pa6、pa66、pa6/66、pa6/12、pa11、pa12中的一 种或几种的混合物。
14.优选的，所述阻隔材料为包括乙烯-乙烯醇共聚物(evoh)、聚乙烯醇树 脂(pva)、尼龙(pa)、聚偏二氯乙烯(pvdc)中的一种或几种的混合物或 改经改性后的聚合物。
15.优选的，所述紫外线屏蔽剂为有机或无机类化合物，包括炭黑、二氧化 钦、氧化锌、锌钡、钛白粉、滑石粉与陶土粉中的一种；所述交联剂为甲基 甲氧基硅氧烷、n-2-(氨乙
基)-3氨丙基甲基二甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧 基硅烷中的一种。
16.优选的，所述抗静电剂为乙炔炭黑；所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂 ca、抗氧剂dltp、抗氧剂tnp、抗氧剂tpp中的一种。
17.优选的，所述改性剂为改性蒙脱土(ommt)或改性石墨烯等纳米材料。
18.本发明要解决的另一技术问题是提供功能性多层共挤出氟树脂复合薄膜 的制备方法，包括以下步骤：
19.1)根据多层共挤氟树脂流延复合膜的五层结构分别准备原料，通过吸料 器和称重机构将原料分别送入多层共挤流延设备的五个加料斗；
20.2)所述多层共挤流延设备分别对五个加料斗内的原料进行剪切加热，得 到五份熔体；
21.3)上述五份熔体通过各自的流道在同一个模头内汇合，然后经同一个模 头熔融共挤、流延铸片，然后进行双轴拉伸、热定型成复合膜；
22.4)定型后再对复合膜的表面进行表面处理；
23.5)收卷、检验、包装入库。
24.优选的，所述表面处理包括电晕处理和消除静电处理，所述电晕处理通 过电晕机对复合膜进行电晕处理以及双镜面镀铝，使复合膜具有一定的表面 张力便于后续的顺利加工；所述消除静电处理由除静电机构对复合膜进行除 静电处理。
25.优选的，所述步骤2)是通过多层共挤流延设备自带的螺杆挤出机在加热 的条件下，剪切塑化为流体，使加料斗内的原料达到熔融状态，形成熔体， 所述螺杆挤出机的温度控制在240-350℃。
26.与现有技术相比，本发明提供了功能性多层共挤出氟树脂复合薄膜及制 备方法，具备以下有益效果：
27.(1)本方案通过采用多层共挤流延复合的方式，将不同结构层的材料， 熔融挤出为一体，形成层次分明且一体化的复合膜，减少了复合的加工工序， 提高了生产效率，降低了生产成本，且工艺稳定性与可控性强。
28.(2)本发明制得的复合膜，利用多层结构的优势，最外层氟树脂及其他 材料使得外层具备耐高低温、耐紫外老化、耐摩擦、耐腐蚀、阻隔水等的功 能，粘结层连接氟树脂层与高阻隔层，起到良好粘结性能，高阻隔层采用高 性能的阻隔材料，配合氟树脂层达到防护、阻隔一体化的效果，既降低了成 本，又提高了性能。
附图说明
29.图1为发明的结构示意图。
30.图中标号：1、第一氟树脂层；2、第一粘结层；3、高阻隔层；4、第二 粘结层；5、第二氟树脂层。
具体实施方式
31.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例1
33.功能性多层共挤出氟树脂复合薄膜，具有多层结构，包括第一氟树脂层1、 第一粘结层2、高阻隔层3、第二粘结层4、第二氟树脂层5；
34.第一氟树脂层1和第二氟树脂层5均由氟树脂、紫外线屏蔽剂、抗氧剂、 抗静电剂和交联剂构成，第一粘结层2和第二粘结层4由尼龙构成，高阻隔 层3由阻隔材料、改性剂、稳定剂、增塑剂、填充剂构成；
35.多层结构通过多层共挤流延复合工艺制备得到。
36.进一步的，所述氟树脂或改性氟树脂为聚偏氟乙烯(pvdf)、聚氟乙烯 (pvf)、乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)中的一种或几种的混合物。
37.进一步的，所述尼龙为pa6、pa66、pa6/66、pa6/12、pa11、pa12中的 一种或几种的混合物。
38.进一步的，所述阻隔材料为包括乙烯-乙烯醇共聚物(evoh)、聚乙烯醇 树脂(pva)、尼龙(pa)、pvdc塑料中的一种或几种的混合物或改经改性后 的聚合物。
39.进一步的，所述紫外线屏蔽剂为有机或无机类化合物，包括炭黑、二氧 化钦、氧化锌、锌钡、钛白粉、滑石粉与陶土粉中的一种。所述交联剂为甲 基甲氧基硅氧烷、n-2-(氨乙基)-3氨丙基甲基二甲氧基硅烷和乙烯基三乙 氧基硅烷中的一种。
40.进一步的，所述抗静电剂为乙炔炭黑；所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧 剂ca、抗氧剂dltp、抗氧剂tnp、抗氧剂tpp中的一种。
41.进一步的，所述改性剂为改性蒙脱土(ommt)或改性石墨烯等纳米材料。
42.本发明还提供功能性多层共挤出氟树脂复合薄膜的制备方法，包括以下 步骤：
43.1)根据多层共挤氟树脂流延复合膜的五层结构分别准备原料，通过吸料 器和称重机构将原料分别送入多层共挤流延设备的五个加料斗；
44.2)多层共挤流延设备分别对五个加料斗内的原料进行剪切加热，得到五 份熔体；
45.3)上述五份熔体通过各自的流道在同一个模头内汇合，然后经同一个模 头熔融共挤、流延铸片，然后进行双轴拉伸、热定型成复合膜；
46.4)定型后再对复合膜的表面进行表面处理；
47.5)收卷、检验、包装入库。
48.进一步的，表面处理包括电晕处理和消除静电处理，电晕处理通过电晕 机对复合膜进行电晕处理以及双镜面镀铝，使复合膜具有一定的表面张力便 于后续的顺利加工；消除静电处理由除静电机构对复合膜进行除静电处理。
49.进一步的，步骤2)是通过多层共挤流延设备自带的螺杆挤出机在加热的 条件下，剪切塑化为流体，使加料斗内的原料达到熔融状态，形成熔体，螺 杆挤出机的温度控制在240-350℃。
50.具体流程如下：
51.分别配比第一氟树脂层1、第二氟树脂层5、第一粘结层2、第二粘结层 4与高阻隔层3的原料，第一氟树脂层1与第二氟树脂层5内添加有紫外线屏 蔽剂，紫外线屏蔽剂可为炭黑、二氧化钦、氧化锌、锌钡、钛白粉、滑石粉 与陶土粉中的一种或多种混合，第一氟树脂层1与第二氟树脂层5均为改性 氟树脂与未改性氟树脂中的一种，高阻隔层3为未改性(或
改性)的阻隔材 料，为乙烯－乙烯醇共聚物、聚乙烯醇、pa、聚偏二氯乙烯的一种，然后将 一份高阻隔层3、第一氟树脂层1、第一粘结层2、第二粘结层4与第二氟树 脂层5的原料放置于五个挤出机内混合，通过挤出机，将第一氟树脂层1、第 二氟树脂层5与高阻隔层3的通过一个多流道复合模头挤出，复合形成氟树 脂复合薄膜(参照附图1)，氟树脂复合薄膜经过流延设备进行拉伸冷却定型， 然后对定型后的氟树脂复合薄膜表面电晕处理与双镜面镀铝，对收卷的氟树 脂复合薄膜取样检测其气密性、抗渗透率、强度与伸长率，得到合格的氟树 脂复合薄膜。
52.对比例1
53.采用pvdf、pvf、etfe等氟树脂经流延或吹膜等工艺，制备出厚度6-50 μm的防护层；其中流延可采用双向拉伸工艺；进一步提升防护层的力学性能、 耐摩擦性能等；表面电晕处理；再经双镜面镀铝；获得合格的薄膜；
54.实施例1与对比例1中薄膜各项数据对比结果如下：
[0055] α/ε渗透氦气l/m2.d.a强度n/mm2实施例10.075～0.40.15～1185对比例10.09～0.430.2～1.14172
[0056]
表中：α代表太阳能吸收率，ε代表红外发射率；且α/ε比值可以决定 浮空器囊体的温致压差。
[0057]
其中需要说明的是：实施例1中将制得的氟树脂复合薄膜，再利用环保 型聚氨酯粘结剂，氟树脂复合薄膜与纤维织物双面粘结到一起；常温自然固 化或高温固化(固化温度不低于80℃)，即可得到蒙皮材料；
[0058]
对比例1中,将获得合格的薄膜，通过现有的技术手段制成蒙皮材料作为 对比；
[0059]
综上，从数据上看，本实施1中太阳能吸收率与红外发射率ε的比值小 于对比例1中的数值，能减小浮空器囊体的温致压差，渗透氦气0.2l/m2.d.a 与强度的数值对比，本方案综合性能更优。
[0060]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不 局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根 据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明 的保护范围内。