[0001] 本发明涉及航空航天技术领域， 具体而言， 涉及一种囊体材料、 囊体、 浮空器 及囊体材料的制备方法。

背景技术

[0002] 浮空器通过内部充满轻于空气的气体提供静升 力， 可在地球平流层及其以下空 域实现驻空停留， 在对地观测、 导弹预警、 通信中继、 航空旅游等军民领域具 有广泛的应用前景。

技术问题

[0003] 目前， 囊体材料制备前期通常用层压方式， 将镀铝 PET或蒸镀氧化物改性的 PE τ作为阻隔层与高性能织物复合制作囊体材料� �� 此种材料虽然阻隔性能好， 但是 不耐揉搓， 一经加工后透氦率从 30~50ml/ (m2.day.atm) 升到 1000ml/ (m2.day.at m) 以上， 而且不能外焊接。 还有使用流延的方式， 将 TPU与 PA6共挤出， 也有 用聚乙烯醇或氧化石墨烯改性 TPU， 这些方式虽然可以提高囊体材料的耐揉搓性 育 ， 但是不能外焊接、 厚度难以减薄而且添加物聚乙烯醇不耐水解， 氧化石墨 烯价格高、 难以分散取向成为层状。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明旨在提供一种囊体材料、 囊体、 浮空器及囊体材料的制备方法， 以解决 现有技术中气体阻隔层耐揉搓性较差、 不能外焊接的技术问题。

[0005] 为了实现上述目的， 根据本发明的一个方面， 提供了一种囊体材料。 该囊体材 料包括承力层和 TPU涂层， 承力层通过溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂与 TPU涂层相 结合， TPU涂层为两层或多层， 且相邻的两层 TPU涂层为组分或含量不同的 TPU 涂层。

[0006] 进一步地， TPU涂层由 TPU涂料制备而成， TPU涂料包括芳香族聚醚 TPU、 芳 香族聚酯 TPU、 脂肪族聚醚 TPU、 脂肪族聚酯 TPU或芳香族碳酸酯 TPU及其良溶 齐 1J， 良溶剂为甲苯、 二甲苯、 丙酮、 丁酮、 乙酸乙酯、 乙酸丁酯、 二甲基甲酰 胺和二甲基乙酰胺中的一种或多种。

[0007] 进一步地， 设置在最外面的 TPU涂层中添加有白色颜料， 白色颜料为二氧化钛

、 碳酸钙、 氧化锌和滑石粉中的一种或多种。

[0008] 进一步地， 白色颜料的添加量为 TPU涂料质量的 3~10%。

[0009] 进一步地， TPU涂层的厚度为 10μηι~60μιη。

[0010] 进一步地， 承力层为芳纶纤维布、 聚酯纤维布、 超高分子量聚乙烯纤维、 ΡΒΟ 纤维布或 PIPD纤维布。

[0011] 根据本发明的另一个方面， 提供一种制备囊体材料的制备方法。 该制备方法包 括以下步骤： Sl， 提供承力层， 并在承力层的一面涂覆溶剂型双组份聚氨酯胶 黏剂； 以及 S2， 在涂覆有溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂的承力层 上设置两层或多 层 TPU涂层， 且相邻的两层 TPU涂层采用组分或含量不同的涂布液涂进行涂 覆形 成。

[0012] 进一步地， S2包括： 在涂覆有溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂的承力层 上涂覆 TPU 涂层， 或待溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂干后采用干法 层压贴合的方式设置 TPU涂 层。

[0013] 进一步地， 涂覆 TPU涂层具体包括： 采用由芳香族聚醚 TPU、 芳香族聚酯 TPU 、 脂肪族聚醚 TPU、 脂肪族聚酯 TPU或芳香族碳酸酯 TPU及其良溶剂溶解配制的 涂布液进行涂覆， 涂布液中芳香族聚醚 TPU、 芳香族聚酯 TPU、 脂肪族聚醚 TPU 、 脂肪族聚酯 TPU或芳香族碳酸酯 TPU的质量百分比为 10~50%， 良溶剂的质量 百分比为 50~90%。

[0014] 进一步地， 良溶剂为甲苯、 二甲苯、 丙酮、 丁酮、 乙酸乙酯、 乙酸丁酯、 二甲 基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或多种。

[0015] 进一步地， 涂覆 TPU涂层吋涂布液的温度保持在 20°C~120°C。

[0016] 进一步地， TPU涂层的厚度为 10μηι~100μιη。

[0017] 进一步地， 承力层为芳纶纤维布、 聚酯纤维布、 超高分子量聚乙烯纤维、 ΡΒΟ 纤维布或 PIPD纤维布。

[0018] 根据本发明的再一个方面， 提供了一种囊体。 该囊体由上述任一种囊体材料制 成。

[0019] 根据本发明的又一个方面， 提供了一种浮空器。 该浮空器包括囊体， 囊体由上 述任一种囊体材料制成。

[0020] 根据本发明的再一个方面， 提供一种囊体材料在制备充气膜结构、 油囊、 充气 大坝和汽车安全气囊方面的应用。

发明的有益效果

有益效果

[0021] 应用本发明的技术方案， 囊体材料包括承力层和 TPU涂层， 承力层通过溶剂型 双组份聚氨酯胶黏剂与 TPU涂层相结合， 其中， TPU涂层的使用可以提高囊体材 料的耐揉搓性能及阻隔性， 承力层通过溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂与 TPU涂层相 结合， 极大地提高了承力层与 TPU涂层粘接强度， 从而实现囊皮的外焊接； TPU 涂层为两层或多层， 且相邻的两层 TPU涂层为组分或含量不同的 TPU涂层， 这样 可以极大地提高囊体材料的阻隔性及耐揉搓性 能。

对附图的简要说明

附图说明

[0022] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对 本发明的进一步理解， 本发明的 示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 在附 图中：

[0023] 图 1示出了根据本发明一实施方式的囊体材料剖� �结构示意图。

本发明的实施方式

[0024] 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以 相互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发 明。

[0025] 针对现有技术中存在的问题， 本发明提供一种囊体材料、 囊体、 浮空器及囊体 材料的制备方法。

[0026] 根据本发明一种典型的实施方式， 提供一种囊体材料。 该囊体材料包括承力层 和 TPU涂层， 承力层通过溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂与 TPU涂层相结合, TPU涂 层为两层或多层， 且相邻的两层 TPU涂层为组分或含量不同的 TPU涂层。

[0027] 应用本发明的技术方案， 囊体材料包括承力层和 TPU涂层， 承力层通过溶剂型 双组份聚氨酯胶黏剂与 TPU涂层相结合， 其中， TPU涂层的使用可以提高囊体材 料的耐揉搓性能及阻隔性， 承力层通过溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂与 TPU涂层相 结合， 极大地提高了承力层与 TPU涂层粘接强度， 从而实现囊皮的外焊接； TPU 涂层为两层或多层， 且相邻的两层 TPU涂层为组分或含量不同的 TPU涂层， 这样 可以极大地提高囊体材料的阻隔性及耐揉搓性 能。

[0028] 在本发明的实施方式中， 溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂可选用汉高双组份 胶水、 高盟双组份胶水或高鼎双组份胶水等商用胶水 。

[0029] 优选的， TPU涂层由 TPU涂料制备而成， TPU涂料包括芳香族聚醚 TPU、 芳香 族聚酯 TPU、 脂肪族聚醚 TPU、 脂肪族聚酯 TPU或芳香族碳酸酯 TPU及其良溶剂

， 良溶剂为甲苯、 二甲苯、 丙酮、 丁酮、 乙酸乙酯、 乙酸丁酯、 二甲基甲酰胺 和二甲基乙酰胺中的一种或多种。 优选的， 设置在最外面的 TPU涂层中添加有白 色颜料， 白色颜料为二氧化钛、 碳酸钙、 氧化锌和滑石粉中的一种或多种。 这 样可以提高 TPU涂层的外观遮盖性与耐候性能， 优选的， 白色颜料的添加量为制 备该层 TPU涂层的 TPU涂料总质量的 3~10%。

[0030] 优选的， TPU涂层的厚度为 10μηι~100μιη。

[0031] 根据本发明一种典型的实施方式， 承力层为芳纶纤维布、 高性能聚酯纤维布、 超高分子量聚乙烯纤维布、 ΡΒΟ与 PIPD等高性能纤维布。

[0032] 根据本发明一种典型的实施方式， 提供一种制备囊体材料的制备方法。 该制备 方法包括以下步骤： Sl， 提供承力层， 并在承力层的一面涂覆溶剂型双组份聚 氨酯胶黏剂； 以及 S2， 在涂覆有溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂的所述承 力层上设 置两层或多层 TPU涂层， 且相邻的两层所述 TPU涂层采用组分或含量不同的涂布 液涂进行涂覆形成。

[0033] 应用本发明的技术方案， 囊体材料包括承力层和 TPU涂层， 承力层通过溶剂型 双组份聚氨酯胶黏剂与 TPU涂层相结合， 其中， TPU涂层的使用可以提高囊体材 料的耐揉搓性能及阻隔性， 承力层通过溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂与 TPU涂层相 结合， 极大地提高了承力层与 TPU涂层粘接强度， 从而实现囊皮的外焊接； TPU 涂层为两层或多层， 且相邻的两层 TPU涂层为组分或含量不同的 TPU涂层， 这样 可以极大地提高囊体材料的阻隔性及耐揉搓性 能。

[0034] 根据本发明一种典型的实施方式， S2包括： 在涂覆有溶剂型双组份聚氨酯胶黏 剂的承力层上涂覆 TPU涂层， 或待溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂干后采用干法 层压 贴合的方式设置 TPU涂层。

[0035] 优选的， 涂覆 TPU涂层具体包括： 采用由芳香族聚醚 TPU、 芳香族聚酯 TPU、 脂肪族聚醚 TPU、 脂肪族聚酯 TPU或芳香族碳酸酯 TPU及其良溶剂溶解配制的涂 布液进行涂覆， 涂布液中芳香族聚醚 TPU、 芳香族聚酯 TPU、 脂肪族聚醚 TPU、 脂肪族聚酯 TPU或芳香族碳酸酯 TPU等的质量百分比为 10~50%， 良溶剂的质量 百分比为 50~90%。 在此比例下涂布液涂覆性能优良。

[0036] 优选的， 良溶剂为甲苯、 二甲苯、 丙酮、 丁酮、 乙酸乙酯、 乙酸丁酯、 二甲基 甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或多种。 在本发明一种典型的实施方式中， 涂 布液的配置方法为： 将配好的料放入搅拌器中， 通过加热设备升到合适温度 （ 可根据具体的 TPU材料性能进行确定） 下， 加热搅拌一定吋间至完全溶解后， 进 行处理后作为涂布液。

[0037] 在本发明的具体实施方式中， 涂覆的方式可以选用辊涂、 狭缝涂布、 挤压涂布 等方式， 这些涂布方式的好处是成膜性能好， 厚度均一性和可控性强， 效果较 好。

[0038] 优选的， 涂覆 TPU涂层吋涂布液的温度保持在 20°C~120°C， 在此温度条件下涂 布液涂覆性能优良。

[0039] 在本发明一种典型的实施方式中， 如图 1所示， 囊体材料包括承力层 （芳纶纤 维布等 ) 10和依次设置在其上的第一 TPU涂层 20和第二 TPU涂层 30。

[0040] 优选的， TPU涂层的厚度为 10μηι~100μιη。

[0041] 根据本发明一种典型的实施方式， 承力层为芳纶纤维布、 高性能聚酯纤维布、 超高分子量聚乙烯纤维布、 ΡΒΟ与 PIPD等高性能纤维布， 当然本发明中还可以 采用其他性能优良的织物。

[0042] 根据本发明一种典型的实施方式， 提供一种囊体。 该囊体由上述任一种囊体材 料制成。 [0043] 根据本发明一种典型的实施方式， 提供一种浮空器。 该浮空器包括囊体， 囊体 由上述任一种囊体材料制成。

[0044] 本发明的囊体材料可以用于充气膜结构、 油囊、 充气大坝和汽车安全气囊等方 面。

[0045] 下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效 果。 以下实施例中没有详细描述 的技术手段可以采用本领域的常规技术手段实 现。

[0046] 实施例 1

[0047] 提供芳纶纤维布， 通过干式贴合的方式在 400D、 120g/m2芳纶纤维布上层压 15 μιηΤΡΙΙ芳香族聚酯热熔胶膜。 在本实施例中， 溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂是汉 高双组份胶水。

[0048] 在高速搅拌的条件下， 加热至 120°C溶解固含量为 40%芳香族聚酯 TPU的 DMF

(二甲基甲酰胺） 涂布液， 冷却至室温后用刮刀涂布在已层压有 15μηιΤΡυ热熔 胶膜的芳纶纤维布的胶膜面上， 调整刮刀间隙和走机速度， 控制涂布厚度为 50μ m， 并在 145°C的烘道温度加大风量烘干， 烘干后收得两层 TPU结构的高阻隔囊 体材料。

[0049] 通过压差法测试透氦性能， 结果为透氦率 452ml/ (m2.day.atm) ， 用机械扭拉 法揉搓 100次后， 测试透氦性能为 496ml/ (m2.day.atm) ； 高频焊接后， 在万能 试验机进行剥离， 得到焊接剥离力为 25N/cm。

[0050] 实施例 2

[0051] 加热溶解配好 45%固含量的芳香族聚酯热熔胶 /丁酮涂布液， 保持一定温度 （20 °C~70°C) 吋， 用刮刀涂布表面用溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂 （高鼎双组份胶水 ) 底涂 200D、 75g/m2高性能聚酯纤维布面上， 冷却固化后， 再涂布一层固含量 为 35%芳香族聚酯 TPU/DMF涂布液于热熔胶层上， 形成两层各 30μηι、 40μηι的涂 层， 调整刮刀间隙和走机速度， 并在 85°C的烘道温度加大风量烘干， 烘干后收得 两层 TPU结构的高阻隔囊体材料。

[0052] 通过压差法测试透氦性能， 结果为透氦率 423ml/ (m2.day.atm) ， 用机械扭拉 法揉搓 100次后， 测试透氦性能为 458ml/ (m2.day.atm) ； 高频焊接后， 在万能 试验机进行剥离， 得到焊接剥离力为 26N/cm。 [0053] 实施例 3

[0054] 加热溶解配好 50%固含量的芳香族聚酯热熔胶 /二甲基乙酰胺涂布液， 保持一定 温度 120°C吋， 用狭缝涂布表面用高盟双组份胶水底涂 PBO纤维布面上， 冷却固 化后， 再涂布一层 25 %固含量芳香族聚酯 TPU/丁酮涂布液于涂层上， 形成两层 各 10μηι、 ΙΟΟμηι的涂层， 并在 70°C的烘道温度加大风量烘干后， 收得两层 TPU结 构的高阻隔囊体材料。

[0055] 通过压差法测试透氦性能， 结果为透氦率 321ml/ (m2.day.atm) ， 用机械扭拉 法揉搓 100次后， 测试透氦性能为 360ml/ (m2.day.atm) ； 高频焊接后， 在万能 试验机进行剥离， 得到焊接剥离力为 28N/cm。

[0056] 实施例 4

[0057] 提供芳纶纤维布， 通过干式贴合的方式在 200D、 100g/m2高性能聚酯纤维布上 层压 25μηιΤΡυ芳香族聚酯热熔胶膜。 在本实施例中， 溶剂型双组份聚氨酯胶黏 剂是汉高双组份胶水。

[0058] 在高速搅拌的条件下， 加热至 80°C溶解固含量为 10%芳香族聚酯 TPU的二甲基 甲酰胺 /甲苯复配涂布液， 冷却至室温后用刮刀涂布在已层压有 15μηιΤΡυ热熔胶 膜的高性能聚酯纤维布的胶膜面上， 调整刮刀间隙和走机速度， 得到涂布厚度 为 20μηι。

[0059] 在高速搅拌的条件下， 加热至 100°C溶解固含量为 30%脂肪族聚醚 TPU料， 添加 有 3%的二氧化钛白色颜料， 溶剂为二甲基乙酰胺。 涂布液冷却至 25°C， 用狭缝 涂布， 通过控制参数， 涂布厚度为 55μηι。 收得三层 TPU结构的高阻隔高耐候的 囊体材料。

[0060] 通过压差法测试透氦性能， 结果为透氦率 549ml/ (m2.day.atm) ， 用机械扭拉 法揉搓 100次后， 测试透氦性能为 588ml/ (m2.day.atm) ； 高频焊接后， 在万能 试验机进行剥离， 得到焊接剥离力为 30N/cm。

[0061] 实施例 5

[0062] 加热溶解配好 30%固含量的芳香族聚醚热熔胶 /乙酸乙酯涂布液， 保持一定温度 70°C吋， 用刮刀涂布表面用高鼎双组份胶水底涂 300D、 85g/m2芳纶纤维布面上 ， 冷却固化后， 再涂布一层固含量为 50%芳香族聚酯 TPU的二甲基甲酰胺 /甲苯 涂布液于热熔胶层上， 调整刮刀间隙和走机速度， 得到两层各 25μηι、 50μηι的涂 层， 并在 100°C的烘道温度加大风量烘干， 烘干后收得两层 TPU结构的高阻隔囊 体材料。

[0063] 在高速搅拌的条件下， 加热至 90°C溶解固含量为 35%脂肪族聚酯 TPU料， 添加 有 8%的碳酸钙白色颜料， 溶剂为二甲基甲酰胺。 涂布液冷却至 25°C， 用刮刀涂 布， 通过控制参数， 涂布厚度为 35μηι。 收得三层 TPU结构的高阻隔高耐候的囊 体材料。

[0064] 通过压差法测试透氦性能， 结果为透氦率 328ml/ (m2.day.atm) ， 用机械扭拉 法揉搓 100次后， 测试透氦性能为 365ml/ (m2.day.atm) ； 高频焊接后， 在万能 试验机进行剥离， 得到焊接剥离力为 26N/cm。

[0065] 对比例

[0066] 通过单组份聚氨酯热熔胶贴合高阻隔两层 50μηι的 TPU涂层， 透氦性能为 560 ml/ (m2.day.atm) ， 用机械扭拉法揉搓 100次后， 测试透氦性能为 685ml/ (m2.da y.atm) ； 焊接剥离力仅为 15N/cm。

[0067] 通过层压镀铝 PET与透明 PVF的芳纶纤维布囊体材料， 不能外焊接， 通过压差 法测试透氦性能， 结果为透氦率 28ml/ (m2.day.atm) ， 用机械扭拉法揉搓 100次 后， 测试透氦性能为 10215ml/ (m2.day.atm) ， 耐揉搓性能不佳。

[0068] 从以上的描述中， 可以看出， 本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

[0069] 通过选用合适的溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂提 高了芳纶纤维与 TPU热熔胶膜的 粘接力， 再经过特定组分涂布液提高了整体材料的耐磨 性、 耐候性、 可焊接性 和气密性等性能。

[0070] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的 技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内 ， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。