CN113980477A - 一种高压闭气膜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及膜材料技术领域,提出了一种高压闭气膜材料,原料包括以下重量份组分:溴化丁基橡胶80~100份、聚酰胺50~60份、硫化剂2~10份、硫化促进剂3~9份、填充剂80~100份、硅烷偶联剂0.2~0.5份、三甲基硅醇0.1~0.15份、抗氧化剂1~2份、引发剂0.4~0.6份、甲苯100~150份,本发明还提出一种高压闭气膜的制备方法。通过上述技术方案,解决了现有技术中的闭气膜使用寿命短、充气保持期较短的问题。
Description
技术领域
本发明涉及膜材料技术领域,具体的,涉及一种高压闭气膜材料及其制备方法。
背景技术
高压闭气膜是一种具有阻气阻水且有一定强度的高性能材料,通常采用TPU薄膜,TPU是一种新型的环保材料,TPU(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶,TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料。采用常规原料制备的TPU原料,长期使用效果较差,易出现透湿问题。
TPV结构材料是目前的研究热点,塑料相和橡胶相在熔融共混过程中,将橡胶进行硫化,得到的粒状硫化橡胶相以微区相态稳定地存在于塑料相中,这种方法制得的原料材料称为动态硫化型热塑性弹性体,热塑性硫化橡胶(英文为Thermoplastic Vulcanizate),简称为TPV。其具有良好的弹性和耐压缩变形性,耐环境、耐老化性相当于三元乙丙橡胶,同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。
但是,将常规的TPV材料应用于气肋结构的闭气膜时,由于处理高压环境,一次充气后有保持期较短。
发明内容
本发明提出一种高压闭气膜材料及其制备方法,解决了相关技术中的闭气膜使用寿命短、充气保持期较短的问题。
本发明的技术方案如下:
一种高压闭气膜材料,原料包括以下重量份组分:溴化丁基橡胶80~100份、聚酰胺50~60份、硫化剂2~10份、硫化促进剂3~9份、填充剂80~100份、硅烷偶联剂0.2~0.5份、三甲基硅醇0.1~0.15份、抗氧化剂1~2份、引发剂0.4~0.6份、甲苯100~150份。
作为进一步的技术方案,所述高压闭气膜材料,还包括海藻酸钠1~3份、十六烷基三甲基对甲苯磺铵0.5~1份。
作为进一步的技术方案,所述硫化促进剂为硫化促进剂TMTD、硫化促进剂M、硫化促进剂ZDMC、硫化促进剂ZBX中的一种或多种。
作为进一步的技术方案,所述填充剂为炭黑、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、煅烧陶土、硅酸镁、碳酸镁中的一种或多种。
作为进一步的技术方案,所述硫化剂为氧化锌。
作为进一步的技术方案,所述原料包括以下重量份组分:溴化丁基橡胶90份、聚酰胺55份、硫化剂6份、硫化促进剂6份、填充剂90份、硅烷偶联剂0.4份、三甲基硅醇0.12份、抗氧化剂1.5份、海藻酸钠2份、十六烷基三甲基对甲苯磺铵0.8份、引发剂0.5份、甲苯130份、抗氧化剂1.2份。
作为进一步的技术方案,所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧化剂168、抗氧化剂405中的一种或多种。
本发明还提出一种所述的高压闭气膜材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将硅烷偶联剂配置成水溶液,加入聚酰胺、三甲基硅醇搅拌;
S2、将S1混合物干燥;
S3、加入S2所得混合物、引发剂、甲苯、溴化丁基橡胶,升温后干燥;
S4、将S3混合物与其他原料共混进行动态硫化并造粒,挤出吹膜,得高压闭气膜材料。
作为进一步的技术方案,所述步骤S1中配置成2%水溶液。
作为进一步的技术方案,所述步骤S1中,干燥至水分为10%~20%
作为进一步的技术方案,所述步骤S3中,升温至130~140℃反应30min~60min。
本发明的有益效果为:
1、本发发明将弹性的溴化丁基橡胶与刚性的尼龙类材料进行动态硫化和接枝,得到一种热塑性的弹性高分子TPV结构膜材,既具有硫化橡胶的耐高低温、耐曲挠的优点,又具备刚性尼龙材料的高阻隔性能,可通过挤出吹膜工艺形成筒状结构,热合于织物基层内壁,确保气肋一次充气后有较长的保持期,可保证48h压力变化率为0.02%~0.16%。
2、在制备过程中,添加有氧化锌,填充剂等无机成分,与基体的分散性较差,出现团聚现象,尤其是氧化锌,在有机介质中不易均匀分散,促进作用有会有降低。通过添加海藻酸钠和十六烷基三甲基对甲苯磺铵可以提高分散性,使得氧化锌粉体细化并且在无机物表面附于有机长链和大分子基团,降低了表面能,使得颗粒之间分散均匀,运动内摩擦力降低,提高了氧化锌等无机物与基体的分散性,而只添加两者中的一种都不能起到两者协同的效果。
3、本发明中,溴化丁基橡胶和聚酰胺在引发剂和偶联剂的作用下发生接枝,而三甲基硅醇一方面能够促进硅烷偶联剂的水解反应,水解后的硅烷偶联剂与聚酰胺结合力更强,另一方面其中的羟基能够与聚酰胺结合,进一步促进接枝反应,使得橡胶与聚酰胺的性能相互赋予,保证了较长的充气保持期。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都涉及本发明保护的范围。
实施例1
原料包括如下组分:溴化丁基橡胶90份、聚酰胺55份、氧化锌6份、硫化促进剂TMTD6份、碳酸钙90份、硅烷偶联剂KH560 0.4份、三甲基硅醇0.12份、抗氧化剂1010 1.5份、BPO引发剂0.5份、甲苯130份;
S1、将硅烷偶联剂配置成2%水溶液,加入聚酰胺、三甲基硅醇搅拌;
S2、将S1混合物干燥至水分为10%;
S3、加入S2所得混合物、引发剂、甲苯、溴化丁基橡胶,升温至130℃反应60min后干燥;
S4、将S3混合物与其他原料共混进行动态硫化并造粒,挤出吹膜,得高压闭气膜材料。
实施例2
原料包括如下组分:溴化丁基橡胶90份、聚酰胺55份、氧化锌6份、硫化促进剂TMTD6份、碳酸钙90份、硅烷偶联剂KH560 0.4份、三甲基硅醇0.12份、抗氧化剂1010 1.5份、十六烷基三甲基对甲苯磺铵0.8份、BPO引发剂0.5份、甲苯130份;
S1、将硅烷偶联剂配置成2%水溶液,加入聚酰胺、三甲基硅醇搅拌;
S2、将S1混合物干燥至水分为10%;
S3、加入S2所得混合物、引发剂、甲苯、溴化丁基橡胶,升温至130℃反应60min后干燥;
S4、将S3混合物与其他原料共混进行动态硫化并造粒,挤出吹膜,得高压闭气膜材料。
实施例3
原料包括如下组分:溴化丁基橡胶90份、聚酰胺55份、氧化锌6份、硫化促进剂TMTD6份、碳酸钙90份、硅烷偶联剂KH560 0.4份、三甲基硅醇0.12份、抗氧化剂1010 1.5份、海藻酸钠2份、BPO引发剂0.5份、甲苯130份;
S1、将硅烷偶联剂配置成2%水溶液,加入聚酰胺、三甲基硅醇搅拌;
S2、将S1混合物干燥至水分为10%;
S3、加入S2所得混合物、引发剂、甲苯、溴化丁基橡胶,升温至130℃反应60min后干燥;
S4、将S3混合物与其他原料共混进行动态硫化并造粒,挤出吹膜,得高压闭气膜材料。
实施例4
原料包括如下组分:溴化丁基橡胶80份、聚酰胺50份、氧化锌2份、硫化促进剂ZDMC3份、二氧化硅80份、硅烷偶联剂KH560 0.2份、三甲基硅醇0.1份、抗氧化剂168 1份、海藻酸钠1份、十六烷基三甲基对甲苯磺铵0.5份、BPO引发剂0.4份、甲苯100份;
S1、将硅烷偶联剂配置成2%水溶液,加入聚酰胺、三甲基硅醇搅拌;
S2、将S1混合物干燥至水分为20%;
S3、加入S2所得混合物、引发剂、甲苯、溴化丁基橡胶,升温至140℃反应30min后干燥;
S4、将S3混合物与其他原料共混进行动态硫化并造粒,挤出吹膜,得高压闭气膜材料。
实施例5
原料包括如下组分:溴化丁基橡胶100份、聚酰胺60份、氧化锌10份、硫化促进剂ZBX9份、滑石粉100份、硅烷偶联剂KH560 0.5份、三甲基硅醇0.15份、抗氧化剂168 2份、海藻酸钠2份、十六烷基三甲基对甲苯磺铵1份、BPO引发剂0.6份、甲苯150份;
S1、将硅烷偶联剂配置成2%水溶液,加入聚酰胺、三甲基硅醇搅拌;
S2、将S1混合物干燥至水分为20%;
S3、加入S2所得混合物、引发剂、甲苯、溴化丁基橡胶,升温至130℃反应45min后干燥;
S4、将S3混合物与其他原料共混进行动态硫化并造粒,挤出吹膜,得高压闭气膜材料。
实施例6
原料包括如下组分:溴化丁基橡胶90份、聚酰胺55份、氧化锌6份、硫化促进剂TMTD6份、碳酸钙90份、硅烷偶联剂KH560 0.4份、三甲基硅醇0.12份、抗氧化剂1010 1.5份、海藻酸钠2份、十六烷基三甲基对甲苯磺铵0.8份、BPO引发剂0.5份、甲苯130份;
S1、将硅烷偶联剂配置成2%水溶液,加入聚酰胺、三甲基硅醇搅拌;
S2、将S1混合物干燥至水分为10%;
S3、加入S2所得混合物、引发剂、甲苯、溴化丁基橡胶,升温至130℃反应60min后干燥;
S4、将S3混合物与其他原料共混进行动态硫化并造粒,挤出吹膜,得高压闭气膜材料。
实施例7
原料包括如下组分:溴化丁基橡胶95份、聚酰胺58份、氧化锌8份、硫化促进剂TMTD8份、碳酸钙85份、硅烷偶联剂KH560 0.3份、三甲基硅醇0.14份、抗氧化剂1010 1.5份、海藻酸钠2份、十六烷基三甲基对甲苯磺铵0.6份、BPO引发剂0.5份、甲苯120份;
S1、将硅烷偶联剂配置成2%水溶液,加入聚酰胺、三甲基硅醇搅拌;
S2、将S1混合物干燥至水分为10%;
S3、加入S2所得混合物、引发剂、甲苯、溴化丁基橡胶,升温至130℃反应60min后干燥;
S4、将S3混合物与其他原料共混进行动态硫化并造粒,挤出吹膜,得高压闭气膜材料。
对比例1
与实施例6相比,将三甲基硅醇替换为等量的硅烷偶联剂KH560,并相应的替换制备方法,其他原料及操作与实施例6相同。
实验例
将实施例和对比例的高压闭气膜热合于织物基层内壁,制备成跨度为5m的圆筒状拱形气肋,在恒温下气肋充入0.5MPa的气体,保持48h后测试压力,每组实验重复20次后取平均值,结果如表1所示。
表1实施例和对比例压力变化
通过本发明实施例得到的闭气膜,进而制成的气肋,可保证48h压力变化率为0.02%~0.16%,几乎不变化,确保气肋一次充气后有较长的保持期。
本发明实施例4~7压力变化率最低,发明人认为是由于在制备过程中,添加有氧化锌,填充剂等无机成分,与基体的分散性较差,出现团聚现象,尤其是氧化锌,在有机介质中不易均匀分散,促进作用有会有降低。而实施例4~7中,通过添加海藻酸钠和十六烷基三甲基对甲苯磺铵可以提高分散性,使得氧化锌粉体细化并且在无机物表面附于有机长链和大分子基团,降低了表面能,使得颗粒之间分散均匀,运动内摩擦力降低,提高了氧化锌等无机物与基体的分散性,而只添加两者中的一种都不能起到两者协同的效果。
对比例1中,没有添加三甲基硅醇,得到的闭气膜,充气保持情况有所降低。这是由于在制备过程中,溴化丁基橡胶和聚酰胺在引发剂和偶联剂的作用下发生接枝,而三甲基硅醇一方面能够促进硅烷偶联剂的水解反应,水解后的硅烷偶联剂与聚酰胺结合力更强,另一方面其中的羟基能够与聚酰胺结合,进一步促进接枝反应,使得橡胶与聚酰胺的性能相互赋予,保证了较长的充气保持期。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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。
Claims (10)
1.一种高压闭气膜材料,其特征在于,原料包括以下重量份组分:溴化丁基橡胶80~100份、聚酰胺50~60份、硫化剂2~10份、硫化促进剂3~9份、填充剂80~100份、硅烷偶联剂0.2~0.5份、三甲基硅醇0.1~0.15份、抗氧化剂1~2份、引发剂0.4~0.6份、甲苯100~150份。
2.根据权利要求1所述的高压闭气膜材料,其特征在于,所述高压闭气膜材料,还包括海藻酸钠1~3份、十六烷基三甲基对甲苯磺铵0.5~1份。
3.根据权利要求1所述的高压闭气膜材料,其特征在于,所述硫化促进剂为硫化促进剂TMTD、硫化促进剂M、硫化促进剂ZDMC、硫化促进剂ZBX中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高压闭气膜材料,其特征在于,所述填充剂为二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、煅烧陶土、硅酸镁、碳酸镁中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高压闭气膜材料,其特征在于,所述硫化剂为氧化锌。
6.根据权利要求1所述的高压闭气膜材料,其特征在于,原料包括以下重量份组分:溴化丁基橡胶90份、聚酰胺55份、硫化剂6份、硫化促进剂6份、填充剂90份、硅烷偶联剂0.4份、三甲基硅醇0.12份、抗氧化剂1.5份、海藻酸钠2份、十六烷基三甲基对甲苯磺铵0.8份、引发剂0.5份、甲苯130份。
7.一种如权利要求1~6任意一项所述的高压闭气膜材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将硅烷偶联剂配置成水溶液,加入聚酰胺、三甲基硅醇搅拌;
S2、将S1混合物干燥;
S3、加入S2所得混合物、引发剂、甲苯、溴化丁基橡胶,升温后干燥;
S4、将S3混合物与其他原料共混进行动态硫化并造粒,挤出吹膜,得高压闭气膜材料。
8.根据权利要求7所述的高压闭气膜材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中配置成2%水溶液。
9.根据权利要求7所述的高压闭气膜材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,干燥至水分为10%~20%。
10.根据权利要求7所述的高压闭气膜材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中,升温至130~140℃反应30min~60min。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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