CN101592742B - 一种气象气球及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种气象气球及其生产方法。原料由固体原料、油性原料、胶性原料组成，固体原料的组成及重量比为：氢氧化钾0～0.30份、酪素0～0.15份、平平加O 0～0.10份、硫磺1.00～3份、N-苯基-2-萘胺1.00～2份、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺1.00～2份、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌1.50～3份、氧化锌0.20～5份、氯丁二烯的聚合物5～30份，油性原料为葵二酸二辛酯，葵二酸二辛酯重量比为5.00～10.0份，胶性原料为离心浓缩天然胶乳，离心浓缩天然胶乳的添加量为100份。气象气球的质量为1600～1700g，球身长度为3.05～3.55m，球柄宽度为10～11cm，球柄长度为12～16cm。能适应探测35000m以上高空气象要素的要求，具有优良的耐老化性能，升空高度高，气球使用时间长、能有效克服早晚差等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种探测空中气象的运载工具及其生产方法，特别涉及一种气象气球及其生产方法。
背景技术
气象气球是探测空中气象要素普遍采用的一种运载工具。不仅用于气象部门进行气象要素探测，提供气象保障条件，而且是部队执行航天、航空、航海、作战等国防科研和军事行动任务时所必不可少的气象测试手段。近几年来，由于工业发展迅猛，地理环境变化大，全球气候变暖，各地气象要素发生了许多变化，气象气球应适应大气层中不断变化的复杂的气象要素。随着科学技术的发展，新型电子探空仪的普及、新型雷达的应用，对探空气球的升空高度提出了更高的要求。根据探测的高度气球可分为：①测风、测云用气象气球，②中高空探测气象气球，③高空探测气象气球。根据气象业务发展的需要，探空资料要求达到35000米(5hPa)的高度，目前探测高度平均只有27000米左右，但新的探空系统可探测35000米以上的高度，但是现有技术中的气球达不到此高度要求。目前750g气象气球在北方较好的升空高度在28000m左右，1200g气球升空高度一般在29000～32000m左右，1500g气球升空高度在31000～33000m左右。这些规格的气球都不能满足气象部门探测35000m以上高空气象要素的需求。为适应探测35000m以上高空气象要素的要求，还需对气象气球的生产方法进一步改进，使其具有优良的耐老化性能，能适应35000m以上高空工作要求。现有技术所生产的气象气球适应性较差，究其原因，有以下影响因素：
A、臭氧浓度。探空气球是气球是在臭氧浓度较高的情况下使用，距地面20000-28000米处臭氧浓度达到最大值(7-14)。
B、紫外线强度。紫外线的强烈辐射会引起胶膜的龟裂。
C、太阳光照射的角度和强弱。气球在升空过程中随大气密度的减少而膨胀，估计升到30000米左右其直径要膨胀到原来的4倍左右，面积膨胀到原来的16倍左右，体积膨胀到原来的64倍左右，原厚度为0.2mm左右的球膜到30000米高空以上的高度时仅为0.005mm以下。与阳光照射的角度和强弱有关，即清晨阳光照射的角度和强度比傍晚大。现有技术中气球的配方所生产的气象气球的升空高度存在早晚差，傍晚比清晨平均升空高度约高标准2300米。
D、升空时间。气球离开地面，升空历时都在90分钟以上，太阳光较长时间的曝晒也加速球膜的老化。
E、气球耐寒性能较差。探空气球使用是在-80度的低温低压下膨胀，要求耐寒性好，伸长率高，现有技术中配方气球耐寒性和低温伸长率较差。
F、天然胶乳的质量。随着近几年科学技术的不断发展，各胶乳生产农场为了提高橡胶树的产胶量，大量使用生长素，所产的胶乳与原来相比，质量差异太大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气象气球的生产方法，它使气象气球能适应于探测35000m以上高空气象要素的要求，它具有优良的耐老化性能，具有升空高度高，气球使用时间长、能有效克服早晚差等优点。
它本发明的另一个目的在于提供一种气象气球，它采用上述方法生产，具有以上优点。
本发明的技术方案为：
一种气象气球的生产方法，其特征在于：它的原料由固体原料、油性原料、胶性原料组成，所述的固体原料的组成及重量比为：氢氧化钾0～0.30份、酪素0～0.15份、平平加O 0～0.10份、硫磺1.00～3份、N-苯基-2-萘胺1.00～2份、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺1.00～2份、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌1.50～3份、氧化锌0.20～5份、氯丁二烯的聚合物5～30份，所述的油性原料为葵二酸二辛酯，所述的葵二酸二辛酯重量比为5.00～10.0份，所述的胶性原料为离心浓缩天然胶乳，所述的离心浓缩天然胶乳的添加量为100份。
作为对本发明的进一步改进，所述的气象气球的原料组成及重量比为：
离心浓缩天然胶乳 100
氢氧化钾 0.15
酪素 0.30
平平加o 0.10
硫磺 1.00
N-苯基-2-萘胺 1.00
N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺 1.00
乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌 1.50
氧化锌 0.20
葵二酸二辛酯 9.0
氯丁二烯的聚合物 20份
作为对本发明的进一步改进，所述的气象气球按下述步骤生产：
所述的原料配制方法为：先将各种不溶于水的固体粉末原料制成水分散体，将溶于水的固体粉末原料配制成溶液，将油性原料配制成乳状液，再将所得水分散体和所得溶液混合成固体原料混合溶液，将固体原料混合溶液与乳状液混合，最后将所得混合物与氯丁二烯的聚合物混合。
作为对本发明的进一步改进，所述的氢氧化钾、酪素、平平加o制备成稀释溶液，所述的硫磺、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-2-萘胺、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺、氧化锌分别研磨成水分散体，所述的葵二酸二辛酯制备成乳状液。
一种如上述方法生产的气象气球，其特征在于：它的质量为1600～1700g，球身长度为3.05～3.55m，球柄宽度为10～11cm，球柄长度为12～16cm。
作为对本发明的进一步改进，所述的气象气球，球皮顶部、柄部与球腰部之间的厚度差控制在0.03mm以内。
本发明的有益效果在于：
本发明为提高气象气球的耐寒性，增加其低温伸长率，在气象气球生产配方中加入凝固点很低的动物油作为耐寒剂，如葵二酸二辛酯，并同时采用N-苯基-2-萘胺和N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺两种物质作为防老剂，使二者之间发挥协同效应，既保证一定伸长性能，又使气象气球的耐光老化、耐臭氧老化性能、物理机械性能比单用一种防老剂效果好。
本发明充分考虑现有天然胶乳整体质量有所下降的特点，在其原料配方中增加了氯丁二烯的聚合物，且当氯丁二烯的聚合物用量控制在5％～30％左右时，工艺较容易控制。氯丁二烯的聚合物与胶乳有很多的相同和相似之处，如同样具有优良的成膜性能，且具有较大的伸长性能，与天然胶乳有较好的相容性，二者混合时不会出现在胶乳中分散不均的问题，也避免出现在胶乳成膜前后会析出球皮表面的现象。氯丁二烯的聚合物在一定范围内能较好地对抗紫外线、温度和臭氧的对球皮的破坏力，从而达到减慢球皮老化速度的功能，有效提高了气象气球的防老化性能。
由于氯丁二烯的聚合物中可能存在单体脱离不够彻底的现象，为避免氯丁二烯的聚合物加入配合胶乳中后，可能会使配合胶乳的粘度升高，胶乳的稳定性发生变化等不良反应，本发明在氯丁二烯的聚合物与配合胶乳混合前，加入非离子型稳定剂平平加O，可使氯丁二烯的聚合物与天然胶乳有效均匀混合，提高整体加工性能，浸渍球成膜效果较好，工艺性能基本稳定，在定型工艺中确保气球流线型外观，提高球皮的均匀程度。本发明适当地增大了气球的质量，可以保证气球在升空过程中具有足够的伸张倍数，并将气象气球的规格尺寸限定在一定的范围，即保证气球上、中、下各部分球皮厚度的一致性，使球皮受到内部空气压力时所产生的应力均匀分布，在施放过程中均匀膨胀，提高气球的爆炸直径，从而延缓气球爆炸的时间，为气球不断上升提供了保障，对提高气球平均升空高度起到了关键作用。
针对稳定剂的浓度较小而在加入量过多时会降低配合胶乳的总固体含量；从而延长做球的胶停时间、降低生产效率、增加生产成本，本发明对稳定剂的浓度和加入量进行了研究，认为加入平平加O稳定剂0.1份的使用效果最好。
具体实施方式：
实施例1：
一种气象气球，它的质量为1600g，球身长度为3.05cm，球柄宽度为10cm，球柄长度为14cm，气象气球的球柄厚度为0.2mm，球皮顶部、柄部与球腰部之间的厚度差控制在0.03mm以内。
上述气象气球的生产方法，它的原料由固体原料、油性原料、胶性原料组成，所述的固体原料的组成及重量比为：氢氧化钾0.10份、酪素0～0.15份、平平加O0.10份、硫磺1.0份、N-苯基-2-萘胺1.00份、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺1.00份、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌1.50份、氧化锌0.20份、葵二酸二辛酯重量比为5.00份，离心浓缩天然胶乳的添加量为100份，氯丁二烯的聚合物的添加量为20份。
原料配制方法为：先将氢氧化钾、酪素、平平加o制备成稀释溶液，硫磺、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-2-萘胺、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺、氧化锌分别研磨成水分散体，葵二酸二辛酯制备成乳状液，再将所得水分散体和所得溶液混合成固体原料混合溶液，将固体原料混合溶液与乳状液混合，最后将所得混合物与氯丁二烯的聚合物混合。
实施例2：
一种气象气球，它的质量为1700g，球身长度为3.55cm，球柄宽度为11cm，球柄长度为16cm，气象气球的球柄厚度为0.2mm，球皮顶部、柄部与球腰部之间的厚度差控制在0.03mm以内。
上述气象气球的生产方法，它的原料由固体原料、油性原料、胶性原料组成，所述的固体原料的组成及重量比为：氢氧化钾0.30份、酪素0.15份、平平加O 0.10份、硫磺3份、N-苯基-2-萘胺2份、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺2份、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌3份、氧化锌5份、葵二酸二辛酯重量比为5.00～10.0份，离心浓缩天然胶乳的添加量为100份，氯丁二烯的聚合物添加量为5份。
原料配制方法为：先将氢氧化钾、酪素、平平加o制备成稀释溶液，硫磺、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-2-萘胺、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺、氧化锌分别研磨成水分散体，葵二酸二辛酯制备成乳状液，再将所得水分散体和所得溶液混合成固体原料混合溶液，将固体原料混合溶液与乳状液混合，最后将所得混合物与氯丁二烯的聚合物混合。
实施例3：
一种气象气球，它的质量为1650g，球身长度为3.05cm，球柄宽度为10cm，球柄长度为12cm，气象气球的球柄厚度为0.2mm，球皮顶部、柄部与球腰部之间的厚度差控制在0.03mm以内。
上述气象气球的生产方法，它的原料由固体原料、油性原料、胶性原料组成，所述的固体原料的组成及重量比为：氢氧化钾0.15份、酪素0.10份、平平加O 0.10份、硫磺2.00份、N-苯基-2-萘胺1.5份、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺1.50份、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌2.00份、氧化锌3份、葵二酸二辛酯重量比为5.00～10.0份，离心浓缩天然胶乳的添加量为100份，氯丁二烯的聚合物30份。
原料配制方法为：先将氢氧化钾、酪素、平平加O制备成稀释溶液，硫磺、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-2-萘胺、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺、氧化锌分别研磨成水分散体，葵二酸二辛酯制备成乳状液，再将所得水分散体和所得溶液混合成固体原料混合溶液，将固体原料混合溶液与乳状液混合，最后将所得混合物与氯丁胶乳混合。
申请人试制的气象气球，在中国北京观象台进行施放，施放有效结果如表一所示。
本次共施放20个气象气球，除去仪器因素，有效施放个数为19个，平均升空高度35081.5米；早上平均35456米；晚上平均34744.4米；33000米有效率：84.2.％；35000米有效率：78.9％。
表一：气象气球施放情况
| 气球编号 | 施放时间月日时) | 气球重量(克) | 天气 | 净举力(克) | 终止原因 | 升空历时(分) | 平均升速(米/分) | 施放高度(米) |
| 1 | 4.15.07 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 104 | 342 | 35770 |
| 2 | 4.15.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 114 | 333 | 38301 |
| 3 | 4.16.07 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 98 | 361 | 35755 |
| 4 | 4.16.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 107 | 343 | 36923 |
| 5 | 4.17.07 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 80 | 384 | 30941 |
| 6 | 4.17.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 116 | 330 | 38502 |
| 7 | 4.18.07 | 1700 | 雾 | 1500 | 炸 | 95 | 386 | 37061 |
| 8 | 4.18.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 106 | 351 | 37616 |
| 9 | 4.19.07 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 94 | 375 | 35700 |
| 10 | 4.19.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 106 | 334 | 35805 |
| 11 | 4.20.07 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 94 | 366 | 34421 |
| 12 | 4.20.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 124 | 295 | 36635 |
| 13 | 4.21.07 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 110 | 336 | 36963 |
| 14 | 4.21.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 89 | 353 | 31445 |
| 15 | 4.22.07 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 94 | 392 | 36809 |
| 16 | 4.22.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 121 | 303 | 36658 |
| 17 | 4.23.07 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 95 | 376 | 35689 |
| 18 | 4.23.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 115 | 312 | 35689 |
| 19 | 4.24.07 | 1700 | 晴 | 1500 | 突失 | 23 | 6370 | |
| 20 | 4.24.19 | 1700 | 晴 | 1500 | 炸 | 58 | 340 | 19729 |
Claims (4)
1.一种气象气球的生产方法，其特征在于：它的原料由固体原料、油性原料、胶性原料组成，所述的固体原料的组成及重量比为：氢氧化钾0～0.30份、酪素0～0.15份、平平加O 0～0.10份、硫磺1.00～3份、N-苯基-2-萘胺1.00～2份、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺1.00～2份、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌1.50～3份、氧化锌0.20～5份、氯丁二烯的聚合物5～30份，所述的油性原料为葵二酸二辛酯，所述的葵二酸二辛酯重量比为5.00～10.0份，所述的胶性原料为离心浓缩天然胶乳，所述的离心浓缩天然胶乳的添加量为100份，所述的原料配制方法为：先将各种不溶于水的固体粉末原料制成水分散体，将溶于水的固体粉末原料配制成溶液，将油性原料配制成乳状液，再将所得水分散体和所得溶液混合成固体原料混合溶液，将固体原料混合溶液与乳状液混合，最后将所得混合物与氯丁二烯的聚合物混合。
2.根据权利要求1所述的气象气球的生产方法，其特征在于：
所述的氢氧化钾、酪素、平平加O制备成稀释溶液，所述的硫磺、乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-2-萘胺、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺、氧化锌分别研磨成水分散体，所述的葵二酸二辛酯制备成乳状液。
3.一种如权利要求1或2所述的方法生产的气象气球，其特征在于：它的质量为1600～1700g，球身长度为3.05～3.55m，球柄宽度为10～11cm，球柄长度为12～16cm。
4.根据权利要求3所述的气象气球，其特征在于：所述的气象气球，球皮顶部、柄部与球腰部之间的厚度差控制在0.03mm以内。
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Owner name: CHINA CHEMICAL INDUSTRY ZHUZHOU RUBBER RESEARCH AN Free format text: FORMER NAME: CHINA CHEMICAL INDUSTRY RUBBER ZHUZHOU RESEARCH AND DESIGN INSTITUTE |
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Address after: Xinhua Road 412003 Hunan province Zhuzhou Hetang District No. 818 Patentee after: Rubber studying and designing institute, China Chemical Industry Zhuzhou company limited Address before: Xinhua Road 412003 Hunan province Zhuzhou Hetang District No. 818 Patentee before: Zhuzhou Research & Design Institute, Chemchina Rubber Corp. |