CN102352060A - 一种气象气球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于探测气象气球技术领域，具体地讲公开了一种气象气球及其制备方法。该气象气球由天然离心浓缩胶乳、酪蛋白、氢氧化钾、分散剂NF、四硼酸钠、拉开粉BX、平平加O、硫磺、促进剂PX、防老化剂、4010NA、氧化锌、抗寒剂以及氯丁胶乳与聚异戊二烯聚合物通过配料、模具浸渍、粘膜、凝固脱模和充气定型制成。该气象气球具有表面的光滑度高、爆破直径增大、探空寿命和产品质量好的特点。

Description

一种气象气球及其制备方法

技术领域

本发明属于一种探测气象气球技术领域，特别涉及一种气象气球及及其制备方法。

背景技术

气象气球是探测空中气象要素所普遍采用的一种运载工具，不仅用于气象部门对高度为10000米左右高度空间气象要素的探测，用于对天气气候的预测预报，更重要的是还要为航海、航空、航天以及军事、科研项目提供必须的气象保障条件。随着科学技术的发展，新型电子探空仪及新型雷达的应用，对探空气球的升空高度和载重提出了更高的要求。

中国专利申请号分别为200910043069（公开号CN101526630A）和200910043714.X（公开号CN101592742A）的发明专利申请分别公开了一种气象气球及其生产方法，尽管所公开的气球能够探空到30000m的高度，但由于构成上述气象气球的乳胶材料在高空紫外线和零下40℃以下的恶劣环境中存在着易老化、易干裂等因素，使得所制备成的气球存在着升空后极因爆裂导致高空探测时间和存放时间较短的缺陷，难于满足不断发展的气象需要。  

发明内容

本发明的第一目的就是提供一种具有足够的探空高度和探空时间较长的气象气球。

实现本发明第一目的所采用的技术方案为：

一种气象气球，由下列重量份的物料构成

天然离心浓缩胶乳  100、

酪蛋白  0.10—0.25、

氢氧化钾  0.15—0.40、

分散剂NF   0.05—0.10、

四硼酸钠  0.01—0.05、

拉开粉BX    0.5—1.0、

平平加O  0.05——0.15、

硫磺   1.5—2.5、

促进剂PX   0.7—3.0、

防老化剂   1.5—2.5、

4010NA   1.5—3.0、

氧化锌   0.1—2.5、

抗寒剂    3.0—5.0以及

氯丁胶乳与聚异戊二烯聚合物  3—8。

其中，所述的抗寒剂为丁氧油乙酯或重量比为1:1的油酸丁乙酯和葵二酸二丁酯构成。

本发明的第二目的就是提供一种制备上述气象气球的方法。

即制备上述气象气球的方法包括下列步骤：

第一步  配料：

首先按比例配置原料，再

将酪蛋白、氢氧化钾加水分别稀释成5—15%和10—20%的的水溶液；

将硫磺、促进剂PX、4010NA及氧化锌分别加水稀释成40—50%的水溶液；

将丁氧油乙酯加热到95±5℃后，在按1:1的重量比加入水形成乳化油；

再将分散剂NF、拉开粉BX、平平加O和四硼酸钠用水稀释至10—12%；

启动搅拌机构，将酪蛋白溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌10—15分钟，再将氢氧化钾、分散剂NF、四硼酸钠、拉开粉BX溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌10—15分钟，再将剩余的溶液及氯丁和聚异戊二烯直接加入到天然离心浓缩胶乳中搅拌25—35分钟形成气球乳胶；

第二步  模具浸渍

将气球模具在凝固剂碳酸钙溶液中浸渍； 

第三步   粘膜

 将表面粘有凝固剂的模具在配置的气球乳胶中浸泡6—7分钟，使乳胶均匀的黏在气球模具上；

第四步  凝固脱模

粘有气球乳胶的气球模具表干后置入温度75—95℃的热水中浸泡6—7分钟后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度25±5℃的热水中浸泡40—50分钟；

第五步 充气定型

将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成气象气球。

本发明所提供的一种气象气球与现有技术相比具有以下优点：

其一，由于在构成气球的乳胶中加入了分散剂NF和拉开粉BX，使得构成气象气球的材料在天然离心浓缩胶乳中的渗透力增强，改善了橡胶分子之间的连接度及其橡胶强度，提高了气球表面的光滑度，从而使得气象气球的爆破直径增大；

其二，由于在构成气象气球的乳胶中加入了丁氧油乙酯或由油酸丁乙酯与葵二酸二丁酯混合构成的耐寒剂，有利于提高和改善气球在高空中的耐寒性能，使得气球在高空中橡胶表层润湿性能变好，硬化时间相对变长，提高和改善了气球的探空寿命；

其三，由于在构成的气象气球的乳胶中加入了四硼酸钠，有利于提高和改善气球的产品质量，可以长时间保存并且对气象气球起到一定的保鲜作用。

附图说明

如图为本发明所提供的气象气球的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的气象气球的结构和使用原理作进一步的详细说明：

如图所示为本发明提供的气象气球的结构示意图。即构成该气象气球的结构包括球柄1和与之连为一体的球体膜2构成。

上述制备气象气球的工艺流程包括配料、模具浸渍、粘膜、凝固脱模和充气硫化定型等步骤。

 实施例1

制备规格为950g气象气球的步骤

首先取100公斤的天然离心浓缩胶乳，然后取0.1公斤酪蛋白、0.40公斤氢氧化钾并加水分别稀释成15%和15%的的溶液；取1.5公斤硫磺、0.7公斤促进剂PX、2.0公斤4010NA及0.5公斤氧化锌分别加水稀释成45%的水溶液；将5.0公斤丁氧油乙酯加热到95℃后，再按1:1的重量比加入水形成乳化油；再将0.08公斤分散剂NF、0.8公斤拉开粉BX、0.15公斤平平加O和0.05公斤四硼酸钠用水稀释至10%；然后启动搅拌机构，将酪蛋白溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌10分钟，再将氢氧化钾、分散剂NF、四硼酸钠、拉开粉BX溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌15分钟，再将剩余的溶液及由比例为2:1的氯丁和聚异戊二烯组成的3.5公斤聚合物直接加入到天然离心浓缩胶乳中搅拌30分钟形成气球乳胶；将气球模具在凝固剂碳酸钙溶液中浸渍； 将表面粘有凝固剂的模具在配置的气球乳胶中浸泡6分钟，使乳胶均匀的黏在气球模具上；将粘有气球乳胶的气球模具表干后置入温度75℃的热水中浸泡6分钟后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度25±5℃的热水中浸泡50分钟去除气球毛坯上的钙粉；将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成规格为950g气象气球。

经检测，该气球的性能参数为：

探空高度达到了38000米，并且其爆破直径为8.3米；在常规、日光25小时、紫外线3小时以及在100℃×24小时时的扯断伸长率以及扯断强度（kg/c㎡）分别达到了1082%、315 kg/c㎡，1083%、270 kg/c㎡，1040%、180 kg/c㎡和1060%、270 kg/c㎡.

实施例2

制备规格为500g气象气球的步骤

首先取100公斤的天然离心浓缩胶乳，然后取0.25公斤酪蛋白、0.15公斤氢氧化钾并加水分别稀释成10%和18%的的溶液；取2.5公斤硫磺、1.5公斤促进剂PX、2.5公斤4010NA及2.0公斤氧化锌分别加水稀释成48%的水溶液；将2.0公斤油酸丁乙酯和2.0公斤葵二酸二丁酯加热到100℃后，再按1:1的重量比加入水形成乳化油；再将0.10公斤分散剂NF、0.5公斤拉开粉BX、0.10公斤平平加O和0.03公斤四硼酸钠用水稀释至11%；然后启动搅拌机构，将酪蛋白溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌15分钟，再将氢氧化钾、分散剂NF、四硼酸钠、拉开粉BX溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌15分钟，再将剩余的溶液及由比例为2:1的氯丁和聚异戊二烯组成的聚合物4.0公斤直接加入到天然离心浓缩胶乳中搅拌35分钟形成气球乳胶；将气球模具在凝固剂碳酸钙溶液中浸渍； 将表面粘有凝固剂的模具在配置的气球乳胶中浸泡7分钟，使乳胶均匀的黏在气球模具上；将粘有气球乳胶的气球模具表干后置入温度85℃的热水中浸泡7分钟后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度25±5℃的温水中浸泡45分钟去除气球毛坯上的钙粉；将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成规格为500g气象气球。

经检测，该气球的性能参数为：

探空高度达到了26000米，并且其爆破直径为5.9米；在常规、日光25小时、紫外线3小时以及在100℃×24小时时的扯断伸长率以及扯断强度（kg/c㎡）分别达到了761%、240 kg/c㎡，696%、240 kg/c㎡，650%、135 kg/c㎡和685%、240 kg/c㎡.

实施例3

制备规格为400g气象气球的步骤

首先取100公斤的天然离心浓缩胶乳，然后取0.15公斤酪蛋白、0.20公斤氢氧化钾并加水分别稀释成8%和20%的的溶液；取2.0公斤硫磺、2.5公斤促进剂PX、3.0公斤4010NA及1.5公斤氧化锌分别加水稀释成42%的水溶液；将1.5公斤油酸丁乙酯和1.5公斤葵二酸二丁酯加热到95℃后，再按1:1的重量比加入水形成乳化油；再将0.05公斤分散剂NF、0.6公斤拉开粉BX、0.05公斤平平加O和0.01公斤四硼酸钠用水稀释至12%；然后启动搅拌机构，将酪蛋白溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌15分钟，再将氢氧化钾、分散剂NF、四硼酸钠、拉开粉BX溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌10分钟，再将剩余的溶液及由比例为2:1的氯丁和聚异戊二烯组成的聚合物8.0公斤直接加入到天然离心浓缩胶乳中搅拌25分钟形成气球乳胶；将气球模具在凝固剂碳酸钙溶液中浸渍； 将表面粘有凝固剂的模具在配置的气球乳胶中浸泡6分钟，使乳胶均匀的黏在气球模具上；将粘有气球乳胶的气球模具表干后置入温度95℃的热水中浸泡6分钟后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度25±5℃的温水中浸泡40分钟去除气球毛坯上的钙粉；将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成规格为400g气象气球。

经检测，该气球的性能参数为：

探空高度达到了21000米，并且其爆破直径为4.1米；在常规、日光2.5小时、紫外线3小时以及在100℃×24小时时的扯断伸长率以及扯断强度（kg/c㎡）分别达到了654%、225 kg/c㎡，567%、230 kg/c㎡，520%、110 kg/c㎡和560%、290 kg/c㎡.

实施例4

制备规格为300g气象气球的步骤

首先取100公斤的天然离心浓缩胶乳，然后取0.20公斤酪蛋白、0.30公斤氢氧化钾并加水分别稀释成5%和10%的的溶液；取1.8公斤硫磺、3.0公斤促进剂PX、1.5公斤4010NA及2.5公斤氧化锌分别加水稀释成50%的水溶液；将3.5公斤丁氧油乙酯加热到95℃后，再按1:1的重量比加入水形成乳化油；再将0.07公斤分散剂NF、1.0公斤拉开粉BX、0.12公斤平平加O和0.04公斤四硼酸钠用水稀释至11%；然后启动搅拌机构，将酪蛋白溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌12分钟，再将氢氧化钾、分散剂NF、四硼酸钠、拉开粉BX溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌12分钟，再将剩余的溶液及由比例为2:1的氯丁和聚异戊二烯组成的聚合物6.0公斤直接加入到天然离心浓缩胶乳中搅拌30分钟形成气球乳胶；将气球模具在凝固剂碳酸钙溶液中浸渍； 将表面粘有凝固剂的模具在配置的气球乳胶中浸泡7分钟，使乳胶均匀的黏在气球模具上；将粘有气球乳胶的气球模具表干后置入温度90℃的热水中浸泡7分钟后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度25±5℃的温水中浸泡45分钟去除气球毛坯上的钙粉；将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成规格为300g气象气球。

经检测，该气球的性能参数为：

探空高度达到了16000米，并且其爆破直径为2.3米；在常规、日光25小时、紫外线3小时以及在100℃×24小时时的扯断伸长率以及扯断强度（kg/c㎡）分别达到了547%、216 kg/c㎡，438%、220 kg/c㎡，390%、85 kg/c㎡和435%、220 kg/c㎡.

实施例5

制备规格为750g气象气球的步骤

首先取100公斤的天然离心浓缩胶乳，然后取0.25公斤酪蛋白、0.20公斤氢氧化钾并加水分别稀释成10%和20%的的溶液；取1.8公斤硫磺、2.5公斤促进剂PX、2.0公斤4010NA及2.0公斤氧化锌分别加水稀释成40%的水溶液；将1.7公斤油酸丁乙酯和1.7公斤葵二酸二丁酯热到95℃后，再按1:1的重量比加入水形成乳化油；再将0.08公斤分散剂NF、0.8公斤拉开粉BX、0.10公斤平平加O和0.03公斤四硼酸钠用水稀释至12%；然后启动搅拌机构，将酪蛋白溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌15分钟，再将氢氧化钾、分散剂NF、四硼酸钠、拉开粉BX溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌12分钟，再将剩余的溶液及由比例为2:1的氯丁和聚异戊二烯组成的聚合物5.0公斤直接加入到天然离心浓缩胶乳中搅拌25分钟形成气球乳胶；将气球模具在凝固剂碳酸钙溶液中浸渍； 将表面粘有凝固剂的模具在配置的气球乳胶中浸泡6分钟，使乳胶均匀的黏在气球模具上；将粘有气球乳胶的气球模具表干后置入温度95℃的热水中浸泡6分钟后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度25±5℃的温水中浸泡40分钟去除气球毛坯上的钙粉；将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成规格为750g气象气球。

经检测，该气球的性能参数为：

探空高度达到了21000米，并且其爆破直径为7.5米；在常规、日光2.5小时、紫外线3小时以及在100℃×24小时时的扯断伸长率以及扯断强度（kg/c㎡）分别达到了975%、290 kg/c㎡，954%、260 kg/c㎡，910%、165 kg/c㎡和935%、260 kg/c㎡.

实施例6

制备规格为600g气象气球的步骤

首先取100公斤的天然离心浓缩胶乳，然后取0.25公斤酪蛋白、0.30公斤氢氧化钾并加水分别稀释成12%和18%的的溶液；取2.0公斤硫磺、1.5公斤促进剂PX、2.5公斤4010NA及1.5公斤氧化锌分别加水稀释成45%的水溶液；将2.0公斤油酸丁乙酯和2.0公斤葵二酸二丁酯加热到95℃后，再按1:1的重量比加入水形成乳化油；再将0.07公斤分散剂NF、0.6公斤拉开粉BX、0.12公斤平平加O和0.04公斤四硼酸钠用水稀释至11%；然后启动搅拌机构，将酪蛋白溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌15分钟，再将氢氧化钾、分散剂NF、四硼酸钠、拉开粉BX溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌10分钟，再将剩余的溶液及由比例为2:1的氯丁和聚异戊二烯组成的聚合物6.0公斤直接加入到天然离心浓缩胶乳中搅拌25分钟形成气球乳胶；将气球模具在凝固剂碳酸钙溶液中浸渍； 将表面粘有凝固剂的模具在配置的气球乳胶中浸泡7分钟，使乳胶均匀的黏在气球模具上；将粘有气球乳胶的气球模具表干后置入温度90℃的热水中浸泡6分钟后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度25±5℃的温水中浸泡45分钟去除气球毛坯上的钙粉；将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成规格为600g气象气球。

经检测，该气球的性能参数为：

探空高度达到了21000米，并且其爆破直径为6.7米；在常规、日光2.5小时、紫外线3小时以及在100℃×24小时时的扯断伸长率以及扯断强度（kg/c㎡）分别达到了868%、265 kg/c㎡，825%、250 kg/c㎡，785%、150 kg/c㎡和810%、250 kg/c㎡.

在上述构成的气象气球中由于加入了分散剂NF和拉开粉BX，使得构成气象气球的材料在天然离心浓缩胶乳中的渗透力增强，改善了橡胶分子之间的连接度及其橡胶强度，提高了气球表面的光滑度，使得其爆破直径得到增大——由上述实施例可知气象气球的爆破直径提高了至少25%以上，如750克、600克、950克、500克、400克和300克的气象气球的爆破直径分别由6.7米、5.9米、7.5米、4.1米、2.3米和1.0米和提高到了7.5米、6.7米、8.3米、5.9米、4.1米和2.1米.

在上述构成的气象气球中由于加入了丁氧油乙酯或由油酸丁乙酯和葵二酸二丁酯构成抗寒剂，有利于提高和改善气球在高空中的耐寒性能，使得气球在35000m以上的高空的橡胶表层的硬化时间变长，提高和改善其使用寿命；

经检测，该专利申请所提供的气象气球的扯断伸长率提高了15%以上、扯断强度提高了8%—10%。

在上述构成的气象气球中由于加入了四硼酸钠，可以有利于提高和改善气球的产品质量，可以长时间保存。由于天然离心浓缩胶乳中含有一定量的蛋白质，蛋白质会随着时间而变质，使得所存放的气球变味变臭。构成气象气球的乳胶中加入四硼酸钠能够有效阻止氨气的溢出，有效阻止蛋白质的氧化，从而对气象气球起到一定的保鲜作用。

Claims (3)

1.一种气象气球，其特征在于：由下列重量份的物料构成

天然离心浓缩胶乳  100、

酪蛋白  0.10—0.25、

氢氧化钾  0.15—0.40、

分散剂NF   0.05—0.10、

四硼酸钠  0.01—0.05、

拉开粉BX    0.5—1.0、

平平加O  0.05——0.15、

硫磺   1.5—2.5、

促进剂PX   0.7—3.0、

防老化剂   1.5—2.5、

4010NA   1.5—3.0、

氧化锌   0.1—2.5、

抗寒剂    3.0—5.0以及

氯丁胶乳与聚异戊二烯聚合物  3—8。

2.根据权利要求1所述的一种气象气球，其特征在于，所述的抗寒剂为丁氧油乙酯或重量比为1:1的油酸丁乙酯和葵二酸二丁酯构成。

3.制备上述权利要求所述的一种气象气球的方法包括下列步骤：

第一步  配料：

首先按比例配置原料，再

将酪蛋白、氢氧化钾加水分别稀释成5—15%和10—20%的的水溶液；

将硫磺、促进剂PX、4010NA及氧化锌分别加水稀释成40—50%的水溶液；

将丁氧油乙酯加热到95±5℃后，在按1:1的重量比加入水形成乳化油；

再将分散剂NF、拉开粉BX、平平加O和四硼酸钠用水稀释至10—12%；

启动搅拌机构，将酪蛋白溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌10—15分钟，再将氢氧化钾、分散剂NF、四硼酸钠、拉开粉BX溶液加入到天然离心浓缩胶乳中，搅拌10—15分钟，再将剩余的溶液及氯丁和聚异戊二烯直接加入到天然离心浓缩胶乳中搅拌25—35分钟形成气球乳胶；

第二步  模具浸渍

将气球模具在凝固剂碳酸钙溶液中浸渍； 

第三步   粘膜

 将表面粘有凝固剂的模具在配置的气球乳胶中浸泡6—7分钟，使乳胶均匀的黏在气球模具上；

第四步  凝固脱模

粘有气球乳胶的气球模具表干后置入温度75—95℃的热水中浸泡6—7分钟后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度25±5℃的热水中浸泡40—50分钟；

第五步 充气定型

将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成气象气球。