CN102718994B - 一种气象监测装置及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气象监测装置，具体涉及一种新型气象气球，其原料种类及其重量百分配比为：离心浓缩天然胶乳100，酪蛋白0.3，氢氧化钾0.3，平平加00.15，硫磺2，N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌1.5，N-苯基-2-萘胺1，氧化锌1.5，葵二酸二丁酯1.5，IR-550聚异戊二烯胶乳1.5，分散剂NF0.05，硼砂0.05，丁基萘磺酸钠0.3，六偏磷酸钠0.5，葵二酸二辛酯8，氯丁二烯聚合物10，本发明气象气球探空高度高，探空时间长，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于探测气象气球技术领域，涉及一种气象监测装置及其用途，具体涉及一种新型气象气球及其用途。
背景技术
气象气球是用橡胶或聚脂薄膜材料制成球皮，充以比空气密度小的氢气或氦气，用以携带仪器升空，进行高空气象观测的平台携带探空仪，通常配合高空探测雷达和探空接收机等装备进行高空气象探测，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，是气象保障必不可少的器材。其分为探空气球、系留气球、订高气球、平流层气球等，根据WMO(世界气象组织)的要求和我国气象事业的发展，高空气象探测需达到35 000m的高度。据统计，目前我国生产的950g气象探空气球的升空高度平均只有29 000m左右，与新的业务探测要求尚有较大的差距。因此，提高国产气象气球产品质量，进一步提高探空高度和探空质量，已是国内气象气球生产厂家亟待解决的现实课题。
由于距地面20000-28000米处臭氧浓度达到最大值以及紫外线的强烈辐射会引起气象气球胶膜的龟裂及球膜的老化；且在升空过程中随大气密度的减少而膨胀，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以下容易导致爆裂；现有技术中气象气球，200910043069(申请号)和200910043714.X(申请号)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℃以下的恶劣环境中极易老化、易干裂，201110224223(申请号)中的气象气球，虽然能够能达到探空高度的要求，但是其高度有效率低，因此，现有技术中气象气球存在着升空后极易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
本发明的目的是解决现有技术中气象气球的诸多缺陷，经过大量创造性劳动，改变其原料组成及配方，提供一种能够适应于探测35000m以上高空气象要素要求，耐老化，升空高度高，使用时间长的新型气象气球。
为了实现上述目的，本发明气象气球由下述重量份的物料制成：
采用常规的凝固剂浸渍法依据上述原料组成及配比制备所述气象气球。
优选首先将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胶性原料氯丁二烯的聚合物混合。
优选按比例配制原料(以下百分比均为重量体积比)，将酪蛋白、氢氧化钾以及平平加o分别制备成20％、10％以及8％的稀释溶液；将分散剂NF、硼砂、丁基萘磺酸钠、六偏磷酸钠分别制备成8％、3％、5％、5％的稀释溶液；硫磺、N-乙基-N-苯基-二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-2-萘胺、氧化锌分别研磨成水分散体并搅拌均匀；将葵二酸二辛酯、葵二酸二丁酯、IR-550聚异戊二烯胶乳搅拌混合制备成乳状液；再将所得水分散体、离心浓缩天然胶乳和上述稀释溶液混合，并搅拌均匀制得料液A，将料液A与上述乳状液混合得到料液B，最后将料液B与氯丁二烯聚合物混合，即得气球乳胶。
将气球模具在凝固剂(质量体积分数为1％的碳酸钙溶液)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，使乳胶均匀的粘在气球模具上；将粘有气球乳胶的气球模具置入温度95℃的热水中浸泡后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度为25℃的温水中浸泡40分钟去除气球毛坯上的碳酸钙；将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成气象气球。
本发明油性原料具体为葵二酸二辛酯，与现有技术中常用的机械油相比，不仅能达到同样的增塑效果，且重要的是来源丰富，成本低，另外它还能帮助配合剂更好地分散，增加其在胶乳中的相容性。
本领域公知，胶乳加工过程的关键是胶凝，成膜又是胶凝中的关键，一些合成胶乳之所以迟迟不能为胶乳行业厂家所利用，就是没有解决好成膜的问题，成膜过程是胶粒的胶凝和凝胶的结构化过程的巧妙结合，胶凝统一的结构化是胶乳加工的物理化学基础，本申请选择添加N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌助剂，并通过正交实验确定其添加量为1.5份，使得添加至有水的胶乳体系中后，即不会破坏胶乳体系的平衡、稳定，不影响气球弹性，又能很好的保持胶乳体系的稳定。
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采用葵二酸二丁酯和IR-550聚异戊二烯胶乳为耐寒剂，使二者之间发挥协同效应，发明人从葵二酸二丁酯、IR-550聚异戊二烯胶乳、油酸丁乙酯、IR700等抗寒剂中通过大量单因子实验，正交实验确定，抗旱剂选择葵二酸二丁酯和IR-550聚异戊二烯胶乳且二者均为1.5份的添加量最能协同互助，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；
气象气球中由于加入了硼砂，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臭。构成气象气球的乳胶中加入硼砂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。
在乳胶中加入了分散剂NF和丁基萘磺酸钠，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；
胶性原料选择氯丁二烯聚合物，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。且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。
非离子型稳定剂平平加O，以及稳定剂六偏磷酸钠的添加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。
本发明各组成物料之间相互协调，为本申请人经过大量变换条件，参数，经过单因子实验，多因子实验获得，本领域公知，在胶乳制品尤其是气象气球其物料及助剂的试验中，其组分及数值的确定不经大量试验试用，根本不能直接应用，否则极易导致胶乳体系被破坏，致使生产无法继续，即使能够顺利完成产品生产，也无法保证所生产的气球具有优异的耐热、氧化、耐拉伸，适于高空探测的要求。本申请操作参数为发明人经创造性劳动操作获得，其制备的气象气球在升空过程中具有足够的伸张倍数，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。
具体实施方式
实施例1
一种气象气球，由下述重量份的物料组成：
采用常规的凝固剂浸渍法依据上述原料组成及配比制备所述气象气球。
按比例配制原料(以下百分比均为重量体积比)，将酪蛋白、氢氧化钾以及平平加o分别制备成20％、10％以及8％的稀释溶液；将分散剂NF、硼砂、丁基萘磺酸钠、六偏磷酸钠分别制备成8％、3％、5％、5％的稀释溶液；硫磺、N-乙基-N-苯基-二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-2-萘胺、氧化锌分别研磨成水分散体并搅拌均匀；将葵二酸二辛酯、葵二酸二丁酯、IR-550聚异戊二烯胶乳搅拌混合制备成乳状液；再将所得水分散体、离心浓缩天然胶乳和上述稀释溶液混合，并搅拌均匀制得料液A，将料液A与上述乳状液混合得到料液B，最后将料液B与氯丁二烯聚合物混合，即得气球乳胶。
将气球模具在凝固剂(质量体积分数为1％的碳酸钙溶液)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，使乳胶均匀的粘在气球模具上；将粘有气球乳胶的气球模具置入温度95℃的热水中浸泡后脱模，并将脱模后的气球毛坯置入温度为25℃的温水中浸泡40分钟去除气球毛坯上的碳酸钙；将气球毛坯充气并定型，放气后并硫化形成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，33000米有效率：85.1％；35000米有效率：73.8％并且其爆破直径为8.5米；
实施例2
一种气象气球，由下述重量份的物料组成：
采用常规的凝固剂浸渍法依据上述原料组成及配比制备750g气象气球。
经检测，该气球的性能参数为：
探空高度达到了31000米，28000米有效率：90.2％；30000米有效率：77.6％并且其爆破直径为8.0米；
经过本发明方法制备的气象气球，其探空高度远远超过常规方法相同规格气球的探空高度，且其爆破直径、拉伸强度，扯断伸长率大大增加，能够满足具有足够探空高度和探空时间的要求，因此，具有广阔的应用前景。
Claims (2)
1.一种气象气球，其由下述重量份的物料制备而成，
离心浓缩天然胶乳100
酪蛋白 0.3
氢氧化钾 0.3
平平加O 0.15
硫磺 2
N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌 1.5
N-苯基-2-萘胺 1
氧化锌 1.5
癸二酸二丁酯 1.5
IR-550聚异戊二烯胶乳 1.5
分散剂NF 0.05
硼砂 0.05
丁基萘磺酸钠 0.3
六偏磷酸钠 0.5
癸二酸二辛酯 8
氯丁二烯聚合物 10。
2.权利要求1所述的气象气球在气象监测中的应用。
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