CN104149424A - 增强型复合热合薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种增强型复合热合薄膜及其制备方法，包括聚酰亚胺薄膜、由聚酰胺纤维编织而成的增强纤维网，所述聚酰亚胺薄膜、增强纤维网之间具有超声热合聚氨酯胶粘剂，所述聚酰亚胺薄膜上涂覆超声热合聚氨酯胶粘剂，再在该超声热合聚氨酯胶粘剂上铺设增强纤维网，所述超声热合聚氨酯胶粘剂的原料配方由下列重量份组分组成：聚氨酯树脂58份Bostick7412，2.5份交联剂Boscodur21，2.5份催化剂MetacueT-12，1.5份表面活性剂SurfactantG125，15份丁酮，17份甲苯；所述超声热合聚氨酯胶粘剂的涂布量为5～35克/平方米。本发明在使用时不需要添加任何溶剂，耐候性好，由于架桥后具备了不可逆的特性，因而不会受环境温度变化而产生蠕变和发脆。

Description

增强型复合热合薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合热合薄膜及其制备方法，特别涉及一种增强型复合热合薄膜及其制备方法。

背景技术

大型客运飞机机壳内壁都安装了一种隔热隔音阻燃绝缘的材料叫飞机内壁密封袋，它被安装在飞机客舱内装饰层与机体蒙皮之间， 它是由聚酰亚胺薄膜袋里面填冲玻璃纤维毡再经过超声热合制备而成的。选择这种材料，是由于它不燃、不熔、无气味、不使火焰蔓延，而且在极端温度下仍能保持柔软和可以使用。此外，这种聚酰亚胺薄膜和玻璃纤维毡符合美国政府关于在大飞机的机身中使用的耐火绝缘材料的规定。制备这种聚酰亚胺薄膜袋采用了专门的工艺，在薄膜上有强化丝线结构，因此提高了耐撕裂性和综合性能。同时，在薄膜上还涂布了可以超声热合的胶，方便制成密封袋。选用的聚聚酰亚胺薄膜可以在240℃下长期使用，在400℃下短期使用。

McCullough等人在专利号为4,898,783的美国专利中公开了一种隔热和吸音结构，该结构包含阻燃炭纤维的复合材料，该炭纤维弯曲比大于1.2:1 （M）和 10:1（T），其可以用作飞机上的绝缘材料。

Korsgaard等人在专利号为4,567,080的美国专利中公开了一种用于飞机机壳的防潮复合薄膜，该复合薄膜是由两层隔潮和一层吸水薄膜复合制成。 两层防潮薄膜把吸水薄膜夹在其中。水首先被第一层防潮薄膜阻隔，没有被阻隔住的水被中间的吸水层吸附，通过吸水层的潮气被第二层防潮薄膜阻隔。

发明内容

本发明提供一种增强型复合热合薄膜，该增强型复合热合薄膜在使用时不需要添加任何溶剂，耐候性好，由于架桥后具备了不可逆的特性，因而不会受环境温度变化而产生蠕变和发脆，耐水蒸气、耐化学品和耐溶剂等性能优良；同时，提供一种制备上述增强型复合热合薄膜的方法。

为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种增强型复合热合薄膜，其特征在于：包括聚酰亚胺薄膜、由聚酰胺纤维编织而成的增强纤维网，所述聚酰亚胺薄膜、增强纤维网之间具有超声热合聚氨酯胶粘剂，所述聚酰亚胺薄膜上涂覆超声热合聚氨酯胶粘剂，再在该超声热合聚氨酯胶粘剂上铺设增强纤维网，所述超声热合聚氨酯胶粘剂的原料配方由下列重量份组分组成：

聚氨酯树脂Bostick 7412              58份，    

交联剂Boscodur 21                  2.5份，

催化剂Metacue T-12                 2.5份，            

表面活性剂Surfactant G125           1.5份，

丁酮                               15份，               

甲苯                               17份；

所述超声热合聚氨酯胶粘剂的涂布量为5～35克/平方米。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1、上述方案中，所述超声热合聚氨酯胶粘剂的固含量为30%，粘度为500 cps。

2、上述方案中，所述增强纤维网比重为0.006～0.035盎司/立方丈。

本发明采用的第二种技术方案是：一种增强型复合热合薄膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

将58份聚氨酯树脂Bostick7412、2.5份交联剂Boscodur21、2.5份催化剂Metacue T-12、1.5份表面活性剂Surfactant G125、15份丁酮、17份甲苯，投入混合料槽中，开动变速搅拌机，在400～600转/分的转速条件下连续搅拌2~3小时；

在搅拌中，液体温度升高到30～40℃，并产生一些气泡，然后停止搅拌，经过过滤处理，即得所述超声热合聚氨酯胶粘剂；

将聚酰亚胺薄膜安装在薄膜基材放卷辊上，第一动力牵引轨将聚酰亚胺薄膜从薄膜基材放卷辊上拉出；

流延涂布机将所述超声热合聚氨酯胶粘剂，经过供料泵流到流延涂布机的涂布涂头的料槽里，并涂布在聚酰亚胺薄膜上；

安装在增强纤维网放卷辊的增强纤维网，靠自身的重量掉下落在已经有超声热合聚氨酯胶粘剂的聚酰亚胺薄膜上，并被超声热合聚氨酯胶粘剂浸湿后贴合在薄膜上；

载有所述超声热合聚氨酯胶粘剂和增强纤维网的聚酰亚胺薄膜进入烘箱，此超声热合聚氨酯胶粘剂在加热下进行化学反应达到预固化，从液体变成固体将增强纤维网固定在聚酰亚胺薄膜上。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1、上述方案中，所述超声热合聚氨酯胶粘剂的涂布量为8～15克/平方米；所述增强纤维网的0.011～0.02盎司/立方丈。

2、上述方案中，所述涂布速度为30～35米/分钟。

3、上述方案中，所述烘箱温度为80～110℃，按照梯度分布在各段烘箱80－80－100－110－110－100－80℃条件下预固化。

4、上述方案中，使用的聚酰亚胺薄膜是由均苯四甲酸二酐（PMDA）和二氨基二苯醚（ODA）在极强性溶剂二甲基乙酰胺（DMAC）中经缩聚并流涎成膜，再经亚胺化而成。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明增强型复合热合薄膜，将超声热合聚氨酯胶粘剂涂布在绝缘薄膜上。比如，聚酰亚胺薄膜，聚偏二氟乙烯薄膜和聚酯薄膜等，形成预聚物；同时，还要将增强纤维网与涂料和薄膜复合在一起；本发明制备的增强型复合热合薄膜经过超声波接缝密封机在135～155℃温度、35～41Kpa 压力、进料速度为10～13厘米/分钟的条件下进行压合。并在填充了玻璃纤维毛毡以后，可以满足美国FAA中FAR25.856，波音公司BMS8-142V和空中客车AITM2-0053 以及中国CCAR25.856的要求。超声热合聚氨酯胶粘剂，其作用机理是聚氨酯预聚体在超声波作用下，固化交联而形成稳定的化学结构。它是纯固体的物质，在使用时不需要添加任何溶剂；生产效率高，使用时经超声热复合操作工艺简单；具有极强的渗透性和亲和力，粘合强度比同样条件下的其他胶粘剂高出40%～60%；耐候性好，由于架桥后具备了不可逆的特性，因而不会受环境温度变化而产生蠕变和发脆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种增强型复合热合薄膜及其制备方法，

将一米宽和1微米厚的聚酰亚胺薄膜安装在薄膜基材放卷辊上，第一动力牵引轨将聚酰亚胺薄膜从薄膜基材放卷辊上按照30米/分钟的速度拉出。流延涂布机（胶粘剂涂布装置）的涂头狭缝设置为40微米。已经配制好的超声热合聚氨酯胶粘剂的固含量为30%，粘度为500 cps，经过供料泵流到流延涂布机的涂布涂头的料槽里，并涂布在聚酰亚胺薄膜上。增强纤维网比重为0.011盎司/立方丈安装在增强纤维网放卷辊，增强纤维网靠自身的重量掉下落在已经有超声热合聚氨酯胶粘剂的聚酰亚胺薄膜上，并被超声热合聚氨酯胶粘剂浸湿后贴合在薄膜上。载有超声热合聚氨酯胶粘剂和增强纤维网的聚酰亚胺薄膜进入烘箱，烘箱温度为80～110℃，按照梯度分布在各段烘箱（80－80－100－110－110－100－80℃，溶剂被挥发抽出，超声热合聚氨酯胶粘剂在加热下进行化学反应达到预固化，从液体变成固体将纤维网固定在薄膜上。经过第二动力牵引轨按照30米/分钟的速度拉出，并在收卷辊上收卷完成。这样制备的超声热合薄膜外观无杂质、无白点、无皱纹、无卷边和无气泡。涂料分布均匀，涂料的厚度是12克/平方米。增强纤维网分布均匀，网格成四方形，没有线条弯曲。制备的超声热合薄膜经过超声波接缝密封机在135～155℃温度、35～41 Kpa 压力、进料速度为10～13厘米 /分钟的条件下进行压合。其剥离强度是534克/平方厘米。

超声热合聚氨酯胶粘剂的制备方法为：将聚氨酯树脂Bostick 7412（美国波斯迪克粘合剂 Bostik The Adhesive Company）58重量份，交联剂Boscodur 21（美国波斯迪克粘合剂 Bostik The  Adhesive Company）2.5重量份，催化剂 Metacue T-12（美国气体化工产品公司，Air Chemical and Product Company）2.5重量份, 表面活性剂Surfactant G125（美国气体化工产品公司）1.5重量份，分别溶于15重量份丁酮和17重量份甲苯的混合溶剂料槽中，开动高速剪切搅拌机，转速逐渐加速到600转/min，连续搅拌2～3h，在搅拌中，液体温度升高到30～40℃，并产生一些气泡，然后停止搅拌，用过滤袋过滤后，静止待用。超声热合涂料的粘合性为A级， pH8～9，固含量为30%，粘度为500 cps。

本发明使用的增强纤维网是聚酰胺纤维网。聚酰胺纤维聚酰胺纤维是第一个合成高分子聚合物商业化之合成纤维制品，其为在1937年由美国杜邦公司卡罗瑟斯研究发明聚六甲基己二酰胺（即尼龙六六），因而开启了合成纤维的第一页，其至今仍是聚酰胺纤维的代表。杜邦公司旋即在1938年9月取得该专利权并以“Nylon”为商品名，在1939年建立第一个量产工厂。在此同时英国、法国、意大利、西德、日本也相继建厂生产，在尼龙六六开始商业化之同时，德国法本公司（IG Farben/basf）之施拉克（p.schlack）于1938年提出由已内酰胺（Caprolactum，缩称CPL）合成聚己酰胺纤维即尼龙六之专利，并取得商品名perlon，之后随着聚酰胺纤维工业发展，各国之纤维材料研究者陆续进行多种聚酰胺纤维之研究，较成熟的有荷兰国家矿业公司之聚丁二酰己二胺即尼龙四六，其它还有聚辛酰胺之尼龙八，聚壬酰胺之尼龙九，聚十二甲基己二胺之尼龙六十二，聚十一酰胺之尼龙十一等，虽然种类多，但仍以尼龙六与尼龙六六为大宗，其生产量占聚酰胺胺纤维之95%以上。

聚酰胺纤维最突出的优点为耐磨性较其它纤维优越，其次为它的弹性佳，其弹性回复率可媲美羊毛，还有其质轻，比重为1.14，在已商业化之合成纤维中，其仅次于聚丙烯（丙纶，比重小于1），而较聚酰胺纤维（比重1.38）轻，因此聚酰胺纤维可加工成细匀柔软且平滑之丝，供织造成美观耐用之织物，另其同聚酰胺纤维一样具耐腐性，不怕虫蛀，不怕发霉之优点。聚酰胺纤维之缺点为耐旋光性稍差，如在室外长时间受日照时，则易生黄，强度下降，与聚酯丝相比其保型形性较差，因此织物较不够挺拔，还有其纤维表面光滑，较有蜡状感，关于这些缺点近年来已研究出各种改善措施，如加入耐光剂以改善耐旋光性，或制成异型断面以改善外观及光泽，以DTY或ATY加工或与其它纤维混纺或交织，以改善手感。

聚酰胺纤维之各种性能再详述如下：

1、耐磨性：聚酰胺纤维之耐磨性是所有纺织纤维中最好的，同条件下，其耐磨性为棉花之10倍，羊毛之20倍，如在毛纺或棉纺中掺入15%之聚酰胺纤维，则其耐磨度比纯羊毛料或棉料提高3倍。

2、断裂强度：衣料用途聚酰胺纤维长纤其断裂强度为5.0～6.4g/d，产业用之高强力丝则为7～9.5g/d甚至更高，其湿润状态之断裂强度约为干燥状态之85%～90%。

3、断裂伸度：聚酰胺纤维之断裂伸度依品种之不同而有所差异，强力丝之伸度较低在10～25%间，一般衣料用丝25～40%，其湿润状态之断裂伸度约较干燥状态高3～5%。

4、弹性回复率：聚酰胺纤维之回弹性极佳，长纤之伸度10%时，其弹性回复率为99%，而聚酯在相同状况下为67%，嫘萦则仅32%。

5、耐疲劳性：由于聚酰胺纤维之弹性回复率好，因此其耐疲功性也佳，其耐疲劳性与聚酯丝接近而高于其它化学纤维及天然纤维，在相同之试验条件下聚酯酰胺纤维之耐疲劳性比棉纤维高7～8倍，比嫘萦高几拾倍。

6、吸湿性：聚酰胺纤维之吸湿性比天然纤维和嫘萦低，但在合成纤维仅次于聚氯乙烯醇（PVA，维纶）而高于其它合成纤维，nylon 66在温度20摄氏度，相对湿度65%时之含水率为3.4～3.8，nylon 6则为3.4～5.0，故聚酰胺六之吸湿性略高于聚酰胺六六。

7、染色性：聚酰胺纤维之染色性较天然纤维及嫘萦困难，但仍较其它合成纤维易染色，一般以酸性染料染色。

8、光学性质：聚酰胺纤维具双折射（birefringence），双折射随延伸比变化很大，其在充分延伸后，尼龙六六纤维之纵向折射率为1.528，横向折射率为1.519，尼龙六纤维之纵向折射率为1.580，横向折射率为1.530，聚酰胺纤维表面光泽度较高，通常于聚合添加二氧化钛消光。

9、耐旋光性：聚酰胺纤维之耐旋光性能较差，于聚合时添加耐光剂制成纤维后可改善耐旋光性能。

10、耐热性：聚酰胺纤维之耐热性不佳，在150摄氏度时历经5小时即变黄，170度开始软化，到215度开始熔化，nylon 66耐热性要较nylon 6好，其安全温度分别为130及90度，热定型温度最高不能超过150度，最好在120度以下，但聚酰胺纤维耐低温性佳，即使在零下70度之低温使用，其弹性回复率变化不大。

11、耐化学品性：聚酰胺纤维耐碱性佳，但耐酸性则较差，在一般室温调件下，其可耐7%之盐酸，20%之硫酸，10%之硝酸，50%之烧碱浸泡，结果都不受腐蚀，因此聚酰胺纤维适用于防腐蚀工作服，另外其可用做渔网，不怕海水浸蚀，尼龙渔网要比一般渔网寿命长3～4倍。比较理想的尼龙网是美国TEXTUM WEAVING，Inc，NYLONE66 LENO FABRICS，其主要技术指标如下：

类型：                    N12X06L058-07/070           N12X06L058-030/070

Weave                              lendo                    lendo；

Warp(MD) yard                 70                        30；

Warp-ends/in

实际                                   12                        12；

目视                                   6                          6；

Fill (CMD) yard            70旦                   70旦；

Fill-ends/in                       6                          6；

Weight-oz/sq.yd               0.17                     0.11。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种增强型复合热合薄膜，其特征在于：包括聚酰亚胺薄膜、由聚酰胺纤维编织而成的增强纤维网，所述聚酰亚胺薄膜、增强纤维网之间具有超声热合聚氨酯胶粘剂，所述聚酰亚胺薄膜上涂覆超声热合聚氨酯胶粘剂，再在该超声热合聚氨酯胶粘剂上铺设增强纤维网，所述超声热合聚氨酯胶粘剂的原料配方由下列重量份组分组成：

聚氨酯树脂Bostick 7412              58份，    

交联剂Boscodur 21                  2.5份，

催化剂Metacue T-12                 2.5份，            

表面活性剂Surfactant G125           1.5份，

丁酮                               15份，               

甲苯                               17份；

所述超声热合聚氨酯胶粘剂的涂布量为5～35克/平方米。

2. 根据权利要求1所述的增强型复合热合薄膜，其特征在于：所述超声热合聚氨酯胶粘剂的固含量为30%，粘度为500 cps。

3. 根据权利要求1所述的增强型复合热合薄膜，其特征在于：所述增强纤维网比重为0.006～0.035盎司/立方丈。

4. 一种增强型复合热合薄膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

将58份聚氨酯树脂Bostick7412、2.5份交联剂Boscodur21、2.5份催化剂Metacue T-12、1.5份表面活性剂Surfactant G125、15份丁酮、17份甲苯，投入混合料槽中，开动变速搅拌机，在400～600转/分的转速条件下连续搅拌2~3小时；

在搅拌中，液体温度升高到30～40℃，并产生一些气泡，然后停止搅拌，经过过滤处理，即得所述超声热合聚氨酯胶粘剂；

将聚酰亚胺薄膜安装在薄膜基材放卷辊上，第一动力牵引轨将聚酰亚胺薄膜从薄膜基材放卷辊上拉出；

流延涂布机将所述超声热合聚氨酯胶粘剂，经过供料泵流到流延涂布机的涂布涂头的料槽里，并涂布在聚酰亚胺薄膜上；

安装在增强纤维网放卷辊的增强纤维网，靠自身的重量掉下落在已经有超声热合聚氨酯胶粘剂的聚酰亚胺薄膜上，并被超声热合聚氨酯胶粘剂浸湿后贴合在薄膜上；

载有所述超声热合聚氨酯胶粘剂和增强纤维网的聚酰亚胺薄膜进入烘箱，此超声热合聚氨酯胶粘剂在加热下进行化学反应达到预固化，从液体变成固体将增强纤维网固定在聚酰亚胺薄膜上。

5. 根据权利要求4所述的增强型复合热合薄膜的制备方法，其特征在于：所述超声热合聚氨酯胶粘剂的涂布量为8～15克/平方米；所述增强纤维网的0.011～0.02盎司/立方丈。

6. 根据权利要求4所述的增强型复合热合薄膜的制备方法，其特征在于：所述涂布速度为30～35米/分钟。

7. 根据权利要求4所述的增强型复合热合薄膜的制备方法，其特征在于：所述烘箱温度为80～110℃，按照梯度分布在各段烘箱80－80－100－110－110－100－80℃条件下预固化。