CN201244938Y

CN201244938Y - 一种高阻隔高性能复合材料

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Publication number: CN201244938Y
Application number: CNU2008200798079U
Authority: CN
Inventors: 高诚贤; 曹明华; 李俊德; 葛慧宪
Original assignee: CTA HI-TECH TEXTILES Co Ltd; China Textile Academy
Current assignee: CTA HI-TECH TEXTILES Co Ltd; China Textile Academy
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2018-04-08

Abstract

本实用新型涉及一种高阻隔高性能复合材料，所述高阻隔高性能复合材料是由聚氟乙烯薄膜层、粘合剂层、聚酯镀铝膜层、粘合剂层和芳纶织物层依次复合构成的层叠体。本实用新型产品还包括一层聚氨酯涂层。本实用新型所提供的复合材料可以在较轻质量的情况下保证较低的气体渗透率和良好的力学性能和抗疲劳性，能够真正适应航空、航天领域对高阻隔性材料的应用需求。

Description

一种高阻隔高性能复合材料

技术领域

本实用新型涉及一种高阻隔高性能复合材料，具体地说涉及一类航空、航天领域适用的新型复合材料。

背景技术

目前，国内我们所熟知的高阻隔性材料多用于包装、医疗卫生领域，但适用于航空、航天领域的高阻隔性材料还不能真正满足要求。航空用高性能薄膜材料一般要求其具有耐热性、阻燃性、耐低温性、高强度低重量、绝缘防水防潮等性能，现在市场上的薄膜材料很难兼顾这些性能。有的薄膜材料在保证低气体渗透率的情况下，往往质量过重或厚度超标，不能满足轻质的要求；有的薄膜材料能满足阻燃耐热性等其他物理性能要求，但其强度和低气体渗透率又不能达到要求，此前出现了一些复合膜，但其都是应用在民用如农膜或防水材料，这些薄膜材料因其没有足够的阻燃性以及耐热性能等，而无法满足航空用膜的要求。航空上应用较广的现金复合材料主要有树脂基复合材料、陶瓷基复合材料和碳/碳复合材料、功能复合材料等。如FR2877016公开了一种陶瓷基复合材料，WO0103916公开了一种适用于航空领域的耐火绝缘材料等，但这些生产成本都较高。

中国专利ZL200420062969.3提供了一种高阻隔冷成型铝膜，由尼龙膜层、粘合剂层、阻隔层铝箔、粘合剂层和聚乙烯类共聚物层依次复合构成的层叠体。但这种高阻隔冷成型铝膜主要用于食品、工业化学品、药品等行业的物品包装，无法满足航空领域的特殊要求。

中国专利ZL02222387.8提供了一种航空用高性能复合膜，由浸胶的尼龙纤维织网与涂胶的合成阻燃高分子膜复合而成，合成高分子膜为聚酰亚胺膜或聚氟乙烯或阻燃聚酯薄膜，本实用新型具有耐热性、阻燃性、绝缘性以及低重量高强度等优点，虽然能满足航空领域的特殊要求。但由于尼龙纤维自身具有弹性模数低、吸水性大、低温冲击强度低以及吸水后变形等缺点，而使得该航空用高性能复合膜的使用受到了一定的限制。

因此，现有高阻隔高性能材料在航空、航天领域应用中还存在着缺陷，我国的航空、航天领域高阻隔性材料还不能满足要求。目前，我国这一类材料的应用主要依赖于进口。

本实用新型发明人经过大量的研究和试验后研制出了一种高阻隔高性能复合材料。该复合材料可以在较轻质量的情况下保证较低的气体渗透率和良好的力学性能和抗疲劳性，能够真正适应航空、航天领域对高阻隔性材料的应用需求，从而完成了本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高阻隔高性能复合材料，该复合材料可以在较轻质量的情况下保证较低的气体渗透率和良好的力学性能和抗疲劳性，能够真正适应航空、航天领域对高阻隔性材料的应用需求。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高阻隔高性能复合材料，其特征在于，所述的高阻隔高性能复合材料是由聚氟乙烯薄膜层1、粘合剂层2、聚酯镀铝膜层3、粘合剂层4和芳纶织物层5依次复合构成的层叠体。

本实用新型所提供的高阻隔高性能复合材料具有多层复合结构，在多层复合结构中选择具有高模量、高断裂强度、低热收缩率和低断裂伸长率等优异性能的芳纶作为增强纤维材料，选择耐候性、机械性能、电性能、化学性能和防污性、阻气性好、防护性能优异的聚氟乙烯薄膜作为耐候层，中间通过粘合剂加附镀铝薄膜来提高材料的阻气性能和阻挡紫外线的性能。本实用新型所提供的材料不仅兼具低气体渗透率、轻质的特点，而且具有良好的力学性能、抗疲劳性和极好的耐候性。

本实用新型所述的高阻隔高性能复合材料还包括一层聚氨酯涂层6，所述聚氨酯涂层6在芳纶织物层5相对于粘合剂层4的一面。本实用新型中，在芳纶织物层5相对于粘合剂层4的一面涂布一层聚氨酯涂层，以利于后加工处理。

本实用新型所提供的高阻隔高性能复合材料，其中，所述的聚氟乙烯薄膜层的厚度为25～38um，所述的聚酯镀铝膜层的厚度为15～20um，所述的芳纶织物层的厚度为200～220um。

在多层复合材料中，倘若每一层的厚度不均匀，不但会影响到复合材料各处的拉伸强度、阻隔性、耐挠性等，还会影响材料的后续加工。只有复合材料每一层的厚度均匀，它的拉伸强力、阻隔性、撕裂强度以及耐挠性才能提高；另外，对复合材料每一层的厚度采取合理的控制，不但提高产品质量，还能降低材料的消耗，提高生产效率。本实用新型发明人经过多次试验，发现当所述的聚氟乙烯薄膜层的厚度为25～38um，所述的聚酯镀铝膜层的厚度为15～20um以及所述的芳纶织物层的厚度为200～220um时，本实用新型的高阻隔高性能复合材料拉伸强力、阻隔性、撕裂强度以及耐挠性优异。

本实用新型所提供的高阻隔高性能复合材料中，所述的聚氟乙烯薄膜为Tedlar薄膜，所述的芳纶织物为Kevlar织物，所述的粘合剂为聚氨酯粘合剂。

本实用新型中，聚氟乙烯薄膜选用Tedlar薄膜。Tedlar薄膜是美国杜邦产的PVF薄膜，Tedlar是氟乙烯(CH₂＝CHF)的聚合物，具有独特的性能，包括出色的耐候性、极佳的机械性能、延展性以及耐众多化学品、溶剂和着色剂的腐蚀，不含增塑剂，具有出色的抗老化性能并在很宽的温度范围内保持了韧性和弯曲性能。本实用新型选用Tedlar薄膜在最外层作为耐环境气候层，使本实用新型所提供的高阻隔高性能材料具有出色的耐候性、防太阳紫外线影响和减小氦气渗漏特性，可耐多种化学剂的腐蚀，并且具有极佳的力学性能和抗疲劳性，同时还具有良好的光稳定性，可以在较宽的温度范围内工作。

本实用新型中，芳纶织物选用Kevlar织物。Kevlar织物具有高模量、高断裂强度、低重量、低热收缩率和低断裂伸长率。本实用新型中选用Kevlar织物作为材料的主要承力层可提供结构强度支持。

本实用新型中，粘合剂选用聚氨酯粘合剂。聚氨酯粘合剂是一种高性能粘合剂，不含溶剂和水的热塑性高分子聚合物为基体的固体粘合剂，它具有较好的耐环境应力开裂性能，使得材料每一层之间在不同的环境条件下均具有很好的粘结强力。

本实用新型中，聚氟乙烯薄膜层与芳纶织物层之间通过高性能粘合剂聚氨酯加附聚酯镀铝薄膜，使本实用新型材料具有反射和遮挡紫外线的作用，同时对提高材料的抗气体渗透性起到一定作用。

本实用新型所提供的高阻隔高性能复合材料，具有多层复合结构，在多层复合结构中，芳纶织物层、聚酯镀铝膜层、聚氟乙烯薄膜层通过粘合剂粘结。优选的，芳纶织物为Kevlar织物，聚氟乙烯薄膜为Tedlar薄膜，粘合剂为高性能聚氨酯粘合剂。所述Tedlar薄膜在最外层作为耐环境气候层，使本实用新型所提供的高阻隔高性能材料具有出色的耐候性、防太阳紫外线影响和减小氦气渗漏特性，可耐多种化学剂的腐蚀，并且具有极佳的力学性能和抗疲劳性，同时还具有良好的光稳定性，可以在较宽的温度范围内工作。而Kevlar织物作为材料的主要承力层可提供结构强度支持。聚酯镀铝膜具有反射和遮挡紫外线的作用，同时对提高材料的抗气体渗透性起到一定作用。高性能聚氨酯粘合剂具有较好的耐环境应力开裂性能，使得材料每一层之间在不同的环境条件下均具有很好的粘结强力。

本实用新型所提供的高阻隔高性能复合材料具有较低的气体渗透率，具有轻质、耐高温、收缩率小的特点，并具有极好的机械性能、优异的柔性和弹性，可以在较轻质量的情况下保证较低的气体渗透率和良好的力学性能和抗疲劳性，真正适应航空、航天领域对高阻隔性材料的应用需求。

本实用新型产品性能如下：

(1)经测试，该材料的透氦率为0.115L/m²·day·0.1MPa，大约相当于国内已有同类材料透氦率的1/3；

(2)材料经向拉伸强力在740～830N/cm之间，纬向拉伸强力在690～790N/cm之间，撕裂强度在300～400N之间；

(3)对该实用新型产品进行了耐挠性试验，试验从500次开始，在每一次试验完成后根据试件的情况增加弯折次数；该材料在弯折3600次后发生破坏，得出该材料的耐挠性能为3600次，完全能满足航空、航天领域的使用要求。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型将高阻隔高性能复合材料设置成上述结构后，Tedlar薄膜在最外层作为耐环境气候层，使本实用新型所提供的高阻隔高性能材料具有出色的耐候性、防太阳紫外线影响和减小氦气渗漏特性，可耐多种化学剂的腐蚀，并且具有极佳的力学性能和抗疲劳性，同时还具有良好的光稳定性，可以在较宽的温度范围内工作。而Kevlar织物作为材料的主要承力层可提供结构强度支持。聚酯镀铝膜具有反射和遮挡紫外线的作用，同时对提高材料的抗气体渗透性起到一定作用。高性能聚氨酯粘合剂具有较好的耐环境应力开裂性能，使得材料每一层之间在不同的环境条件下均具有很好的粘结强力；

(2)本实用新型复合材料具有较低的气体渗透率，具有轻质、耐高温、收缩率小的特点，具有极好的机械性能、优异的柔性和弹性，可以在较轻质量的情况下保证较低的气体渗透率和良好的力学性能和抗疲劳性，真正适应航空、航天领域对高阻隔性材料的应用需求。

附图说明

图1为本实用新型产品为五层的断面结构示意图；

图2为本实用新型产品为六层的断面结构示意图；

图3为本实用新型产品为六层的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。所述的实施例是为了进一步描述本实用新型，而不是限制本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实用新型所述的高阻隔高性能复合材料，它是由聚氟乙烯薄膜层1、粘合剂层2、聚酯镀铝膜层3、粘合剂层4、芳纶织物层5依次复合构成的层叠体。

聚氟乙烯薄膜层1的厚度为25～38um，聚酯镀铝膜层3的厚度为15～20um，芳纶织物层5的厚度为200～220um。聚氟乙烯薄膜层1与聚酯镀铝膜层3及其芳纶织物层5之间运用粘合剂采用无溶剂干法复合工艺制造而成高阻隔高性能复合材料。

实施例2

聚氟乙烯薄膜层1的厚度为25～38um，聚酯镀铝膜层3的厚度为15～20um，芳纶织物层5的厚度为200～220um。聚氟乙烯薄膜层1与聚酯镀铝膜层3及其芳纶织物层5之间运用粘合剂采用无溶剂干法复合工艺制造而成高阻隔高性能复合材料。其聚氟乙烯薄膜为Tedlar薄膜，芳纶织物为Kevlar织物，粘合剂为高性能聚氨酯粘合剂。

实施例3

如图2和3所示，本实用新型所述的高阻隔高性能复合材料，它是由聚氟乙烯薄膜层1、粘合剂层2、聚酯镀铝膜层3、粘合剂层4、芳纶织物层5和聚氨酯涂层6依次复合构成的层叠体。

聚氟乙烯薄膜层1的厚度为25～38um，聚酯镀铝膜层3的厚度为15～20um，芳纶织物层5的厚度为200～220um。聚氟乙烯薄膜层1与聚酯镀铝膜层3及其芳纶织物层5之间运用粘合剂采用无溶剂干法复合工艺复合在一起，聚氨酯涂层6涂布在芳纶织物层5相对于粘合剂层4的一面，涂布量为5～8g/m²。

实施例4

聚氟乙烯薄膜层1的厚度为25～38um，聚酯镀铝膜层3的厚度为15～20um，芳纶织物层5的厚度为200～220um。聚氟乙烯薄膜层1与聚酯镀铝膜层3及其芳纶织物层5之间运用粘合剂采用无溶剂干法复合工艺复合在一起，聚氨酯涂层6涂布在芳纶织物层5的外面，涂布量为5～8g/m²。其聚氟乙烯薄膜为Tedlar薄膜，芳纶织物为Kevlar织物，粘合剂为高性能聚氨酯粘合剂。

Claims

1、一种高阻隔高性能复合材料，其特征在于，所述的高阻隔高性能复合材料是由聚氟乙烯薄膜层(1)、粘合剂层(2)、聚酯镀铝膜层(3)、粘合剂层(4)和芳纶织物层(5)依次复合构成的层叠体。

2、根据权利要求1所述的高阻隔高性能复合材料，其特征在于，所述的高阻隔高性能复合材料还包括一层聚氨酯涂层(6)，所述聚氨酯涂层(6)在芳纶织物层(5)相对于粘合剂层(4)的一面。

3、根据权利要求1或2所述的高阻隔高性能复合材料，其特征在于，所述的聚氟乙烯薄膜层的厚度为25～38um，所述的聚酯镀铝膜层的厚度为15～20um，所述的芳纶织物层的厚度为200～220um。

4、根据权利要求1或2所述的高阻隔高性能复合材料，其特征在于，所述的聚氟乙烯薄膜为Tedlar薄膜，所述的芳纶织物为Kevlar织物，所述的粘合剂为聚氨酯粘合剂。