專利名稱：一種高阻隔高性能復合材料的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高阻隔高性能復合材料，具體地說涉及一類航空、航天領 域適用的新型復合材料。
背景技術：
目前，國內我們所熟知的高阻隔性材料多用于包裝、醫療衛生領域，但適用于 航空、航天領域的高阻隔性材料還不能真正滿足要求。航空用高性能薄膜材料一般 要求其具有耐熱性、阻燃性、耐低溫性、高強度低重量、絕緣防水防潮等性能，現 在市場上的薄膜材料很難兼顧這些性能。有的薄膜材料在保證低氣體滲透率的情況 下，往往質量過重或厚度超標，不能滿足輕質的要求；有的薄膜材料能滿足阻燃耐 熱性等其他物理性能要求，但其強度和低氣體滲透率又不能達到要求，此前出現了 一些復合膜，但其都是應用在民用如農膜或防水材料，這些薄膜材料因其沒有足夠 的阻燃性以及耐熱性能等，而無法滿足航空用膜的要求。航空上應用較廣的現金復 合材料主要有樹脂基復合材料、陶瓷基復合材料和碳/碳復合材料、功能復合材料等。 如FR2877016公開了一種陶瓷基復合材料，W00103916公開了一種適用于航空領域的 耐火絕緣材料等，但這些生產成本都較高。
中國專利ZL200420062969.3提供了一種高阻隔冷成型鋁膜，由尼龍膜層、粘合 劑層、阻隔層鋁箔、粘合劑層和聚乙烯類共聚物層依次復合構成的層疊體。但這種 高阻隔冷成型鋁膜主要用于食品、工業化學品、藥品等行業的物品包裝，無法滿足 航空領域的特殊要求。
中國專利ZL02222387.8提供了一種航空用高性能復合膜，由浸膠的尼龍纖維織 網與涂膠的合成阻燃高分子膜復合而成，合成高分子膜為聚酰亞胺膜或聚氟乙烯或 阻燃聚酯薄膜，本實用新型具有耐熱性、阻燃性、絕緣性以及低重量高強度等優點， 雖然能滿足航空領域的特殊要求。但由于尼龍纖維自身具有彈性模數低、吸水性大、 低溫沖擊強度低以及吸水后變形等缺點，而使得該航空用高性能復合膜的使用受到 了一定的限制。
因此，現有高阻隔高性能材料在航空、航天領域應用中還存在著缺陷，我國的
3航空、航天領域高阻隔性材料還不能滿足要求。目前，我國這一類材料的應用主要 依賴于進口。
本實用新型發明人經過大量的研究和試驗后研制出了一種高阻隔高性能復合材 料。該復合材料可以在較輕質量的情況下保證較低的氣體滲透率和良好的力學性能 和抗疲勞性，能夠真正適應航空、航天領域對高阻隔性材料的應用需求，從而完成 了本實用新型。
實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種高阻隔高性能復合材料，該復合材料可以在較 輕質量的情況下保證較低的氣體滲透率和良好的力學性能和抗疲勞性，能夠真正適 應航空、航天領域對高阻隔性材料的應用需求。
為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案
一種高阻隔高性能復合材料，其特征在于，所述的高阻隔高性能復合材料是由
聚氟乙烯薄膜層l、粘合劑層2、聚酯鍍鋁膜層3、粘合劑層4和芳綸織物層5依次 復合構成的層疊體。
本實用新型所提供的高阻隔高性能復合材料具有多層復合結構，在多層復合結 構中選擇具有高模量、高斷裂強度、低熱收縮率和低斷裂伸長率等優異性能的芳綸 作為增強纖維材料，選擇耐候性、機械性能、電性能、化學性能和防污性、阻氣性 好、防護性能優異的聚氟乙烯薄膜作為耐候層，中間通過粘合劑加附鍍鋁薄膜來提 高材料的阻氣性能和阻擋紫外線的性能。本實用新型所提供的材料不僅兼具低氣體 滲透率、輕質的特點，而且具有良好的力學性能、抗疲勞性和極好的耐候性。
本實用新型所述的高阻隔高性能復合材料還包括一層聚氨酯涂層6，所述聚氨酯 涂層6在芳綸織物層5相對于粘合劑層4的一面。本實用新型中，在芳綸織物層5 相對于粘合劑層4的一面涂布一層聚氨酯涂層，以利于后加工處理。
本實用新型所提供的高阻隔高性能復合材料，其中，所述的聚氟乙烯薄膜層的 厚度為25 38um，所述的聚酯鍍鋁膜層的厚度為15 20um，所述的芳綸織物層 的厚度為200 220um。
在多層復合材料中，倘若每一層的厚度不均勻，不但會影響到復合材料各處的 拉伸強度、阻隔性、耐撓性等，還會影響材料的后續加工。只有復合材料每一層的 厚度均勻，它的拉伸強力、阻隔性、撕裂強度以及耐撓性才能提高；另外，對復合 材料每一層的厚度采取合理的控制，不但提高產品質量，還能降低材料的消耗，提高生產效率。本實用新型發明人經過多次試驗，發現當所述的聚氟乙烯薄膜層的厚 度為25 38um，所述的聚酯鍍鋁膜層的厚度為15 20 u m以及所述的芳綸織物層 的厚度為200 220um時，本實用新型的高阻隔高性能復合材料拉伸強力、阻隔性、 撕裂強度以及耐撓性優異。
本實用新型所提供的高阻隔高性能復合材料中，所述的聚氟乙烯薄膜為Tedlar 薄膜，所述的芳綸織物為Kevlar織物，所述的粘合劑為聚氨酯粘合劑。
本實用新型中，聚氟乙烯薄膜選用Tedlar薄膜。Tedlar薄膜是美國杜邦產的 PVF薄膜，Tedlar是氟乙烯(CH2=CHF)的聚合物，具有獨特的性能，包括出色的耐 候性、極佳的機械性能、延展性以及耐眾多化學品、溶劑和著色劑的腐蝕，不含增 塑劑，具有出色的抗老化性能并在很寬的溫度范圍內保持了韌性和彎曲性能。本實 用新型選用Tedlar薄膜在最外層作為耐環境氣候層，使本實用新型所提供的高阻隔 高性能材料具有出色的耐候性、防太陽紫外線影響和減小氦氣滲漏特性，可耐多種 化學劑的腐蝕，并且具有極佳的力學性能和抗疲勞性，同時還具有良好的光穩定性， 可以在較寬的溫度范圍內工作。
本實用新型中，芳綸織物選用Kevlar織物。Kevlar織物具有高模量、高斷裂強 度、低重量、低熱收縮率和低斷裂伸長率。本實用新型中選用Kevlar織物作為材料 的主要承力層可提供結構強度支持。
本實用新型中，粘合劑選用聚氨酯粘合劑。聚氨酯粘合劑是一種高性能粘合劑， 不含溶劑和水的熱塑性高分子聚合物為基體的固體粘合劑，它具有較好的耐環境應 力開裂性能，使得材料每一層之間在不同的環境條件下均具有很好的粘結強力。
本實用新型中，聚氟乙烯薄膜層與芳綸織物層之間通過高性能粘合劑聚氨酯加 附聚酯鍍鋁薄膜，使本實用新型材料具有反射和遮擋紫外線的作用，同時對提高材 料的抗氣體滲透性起到一定作用。
本實用新型所提供的高阻隔高性能復合材料，具有多層復合結構，在多層復合 結構中，芳綸織物層、聚酯鍍鋁膜層、聚氟乙烯薄膜層通過粘合劑粘結。優選的， 芳綸織物為Kevlar織物，聚氟乙烯薄膜為Tedlar薄膜，粘合劑為高性能聚氨酯粘 合劑。所述Tedlar薄膜在最外層作為耐環境氣候層，使本實用新型所提供的高阻隔 高性能材料具有出色的耐候性、防太陽紫外線影響和減小氦氣滲漏特性，可耐多種 化學劑的腐蝕，并且具有極佳的力學性能和抗疲勞性，同時還具有良好的光穩定性， 可以在較寬的溫度范圍內工作。而Kevlar織物作為材料的主要承力層可提供結構強度支持。聚酯鍍鋁膜具有反射和遮擋紫外線的作用，同時對提高材料的抗氣體滲透 性起到一定作用。高性能聚氨酯粘合劑具有較好的耐環境應力開裂性能，使得材料 每一層之間在不同的環境條件下均具有很好的粘結強力。
本實用新型所提供的高阻隔高性能復合材料具有較低的氣體滲透率，具有輕質、 耐高溫、收縮率小的特點，并具有極好的機械性能、優異的柔性和彈性，可以在較 輕質量的情況下保證較低的氣體滲透率和良好的力學性能和抗疲勞性，真正適應航 空、航天領域對高阻隔性材料的應用需求。
本實用新型產品性能如下
(1) 經測試，該材料的透氦率為0. 115L/m2 day 0. lMPa，大約相當于國內已 有同類材料透氦率的1/3;
(2) 材料經向拉伸強力在740 830N/cm之間，緯向拉伸強力在690 790N/cm 之間，撕裂強度在300 400N之間；
(3) 對該實用新型產品進行了耐撓性試驗，試驗從500次開始，在每一次試驗 完成后根據試件的情況增加彎折次數；該材料在彎折3600次后發生破壞，得出該材 料的耐撓性能為3600次，完全能滿足航空、航天領域的使用要求。
與現有技術相比，本實用新型具有如下優點
(1) 本實用新型將高阻隔高性能復合材料設置成上述結構后，Tedlar薄膜在最 外層作為耐環境氣候層，使本實用新型所提供的高阻隔高性能材料具有出色的耐候 性、防太陽紫外線影響和減小氦氣滲漏特性，可耐多種化學劑的腐蝕，并且具有極 佳的力學性能和抗疲勞性，同時還具有良好的光穩定性，可以在較寬的溫度范圍內 工作。而Kevlar織物作為材料的主要承力層可提供結構強度支持。聚酯鍍鋁膜具有 反射和遮擋紫外線的作用，同時對提高材料的抗氣體滲透性起到一定作用。高性能
聚氨酯粘合劑具有較好的耐環境應力開裂性能，使得材料每一層之間在不同的環境 條件下均具有很好的粘結強力；
(2) 本實用新型復合材料具有較低的氣體滲透率，具有輕質、耐高溫、收縮率 小的特點，具有極好的機械性能、優異的柔性和彈性，可以在較輕質量的情況下保 證較低的氣體滲透率和良好的力學性能和抗疲勞性，真正適應航空、航天領域對高 阻隔性材料的應用需求。
圖1為本實用新型產品為五層的斷面結構示意圖；圖2為本實用新型產品為六層的斷面結構示意圖； 圖3為本實用新型產品為六層的立體結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。所述的實施例是為了進一步 描述本實用新型，而不是限制本實用新型。
實施例1
如圖1所示，本實用新型所述的高阻隔高性能復合材料，它是由聚氟乙烯薄膜 層1、粘合劑層2、聚酯鍍鋁膜層3、粘合劑層4、芳綸織物層5依次復合構成的層 疊體。
聚氟乙烯薄膜層1的厚度為25 38um，聚酯鍍鋁膜層3的厚度為15 20um， 芳綸織物層5的厚度為200 220um。聚氟乙烯薄膜層1與聚酯鍍鋁膜層3及其芳 綸織物層5之間運用粘合劑采用無溶劑干法復合工藝制造而成高阻隔高性能復合材 料。
實施例2
如圖1所示，本實用新型所述的高阻隔高性能復合材料，它是由聚氟乙烯薄膜 層l、粘合劑層2、聚酯鍍鋁膜層3、粘合劑層4、芳綸織物層5依次復合構成的層 疊體。
聚氟乙烯薄膜層1的厚度為25 38 u m，聚酯鍍鋁膜層3的厚度為15 20 u m， 芳綸織物層5的厚度為200 220um。聚氟乙烯薄膜層1與聚酯鍍鋁膜層3及其芳 綸織物層5之間運用粘合劑采用無溶劑干法復合工藝制造而成高阻隔高性能復合材 料。其聚氟乙烯薄膜為Tedlar薄膜，芳綸織物為Kevlar織物，粘合劑為高性能聚氨 酯粘合劑。
實施例3
如圖2和3所示，本實用新型所述的高阻隔高性能復合材料，它是由聚氟乙烯 薄膜層l、粘合劑層2、聚酯鍍鋁膜層3、粘合劑層4、芳綸織物層5和聚氨酯涂層6 依次復合構成的層疊體。
聚氟乙烯薄膜層1的厚度為25 38um，聚酯鍍鋁膜層3的厚度為15 20um，芳綸織物層5的厚度為200 220um。聚氟乙烯薄膜層1與聚酯鍍鋁膜層3及其芳 綸織物層5之間運用粘合劑采用無溶劑干法復合工藝復合在一起，聚氨酯涂層6涂 布在芳綸織物層5相對于粘合劑層4的一面，涂布量為5 8g/m2。
實施例4
如圖2和3所示，本實用新型所述的高阻隔高性能復合材料，它是由聚氟乙烯 薄膜層l、粘合劑層2、聚酯鍍鋁膜層3、粘合劑層4、芳綸織物層5和聚氨酯涂層6 依次復合構成的層疊體。
聚氟乙烯薄膜層1的厚度為25 38um，聚酯鍍鋁膜層3的厚度為15 20um， 芳綸織物層5的厚度為200 220um。聚氟乙烯薄膜層1與聚酯鍍鋁膜層3及其芳 綸織物層5之間運用粘合劑采用無溶劑干法復合工藝復合在一起，聚氨酯涂層6涂 布在芳綸織物層5的外面，涂布量為5 8g/m2。其聚氟乙烯薄膜為Tedlar薄膜，芳 綸織物為Kevlar織物，粘合劑為高性能聚氨酯粘合劑。
權利要求1、一種高阻隔高性能復合材料，其特征在于，所述的高阻隔高性能復合材料是由聚氟乙烯薄膜層(1)、粘合劑層(2)、聚酯鍍鋁膜層(3)、粘合劑層(4)和芳綸織物層(5)依次復合構成的層疊體。
2、 根據權利要求1所述的高阻隔高性能復合材料，其特征在于，所述的高阻隔 高性能復合材料還包括一層聚氨酯涂層(6)，所述聚氨酯涂層(6)在芳綸織物層(5) 相對于粘合劑層(4)的一面。
3、 根據權利要求1或2所述的高阻隔高性能復合材料，其特征在于，所述的聚 氟乙烯薄膜層的厚度為25 38um，所述的聚酯鍍鋁膜層的厚度為15 20um，所 述的芳綸織物層的厚度為200 220um。
4、 根據權利要求1或2所述的高阻隔高性能復合材料，其特征在于，所述的聚 氟乙烯薄膜為Tedlar薄膜，所述的芳綸織物為Kevlar織物，所述的粘合劑為聚氨酯 粘合劑。
專利摘要本實用新型涉及一種高阻隔高性能復合材料，所述高阻隔高性能復合材料是由聚氟乙烯薄膜層、粘合劑層、聚酯鍍鋁膜層、粘合劑層和芳綸織物層依次復合構成的層疊體。本實用新型產品還包括一層聚氨酯涂層。本實用新型所提供的復合材料可以在較輕質量的情況下保證較低的氣體滲透率和良好的力學性能和抗疲勞性，能夠真正適應航空、航天領域對高阻隔性材料的應用需求。
文檔編號B32B15/08GK201244938SQ20082007980
公開日2009年5月27日 申請日期2008年4月8日 優先權日2008年4月8日
發明者曹明華, 李俊德, 葛慧憲, 高誠賢 申請人:中國紡織科學研究院;中紡新材料科技有限公司