一種用于熱氣球的球囊材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于熱氣球的球囊材料及其制備方法，其中該方法包括以下步驟：(1)將聚氨酯膠、氧化鈦、氧化硅、丙醇按一定質量比混合得到復合膠液；(2)將復合膠液在含氮氣的保護氣氣氛中于100℃～200℃的溫度下噴涂在球囊基材上，隨后冷卻得到具有氧化鈦/氧化硅復合預涂層的球囊材料；接著，在滾輪裝置上于20℃～100℃的溫度下碾壓氧化鈦/氧化硅復合預涂層的球囊材料，得到一種用于熱氣球的新型球囊材料。本發明能夠有效解決球囊材料熱量耗散快的問題，并且該球囊材料強度高，能夠確保使用該球囊材料制作得到的熱氣球球囊的穩定性、安全性。
【專利說明】
一種用于熱氣球的球囊材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于功能材料涂層技術領域，更具體地，涉及一種用于熱氣球的球囊材料及其制備方法，該球囊材料可用于生產聚熱節能的熱氣球。
【背景技術】
[0002]熱氣球由球囊、吊籃、加熱裝置三部分組成，利用對球囊內空氣加熱以減少空氣密度形成球囊內外空氣壓差而升空。隨著熱氣球逐步普及現在人們多采用錦綸、滌綸密織物用作球囊加工，但熱氣球飛行過程中，球囊內的熱量不斷向外部擴散而損耗，保熱率不足60%，能量利用率較低，并且為保證熱氣球的飛行時間，往往需要增加承載燃料的重量，限制了熱氣球的行程。

【發明內容】

[0003]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種用于熱氣球的球囊材料及其制備方法，其中通過對球囊材料關鍵的復合膠液的原料、涂覆及涂覆后處理工藝步驟等進行改進，與現有技術相比能夠有效解決球囊材料熱量耗散快的問題，并且該球囊材料采用具有氧化鈦/氧化硅的復合涂層加上球囊基材的結構，強度高，能夠確保使用該球囊材料制作得到的熱氣球球囊的穩定性、安全性。
[0004]為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種用于熱氣球的球囊材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0005](I)復合膠液的制備:
[0006]將聚氨酯膠、氧化鈦、氧化硅和丙醇按10: (30?60): (30?60): (40?90)的質量比混合，得到復合膠液；
[0007](2)具有氧化鈦/氧化硅復合涂層的球囊材料的制備:
[0008]將所述步驟(I)得到的所述復合膠液，在含氮氣的保護氣氣氛中于100°C?200°C的溫度下噴涂在球囊基材上，隨后冷卻得到具有氧化鈦/氧化硅復合預涂層的球囊材料，所述噴涂的時間為5秒?50秒;接著，用滾輪在20°C?100°C的溫度下擠壓所述具有氧化鈦/氧化硅復合預涂層的球囊材料，得到具有氧化鈦/氧化硅復合涂層的球囊材料。
[0009]作為本發明的進一步優選，所述步驟(2)中所述滾輪向所述具有氧化鈦/氧化硅復合預涂層的球囊材料施加的壓力對應的壓強為0.1MPa?0.6MPa。
[0010]作為本發明的進一步優選，所述步驟(2)中的所述球囊基材為滌綸布或錦綸布。
[0011]作為本發明的進一步優選，所述步驟(2)中的所述含氮氣的保護氣中氧氣的含量不高于200ppm。
[0012]作為本發明的進一步優選，所述步驟(I)中所述氧化鈦的顆粒粒徑為0.5μπι?20μm，所述氧化娃的顆粒粒徑為0.Ιμπι?ΙΟμπι。
[0013]按照本發明的另一方面，本發明提供了利用上述用于熱氣球的球囊材料的制備方法制備得到的用于熱氣球的球囊材料。
[0014]作為本發明的進一步優選，該用于熱氣球的球囊材料包括具有氧化鈦/氧化硅的復合涂層(3)和球囊基材(2)，其中，所述具有氧化鈦/氧化硅的復合涂層(3)的厚度為2μπι?50μηι，所述球囊基材(2)的厚度為0.05mm?0.25mm。
[0015]通過本發明所構思的以上技術方案，與現有技術相比，通過在現有球囊織物(即球囊基材)的表面涂覆微納米氧化鈦、氧化硅等材料涂層(即具有氧化鈦/氧化硅的復合涂層，聚熱層)，利用氧化鈦、氧化硅微晶涂層的熱反射作用，使球囊具有高效的聚熱效應，提高熱能利用率;經測試，本發明使熱氣球的球囊熱散失率降低至15%以下，對于未來的熱氣球電熱技術、遠程飛行操控技術的發展有著重要意義。
[0016]本發明中的具有氧化鈦/氧化硅的復合膠液是將聚氨酯膠、氧化鈦、氧化硅、丙醇按10: (30?60): (30?60): (40?90)的質量比混合得到，氧化鈦的顆粒粒徑為0.5?20μπι，氧化硅的顆粒粒徑為0.1?IΟμπι;該復合膠液是在含氮氣的保護氣氣氛中于100 °C?200 V的溫度下噴涂在球囊基材上，隨后在20°C?100°C的溫度下用滾輪擠壓最終得到具有氧化鈦/氧化硅復合涂層的球囊材料;復合膠液的配比及后續的高溫噴涂(尤其是高溫噴漆在使膠液固化的同時保持了球囊基材布的柔性)及擠壓成型能夠保證在得到的具有氧化鈦/氧化硅復合涂層內部，氧化鈦和氧化硅均呈微晶的形態分布，降低該具有氧化鈦/氧化硅復合涂層的熱耗散性能(相當于提高該復合涂層的聚熱作用)，使得采用該球囊材料制作得到的球囊具有較低的熱耗散速率。
[0017]本發明中具有氧化鈦/氧化硅的復合膠液是在100°C?200°C的溫度下噴涂到球囊基材上，接著再通過將滾輪擠壓使復合涂層與球囊基材兩者緊密結合;球囊基材為常規的滌綸密織布、錦綸密織布等，通過控制在高溫下的噴涂時間，能夠保證在原球囊基材的強度不變的基礎上，優化該復合涂層內部的氧化鈦和氧化硅的微晶形態，提高氧化鈦/氧化硅復合涂層的保熱率。
[0018]本發明中具有氧化鈦/氧化硅的復合涂層的厚度為2μπι?50μπι，球囊基材的厚度為
0.05mm?0.25mm;通過控制這兩層結構的厚度，并配合以滾輪擠壓處理的壓力大小，能夠有效提高這兩層結構之間的結合力，保證該球囊材料整體的強度。
[0019]綜上，本發明通過對球囊材料的組成及內部結構進行改進，利用微晶氧化鈦/氧化硅的高效熱反射作用，使傳統熱氣球球囊密織布具有高效聚熱的功能，能夠提高熱氣球飛行中的熱能利用率，降低熱氣球飛行中的能量損耗，提高相同能量條件下熱氣球的飛行時間及距離，具有良好的節能效應。
【附圖說明】
[0020]圖1是采用本發明中球囊材料的熱氣球結構示意圖；
[0021]圖2是圖1中圓形區域的放大示意圖。
[0022]圖中各附圖標記的含義如下:I為熱氣球球囊，2為密織布(S卩，球囊基材)，3為聚熱層(即，具有氧化鈦/氧化硅的復合涂層)。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0024]實施例1
[0025]按聚氨酯膠、氧化鈦粉體、氧化硅粉體、丙醇質量比為10:30:30:50配制復合配方膠液，配制中輔助以超聲波振蕩、電磁攪拌加熱功能，使復合膠液混合均勻，溫度控制在60°(:附近進行預熱。
[0026]在溫度100°C?200°C高溫設備內，氮氣保護(氮氣氧含量50ppm)條件下用立式自動噴槍對將復合配方膠液潔凈處理后的滌綸/錦綸密織布均勻噴涂10秒后降溫冷干，噴涂后的滌綸/錦綸密織布在溫度20°C?100 °C下進入滾輪裝置擠壓，滾輪壓力為0.1MPa?
0.6MPa。之后將滌綸/錦綸密織布冷卻至常溫，縫織成熱氣球球囊。
[0027]經過測試分析以上處理的滌綸/錦綸密織布球囊熱損失率較原來下降了25%以上(常溫常壓下測試某原錦綸布保熱率為55%左右，采用相同類型、相同厚度的錦綸布作為球囊基材，經本發明的涂層布聚熱球囊保熱率高達85%)，熱氣球熱能利用率顯著提高。
[0028]本發明中的復合膠液還可以采用其他配比，只要聚氨酯膠、氧化鈦、氧化硅和丙醇的質量比滿足10: (30?60): (30?60): (40?90);氧化鈦的顆粒粒徑可以在0.5μπι?20μπι分布，氧化硅的顆粒粒徑可以在0.1ym?ΙΟμπι分布;形成的氧化鈦/氧化硅的復合涂層的厚度可以在2μπι?50μπι，相應的，復合膠液在高溫(S卩100°C?200°C)下的噴涂時間也可以靈活調整，噴涂時間可以為5秒?50秒。
[0029]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于熱氣球的球囊材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)復合膠液的制備: 將聚氨酯膠、氧化鈦、氧化硅和丙醇優選按10: (30?60): (30?60): (40?90)的質量比混合，得到復合膠液； (2)具有氧化鈦/氧化硅復合涂層的球囊材料的制備: 將所述步驟(I)得到的所述復合膠液，在含氮氣的保護氣氣氛中于100°C?200°C的溫度下噴涂在球囊基材上，隨后冷卻得到具有氧化鈦/氧化硅復合預涂層的球囊材料，所述噴涂的時間為5秒?50秒;接著，用滾輪在20°C?100°C的溫度下擠壓所述具有氧化鈦/氧化硅復合預涂層的球囊材料，得到具有氧化鈦/氧化硅復合涂層的球囊材料。2.如權利要求1所述用于熱氣球的球囊材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述滾輪向所述具有氧化鈦/氧化硅復合預涂層的球囊材料施加的壓力對應的壓強為0.1MPa?0.6MPa。3.如權利要求1所述用于熱氣球的球囊材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的所述球囊基材為滌綸布或錦綸布。4.如權利要求1所述用于熱氣球的球囊材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的所述含氮氣的保護氣中氧氣的含量不高于200ppm。5.如權利要求1所述用于熱氣球的球囊材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中所述氧化鈦的顆粒粒徑為0.5μηι?20μηι，所述氧化娃的顆粒粒徑為0.Ιμπι?ΙΟμπι。6.利用權利要求1-5任意一項所述用于熱氣球的球囊材料的制備方法制備得到的用于熱氣球的球囊材料。7.如權利要求6所述用于熱氣球的球囊材料，其特征在于，該用于熱氣球的球囊材料包括具有氧化鈦/氧化硅的復合涂層(3)和球囊基材(2)，其中，所述具有氧化鈦/氧化硅的復合涂層(3)的厚度為2μηι?50μηι，所述球囊基材(2)的厚度為0.05mm?0.25mm。
【文檔編號】D06N3/00GK105862443SQ201610364680
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】陳衛濤, 高無忌, 劉宏磊, 祝遠程
【申請人】襄陽宏偉航空器有限責任公司