一种耐高温真空袋薄膜及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种耐高温真空袋薄膜及其制备方法和应用 (High-temperature-resistant vacuum bag film and preparation method and application thereof ) 是由 胡仲杰 胡建景 岑婵芳 胡潇 于 2021-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种耐高温真空袋薄膜及其制备方法和应用,所述耐高温真空袋薄膜的制备原料按照重量份数计,包括以下组分：尼龙10～70份；弹性体20～80份；热稳定剂1～3份；色母0.2～2份；助剂5～20份。本发明的耐高温真空袋薄膜最高使用温度可以达到200℃,满足航空航天领域对于真空袋薄膜所需的强度和耐温性要求,同时在低温低湿环境下具有很好的柔韧性和密封性。(The invention provides a high-temperature-resistant vacuum bag film and a preparation method and application thereof, wherein the preparation raw materials of the high-temperature-resistant vacuum bag film comprise the following components in parts by weight: 10-70 parts of nylon; 20-80 parts of an elastomer; 1-3 parts of a heat stabilizer; 0.2-2 parts of color master batch; and 5-20 parts of an auxiliary agent. The highest service temperature of the high-temperature-resistant vacuum bag film can reach 200 ℃, the requirements of the aerospace field on strength and temperature resistance of the vacuum bag film are met, and the high-temperature-resistant vacuum bag film has good flexibility and sealing performance in a low-temperature and low-humidity environment.)
技术领域
本发明属于真空袋薄膜领域，涉及一种耐高温真空袋薄膜及其制备方法和应用，尤其涉及一种柔性耐高温真空袋薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着航空航天技术的日益提高，越来越多的复合材料用于航空航天领域，同时对于耐高温真空袋薄膜的需求量也迅猛发展，而对耐高温真空袋薄膜的品质也有了极高的要求。目前常规的耐高温真空袋薄膜多采用尼龙材料，而单纯的尼龙类薄膜在低温低湿环境下表现出脆和硬，在使用过程中由于移动接触容易导致产生折印和折痕，产生漏气的风险，可操作性差。
CN106009631A公开了一种耐高温真空袋薄膜，由以下重量份的原料混合后吹出成型：均聚尼龙:50～75份；共聚尼龙:15～35份；弹性体:2～10份；热稳定剂:1～4份；色母:0.2～2份。该发明的耐高温真空袋薄膜最高使用温度可以达到215℃，满足航空航天领域对于真空袋薄膜所需的强度、模量、耐温性的要求，同时保障了真空袋的气密性需求。但该发明的耐高温真空袋薄膜的柔韧性有待进一步提高。
因此，在本领域中，期望开发一种兼具耐高温性和柔韧性的真空袋薄膜。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高温真空袋薄膜及其制备方法和应用。本发明的耐高温真空袋薄膜最高使用温度可以达到200℃，满足航空航天领域对于真空袋薄膜所需的强度和耐温性要求，同时具有很好的柔韧性和密封性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种耐高温真空袋薄膜，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料按照重量份数计，包括以下组分：
本发明通过将弹性体的重量份数限定在20～80份，使得混合物形成海岛结构，从而提高耐高温真空袋薄膜的柔韧性。本发明尼龙的加入，会增强薄膜的拉伸强度和拉伸模量；弹性体的加入，会降低薄膜的拉伸强度和拉伸模量；而助剂的加入，一方面对薄膜拉伸强度和拉伸模量的降低有一定影响，另一方面可加快薄膜吸收环境中的水分，从而使薄膜的拉伸模量随暴露时间的增长而降低。因此本发明将各组分的重量份数控制在限定的范围内，制得的高耐高温真空袋薄膜既能满足航空航天用耐高温真空袋薄膜的强度要求，其拉伸模量降低，从而又能满足柔韧性要求。
在本发明中，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料中，尼龙的用量可以为10份、20份、30份、40份、50份、60份或70份等。
在本发明中，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料中，弹性体的用量可以为20份、30份、40份、50份、60份、70份或80份等。
在本发明中，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料中，热稳定剂的用量可以为1份、1.5份、2份、2.5份或3份等。
在本发明中，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料中，色母的用量可以为0.2份、0.5份、1份、1.2份、1.5份或2份等。
在本发明中，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料中，助剂的用量可以为5份、8份、10份、12份、15份、18份或20份等。
优选地，所述尼龙包括共聚尼龙和/或均聚尼龙。
优选地，所述弹性体为聚酯类弹性体。
优选地，所述热稳定剂为铜盐类热稳定剂。
优选地，所述助剂为高吸湿类塑料粒子。
作为本发明的优选技术方案，通过添加高吸湿类塑料粒子，可使薄膜在使用过程中快速吸收一部分空气中的水分，破坏尼龙分子之间的氢键，降低尼龙分子之间的交联度，从而改善耐高温真空袋薄膜的柔韧性。
作为本发明的优选技术方案，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料按照重量份数计，包括以下组分：
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的耐高温真空袋薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将配方量的尼龙、弹性体、热稳定剂、色母和助剂装入螺旋塑料挤出机的料斗中，塑化熔融，在螺旋塑料挤出机料筒内部压力及其螺杆推力作用下，熔体状的原料被输送至单层吹膜机的模头，挤出后的管状坯料经过单层吹膜机的口模处吹胀，得到所述耐高温真空袋薄膜。
优选地，所述螺杆塑料挤出机的螺杆温度为225～250℃，例如225℃、230℃、240℃或250℃等，转速为20～80rpm，例如20rpm、40rpm、60rpm或80rpm等，挤出加工压力为10～25MPa，例如10MPa、15MPa、20MPa或25MPa等。
优选地，所述单层吹膜机的温度为235～255℃，例如235℃、240℃、250℃或255℃等，吹胀比为1.3～2.0，例如1.3、1.5、1.8或2.0等，薄膜厚度为30～100μm，例如30μm、50μm、70μm、90μm或100μm等，卷曲速度为10～60m/min，例如10m/min、20m/min、30m/min、40m/min、50m/min或60m/min等。
本发明配方中弹性体的比例不同，会造成加工温度与加工压力的变化。弹性体比例增加，会造成加工压力降低，因此需要适当降低螺杆温度和吹膜机温度，增加转速以提高加工压力。最优选实例的加工参数为：螺杆温度为240℃，转速为55rpm，加工压力为15MPa，单层吹膜机温度为245℃，吹胀比为1.5,薄膜厚度为50μm，卷曲速度为40m/min。
第三方面，本发明提供第一方面所述的耐高温真空袋薄膜在航空航天中的应用。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明通过添加弹性体和助剂，使得制备的耐高温真空袋薄膜在低温低湿环境下具有较好的柔韧性(拉伸模量：130-210MPa)，相较于采用传统的尼龙材料制备的耐高温真空袋薄膜，改善了其在使用过程中的可操作性。同时，本发明耐高温真空袋薄膜的强度(拉伸强度：67-86MPa)和耐高温性可以达到航空航天领域的要求。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中提供一种耐高温真空袋薄膜，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料按照重量份数计，包括以下组分：
制备方法包括以下步骤：
将配方量的共聚尼龙、聚酯类弹性体、铜盐类热稳定剂、色母和高吸湿类塑料粒子装入螺旋塑料挤出机的料斗中，塑化熔融，在螺旋塑料挤出机料筒内部压力及其螺杆推力作用下，熔体状的原料被输送至单层吹膜机的模头，挤出后的管状坯料经过单层吹膜机的口模处吹胀，得到所述耐高温真空袋薄膜。
其中，螺杆塑料挤出机的螺杆温度为240℃，转速为55rpm，挤出加工压力为15MPa；单层吹膜机的温度为245℃，吹胀比为1.5，薄膜厚度为50μm，卷曲速度为40m/min。
实施例2
在本实施例中提供一种耐高温真空袋薄膜，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料按照重量份数计，包括以下组分：
制备方法包括以下步骤：
将配方量的共聚尼龙、聚酯类弹性体、铜盐类热稳定剂、色母和高吸湿类塑料粒子装入螺旋塑料挤出机的料斗中，塑化熔融，在螺旋塑料挤出机料筒内部压力及其螺杆推力作用下，熔体状的原料被输送至单层吹膜机的模头，挤出后的管状坯料经过单层吹膜机的口模处吹胀，得到所述耐高温真空袋薄膜。
其中，螺杆塑料挤出机的螺杆温度为250℃，转速为20rpm，挤出加工压力为25MPa；单层吹膜机的温度为255℃，吹胀比为2.0，薄膜厚度为30μm，卷曲速度为10m/min。
实施例3
在本实施例中提供一种耐高温真空袋薄膜，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料按照重量份数计，包括以下组分：
制备方法包括以下步骤：
将配方量的共聚尼龙、聚酯类弹性体、铜盐类热稳定剂、色母和高吸湿类塑料粒子装入螺旋塑料挤出机的料斗中，塑化熔融，在螺旋塑料挤出机料筒内部压力及其螺杆推力作用下，熔体状的原料被输送至单层吹膜机的模头，挤出后的管状坯料经过单层吹膜机的口模处吹胀，得到所述耐高温真空袋薄膜。
其中，螺杆塑料挤出机的螺杆温度为225℃，转速为80rpm，挤出加工压力为10MPa；单层吹膜机的温度为235℃，吹胀比为1.3，薄膜厚度为100μm，卷曲速度为60m/min。
实施例4
在本实施例中提供一种耐高温真空袋薄膜，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料按照重量份数计，包括以下组分：
制备方法包括以下步骤：
将配方量的均聚尼龙、聚酯类弹性体、铜盐类热稳定剂、色母和高吸湿类塑料粒子装入螺旋塑料挤出机的料斗中，塑化熔融，在螺旋塑料挤出机料筒内部压力及其螺杆推力作用下，熔体状的原料被输送至单层吹膜机的模头，挤出后的管状坯料经过单层吹膜机的口模处吹胀，得到所述耐高温真空袋薄膜。
其中，螺杆塑料挤出机的螺杆温度为237℃，转速为50rpm，挤出加工压力为17MPa；单层吹膜机的温度为245℃，吹胀比为1.7，薄膜厚度为45μm，卷曲速度为20m/min。
实施例5
在本实施例中提供一种耐高温真空袋薄膜，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料按照重量份数计，包括以下组分：
制备方法包括以下步骤：
将配方量的均聚尼龙、聚酯类弹性体、铜盐类热稳定剂、色母和高吸湿类塑料粒子装入螺旋塑料挤出机的料斗中，塑化熔融，在螺旋塑料挤出机料筒内部压力及其螺杆推力作用下，熔体状的原料被输送至单层吹膜机的模头，挤出后的管状坯料经过单层吹膜机的口模处吹胀，得到所述耐高温真空袋薄膜。
其中，螺杆塑料挤出机的螺杆温度为230℃，转速为60rpm，挤出加工压力为15MPa；单层吹膜机的温度为240℃，吹胀比为1.8，薄膜厚度为80μm，卷曲速度为30m/min。
实施例6
在本实施例中提供一种耐高温真空袋薄膜，所述耐高温真空袋薄膜的制备原料按照重量份数计，包括以下组分：
制备方法包括以下步骤：
将配方量的均聚尼龙、聚酯类弹性体、铜盐类热稳定剂、色母和高吸湿类塑料粒子装入螺旋塑料挤出机的料斗中，塑化熔融，在螺旋塑料挤出机料筒内部压力及其螺杆推力作用下，熔体状的原料被输送至单层吹膜机的模头，挤出后的管状坯料经过单层吹膜机的口模处吹胀，得到所述耐高温真空袋薄膜。
其中，螺杆塑料挤出机的螺杆温度为228℃，转速为70rpm，挤出加工压力为13MPa；单层吹膜机的温度为238℃，吹胀比为1.9，薄膜厚度为80μm，卷曲速度为50m/min。
对比例1
本对比例与实施例1不同之处仅在于，聚酯类弹性体的重量份数为10份，即从36份减小到10份，并相应地将共聚尼龙的重量份数提高26份。
对比例2
本对比例与实施例1不同之处仅在于，聚酯类弹性体的重量份数为85份，相应地将共聚尼龙的重量份数降低为10份，将高吸湿类塑料粒子的重量份数降低为5份，无铜盐类热稳定剂和色母。
对比例3
本对比例与实施例1不同之处仅在于，制备原料中不包括助剂高吸湿类塑料粒子，共聚尼龙的重量份数为60份。
对比例4
本对比例与实施例1不同之处仅在于，助剂高吸湿类塑料粒子的重量份数为3份，共聚尼龙的重量份数为57份。
对比例5
本对比例与实施例1不同之处仅在于，助剂高吸湿类塑料粒子的重量份数为25份，共聚尼龙的重量份数为35份。
对实施例1-6以及对比例1-5制备的耐高温真空袋薄膜进行性能测试，测试方法如下：
(1)拉伸性能(拉伸强度，断裂伸长率，拉伸模量)：按照GB1040的方法进行测试，测试结果如表1所示；
(2)吸湿速率：以时间梯度(0min，10min，20min，30min，60min，120min)按照GB1040的方法测试拉伸模量，比较拉伸模量变化的速度，测试结果如表2所示，表2中测试的拉伸模量的单位为MPa。
表1
由表1可以看出，实施例1～6制备的耐高温真空袋薄膜的拉伸强度为67MPa-86MPa，断裂伸长率为472％-520％，满足产品的使用条件，并且具有较低的拉伸模量130MPa-210MPa，这说明其柔韧性较好。
与实施例1相比，对比例1制备的耐高温真空袋薄膜的拉伸模量较高，柔韧性差，对比例2制备的耐高温真空袋薄膜成膜困难，无法进行上述测试。
与实施例1相比，对比例3和对比例4制备的耐高温真空袋薄膜的拉伸模量均偏高，柔韧性稍差，对比例5制备的耐高温真空袋薄膜的拉伸强度降低，且在制备过程中发现，其成膜效果差，膜面偶尔出现水泡，这是由于吸湿助剂添加量过高造成的。
表2
由表2可以看出，实施例1-6制备的耐高温真空袋薄膜的拉伸模量均能在20～30min左右达到平衡、稳定；而对比例1制备的耐高温真空袋薄膜的拉伸模量稳定后还在570MPa，而对比例3和对比例4制备的耐高温真空袋薄膜直到120min以后还未达到吸湿平衡状态，拉伸模量还在下降中；对比例5如上所述膜面质量较差。
综合表1和表2，实施例1为最优例，既有很高的拉伸强度，又有很快的吸湿速度，模量降低速度快，即薄膜柔韧性最好。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的耐高温真空袋薄膜及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种耐腐蚀的断桥铝门窗用隔热条及其制备方法