一种柔性气液隔离复合材料及其成型方法与流程

1.本发明涉及高性能电容器技术领域，特别是涉及一种柔性气液隔离复合材料。


背景技术：

2.在科研、军工、新能源、医药等领域，一些特定的材料加工、存储和一些特定加工工艺的开展都具有特殊的要求，需要在一个相对纯净的密闭空间中进行，如惰性气体环境(氮气，氦气等)和真空环境。同时，其加工工艺会涉及到多种有毒有害化学品。在构建这种密闭空间的材料中，对于柔性材料的要求最为严苛，即需要该柔性材料具备优良的柔性、气密性、耐化学品性、防辐射性、耐老化性、耐穿刺性、耐磨性等。目前市面上的柔性材料在以上性能方面，无法满足场景的应用要求，或者满足所有的性能要求，导致了此种柔性材料在使用过程中易出现不保压、破洞、溶胀变形、开裂等问题，需要频繁更换，对使用效率造成不利影响以及提升了使用成本。
3.由于箱状或桶装状的密闭容器，通常采用整体注塑成型或吹塑成型或对半注塑成型而后熔融拼接成型等传统工艺制成，而采用上述工艺时，成型材料通常为按照一定配方比例配制的固体材料，经高温熔融形成具有一定流动性的胶体，在既定的模具型腔内填充，而后冷却成型，或通过挤压定形，而后冷却定型，因此其成型材料组成成分是单一、固定的，成型后的密闭容器侧壁的物理-化学性能也取决于成型材料的固有特性，因此对成型材料的物理-化学性能具有较高的要求，而现有的单一柔性复合材料很难同时满足多种性能要求，往往需要在其表面粘结或涂覆其他材料来改善单一柔性复合材料的自身性能，无形中复杂了加工工艺，提升了加工的成本投入。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：本发明针对现有技术存在的不足，拟通过多种柔性材料层次化的复合，来同时提高材料的耐化学品性、气密性、耐老化性和耐穿刺性，实现一种长效的气体/液体隔离效果，各个功能结构层采用流状原材料逐层依附成型，通过在配方中添加溶剂，提升了原材料的流动性，便于成型操作，成型形状容易控制，成型工艺简单、生产成本低。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
6.一种柔性气液隔离复合材料，该复合材料包括至少一层功能结构层，各功能结构层均由流状原材料在定型基体表面逐层粘附并固化而成，单层功能结构层为气液隔离层、液体增强层、老化增强层、防辐射层、物理增强层、液体-物理增强层中的任意一种，单层功能结构层采用含浸、喷涂、刮涂、滚涂、淋涂中的任意一种成型工艺制得。
7.进一步的，所述气液隔离层的各组分以质量份数比重计分别为：丁基橡胶：20-50；氧化锌：2-5；炭黑：12-20；陶土：2-5；硬脂酸：1-2；促进剂tt：1-2；硫磺：1-2；机油10#：1-4；二甲苯：30-40。
8.进一步的，所述液体增强层的各组分以质量份数比重计分别为：氟橡胶：35-55；氧
化镁：2-6；钛白粉：2-6；3#交联剂：1-3；乙酸乙酯：40-50。
9.进一步的，所述物理增强层的各组分以质量份数比重计分别为：聚氨酯：20-40；炭黑：6-10；硬脂酸锌：1-2；活性剂nh-2：1-2；促进剂dm：1-4；硫磺：1-2；dmf：50-60。
10.进一步的，所述气液隔离层的各组分以质量份数比重计分别为：csm橡胶：40-60；氧化镁：2-4；多元醇：2-5；硬脂酸：1；二氧化钛：3-4；促进剂dm：1-3；促进剂tt：1-3；二甲苯：30-40。
11.进一步的，所述老化增强层的各组分以质量份数比重计分别为：csm橡胶：35-60；氧化镁：2-4；多元醇：1-5；硬脂酸：0.5-1；二氧化钛：2-4；促进剂dm：1-3；促进剂tt：1-3；微晶蜡：1.5-3；防老剂aw：1-2；二甲苯：30-40。
12.12.根据权利要求1或5所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述液体-物理增强层的各组分以质量份数比重计分别为：聚氨酯：10-30；pva：10-30；碳化二亚胺：4-8；聚醚改性聚二甲基硅氧烷：1-2；聚醚消泡剂：0.05-0.1；水：50-55。
13.进一步的，所述防辐射增强层的各组分以质量份数比重计分别为：氯丁橡胶：10-40；氧化镁：0.5-1；石蜡：0.25-0.5；硬脂酸：0.25-0.5；炭黑：2-5；防老剂d：0.5-1；机油10#：1；氧化锌：0.5-1；钨粉：15-25；坦粉：10-15；二甲苯：30-40。
14.进一步的，所述物理增强层选用尼龙纤维编制而成。
15.进一步的，所述复合材料中，单层功能结构层的材料厚度为0.05-1.0mm，复合材料总厚度达到0.3-2.0mm。
16.进一步的，所述复合材料中，单层功能结构层的颜色为黑色、白色、橙色、蓝色中的任意一种颜色。
17.进一步的，所述含浸成型工艺包括以下步骤：
18.s10：将功能结构层的各组分按比例配制，形成对应的流状原材料，并在高速剪切设备中保持高速剪切状态的良好流动性；
19.s11：清洗造型模具，并将模具干燥；
20.s12：通过水平定位机构将模具定位于某个功能结构层对应的流状原材料的上方，通过垂向定位机构将向下插入并完全浸没于该流状原材料内，部分流转原材料粘附在模具的表面；
21.s13：通过垂向定位机构将模具向上提起并从与流转原材料分离，粘附于模具表面的流转原材料固化形成对应的功能结构层；
22.s14：重复步骤s12和步骤s13，直至完成所有功能结构层的制备；
23.s15：将制备好的具有多层功能结构层的复合材料从模具上取下，完成脱模，并形成与模具表面造型相匹配的立体柔性材料。
24.进一步的，所述刮涂成型工艺包括以下步骤：
25.s20：将功能结构层的各组分按比例配制，形成对应的流状原材料，并在高速剪切设备中保持高速剪切状态的良好流动性；
26.s21：将流状原材料按照功能结构层的叠加次序分别送入卧式刮刀涂胶机的对应的刮刀内，将基布引入卧式刮刀涂胶机的导布装置内，导布装置驱动基布继续前进；
27.s22：基布移动至与某个功能结构层对应的刮刀位置，并继续前进而与该刮刀相对运动，该刮刀使流状原材料连续均匀地刮涂于基布的表面；
28.s23：基布在继续前进过程中，涂覆于基布表面的流状原材料固化形成对应的功能结构层；
29.s24：重复步骤s22和步骤s23，直至完成所有功能结构层的制备；
30.s25：将制备好的具有多层功能结构层的复合材料进行收卷，形成板状的平面柔性材料。
31.与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
32.1、本发明通过将气液隔离层、液体增强层、老化增强层、防辐射层、物理增强层、液体-物理增强层中的任意一种作为功能结构层，通过多种柔性材料的功能结构层层次化的复合形成具有多层功能结构层的复合材料，使该复合材料同时具备柔性、气密性、耐化学品性、耐老化性、耐穿刺性、耐磨性，能够实现一种长效的气体/液体隔离效果；同时，功能结构层的材料类型多样，各层功能结构层的层次数量以及组合顺序可根据应用需求进行合理选择和搭配，制备工艺简单，生产成本较低；
33.2、本发明创造性地将在复合材料功能结构层的配料中添加溶剂，从而通过高压剪切搅拌设备进行剪切搅拌形成对应的流状原材料，在高压剪切搅拌状态下，流状原材料具备良好的流动性，采用含浸、喷涂、刮涂、滚涂、淋涂等工艺在平面模具或三维模具上逐层依附制得对应形状的功能结构层，从而制得对应形状的复合材料，制备工艺更加简单和灵活，最终成型的复合材料形状容易控制，各功能层的流状原材料在依附成型过程中，由于剪切力的消失，溶液粘稠度上升，呈现稳定的形态，从而提升了固化的效率。
附图说明
34.图1为本发明的具有多层功能结构层的复合材料的结构示意图；
35.图2为实施例1中采用含浸成型工艺制备具有多层功能结构层的复合材料的工艺路线示意图；
36.图3为实施例3中采用刮涂成型工艺制备具有多层功能结构层的复合材料的工艺路线示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
38.一种柔性气液隔离复合材料，该复合材料包括至少一层功能结构层，各功能结构层均由流状原材料在定型基体表面逐层粘附并固化而成，单层功能结构层为气液隔离层、液体增强层、老化增强层、防辐射层、物理增强层、液体-物理增强层中的任意一种，单层功能结构层采用含浸、喷涂、刮涂、滚涂、淋涂中的任意一种工艺制得。
39.制备各功能结构层的的流状原材料的原始材料主要为固体主材和溶剂，配合添加部分辅助材料。其中，固体主材的材料类型可选择但不限于iir橡胶、csm橡胶、epdm橡胶、fkm橡胶、聚氨酯橡胶、pva、pvc、nbr橡胶、cr橡胶、天然橡胶、聚丙烯酸树脂、芳纶纤维、尼龙纤维、hppe纤维、超细纤维等，溶剂包含乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯、二甲苯、石脑油等。通过使用有机溶剂对固体主材进行溶解，而后添加适当的辅助材料，可制备出不同功能性涂层溶液。此类溶液在高速剪切力作用下，粘稠度呈现下降的趋势，因此在加
工过程中需保持高速剪切作用，提升溶液流动性，从而提升加工效率。同时，加工完成后，由于剪切力的消失，溶液粘稠度上升，呈现稳定的形态，从而提升固化的效率。
40.根据不同的功能需求，可设置不同层数的功能结构，一般可设置1-4层结构，根据具体应用场景，各层功能结构层的层次数量以及组合顺序可根据应用需求进行合理选择和搭配，即相邻两个功能结构层可以相同，也可以不同。单层功能结构层的材料厚度为0.05-1.0mm，复合材料总厚度达到0.3-2.0mm，根据复合材料的具体功能结构层的结构形式以及应用场合的实际要求，可以通过工艺控制各个功能结构层的单层厚度以及复合材料的整体厚度。通过不同制备工艺形式，可制备各个功能结构层，从而制备不同形状的产品，制备工艺包含但不限于含浸，喷涂，刮涂，滚涂，淋涂等，制备工艺简单，生产成本较低。根据形状需求，可制作和选用不同形状的模具或基布作为定型基础，选择合适的制备工艺，在模具或基布的表面逐层制备各个功能结构层，从而制备出2d形状的平面柔性材料和3d形状的立体柔性材料，制备工艺更加简单和灵活，最终成型的复合材料形状容易控制。根据应用场景的需要，各个功能结构层的颜色包含但不限于黑色、白色、橙色、蓝色，复合材料的颜色可以是多种颜色组合搭配。
41.实施例1：
42.本实施例中的复合材料采用3层功能互补结构：最外层为气液隔离层，中间层为液体增强层，最内层为物理增强层。各层厚度范围分别为：气液隔离层：0.2-0.3mm，液体增强层0.1-0.2mm，物理增强层0.05-0.1mm。
43.本实施例中，气液隔离层的各组分以质量份数比重计分别为：
44.丁基橡胶(橡胶生胶)：20-50，选用北京中来化工有限公司iir1751型号产品；
45.氧化锌(填充剂)：2-5，选用上海西盟化工有限公司30x-azo型号产品；
46.炭黑(补强剂)：12-20，选用河南瑞博化工有限公司n774型号产品；
47.陶土(填充剂)：2-5，选用灵寿县恒财矿产品加工有限公司产品；
48.硬脂酸(增塑剂)：1-2，选用衡水泽浩橡胶化工有限公司1860型号产品；
49.促进剂tt(促进剂)：1-2，选用加成实业(上海)有限公司tmtd(tt)-80型号产品；
50.硫磺(硫化剂)：1-2，选用湖北鑫润德化工有限公司400型号产品；
51.机油10#(防老剂)：1-4，选用速马赫化学有限公司10#型号产品；
52.二甲苯(溶剂)：30-40，选用山东鑫升化工有限公司产品。
53.具体组分及比例如表1所示：
54.表1实施例1中3种组合的复合材料中气液隔离层的具体配方
[0055][0056]
本实施例中，液体增强层的各组分以质量份数比重计分别为：
[0057]
氟橡胶(橡胶生胶)：35-55，选用三爱富公司fe2603型号产品；
[0058]
氧化镁(活性剂)：2-6，选用河南巴福斯化工产品有限公司产品；
[0059]
钛白粉(填充剂)：2-6，选用灵寿县隆通建材厂公司产品；
[0060]
3#交联剂(交联剂)：1-3，选用山东省立帆化工有限公司产品；
[0061]
乙酸乙酯(溶剂)：40-50，选用山东鑫升化工有限公司产品。
[0062]
具体组分及比例如表2所示：
[0063]
表2实施例1中3种组合的复合材料中液体增强层的具体配方
[0064][0065]
本实施例中，物理增强层的各组分以质量份数比重计分别为：
[0066]
聚氨酯(弹性体)：20-40，选用佛山市豫迦轩化工有限公司se-101-h型号产品；炭黑(补强剂)：6-10，选用河南瑞博化工有限公司n774型号产品；
[0067]
硬脂酸锌(润滑剂)：1-2，选用济南汇锦川商贸有限公司产品；
[0068]
活性剂nh-2(活性剂)：1-2，选用上海双冠化工有限公司nh-2型号产品；
[0069]
促进剂dm(促进剂)：1-4，选用河北邦钛化工有限公司mbts型号产品；
[0070]
硫磺：1-2，选用湖北鑫润德化工有限公司400型号产品；
[0071]
dmf(溶剂)：50-60，选用济南泽盛化工有限公司产品。
[0072]
具体组分及比例如表3所示：
[0073]
表3：实施例1中3种组合的复合材料中物理增强层的具体配方
[0074][0075]
如图2所示，本实施例中，各个功能结构层采用含浸成型工艺制作而成，具体工艺流程包括以下步骤：
[0076]
s10：将功能结构层的各组分按比例配制，通过高速剪切搅拌设备，将各组分溶解形成对应的流状原材料，并在高速剪切设备中保持高速剪切状态的良好流动性；
[0077]
s11：清洗造型模具，并将模具干燥；
[0078]
s12：通过水平定位机构将模具定位于气液隔离层对应的流状原材料的上方，通过垂向定位机构将向下插入并完全浸没于该流状原材料内，部分流转原材料粘附在模具的表面；
[0079]
s13：通过垂向定位机构将模具向上提起并从与流转原材料分离，粘附于模具表面的流转原材料固化形成对应的功能结构层；
[0080]
s14：重复步骤s12和步骤s13，分别完成液体增强层和物理增强层的制备；
[0081]
s15：将制备好的具有多层功能结构层的复合材料从模具上取下，完成脱模，并形成与模具表面造型相匹配的立体柔性材料。
[0082]
采用上述材料配比和加工工艺制作的3d立体柔性材料的相关性能测试如表4所示：
[0083]
表4实施例1中3种组合的复合材料性能测试结果
[0084][0085]
实施例2：
[0086]
本实施例中的复合材料采用3层功能互补结构：最外层为气液隔离层，中间层为老化增强层，最内层为液体-物理增强层。各层厚度范围分别为：气液隔离层：0.2-0.3mm，老化增强层0.2-0.3mm，液体-物理增强层0.1-0.2mm。
[0087]
本实施例中，气液隔离层的各组分以质量份数比重计分别为：
[0088]
csm橡胶(橡胶生胶)：40-60，选用东莞市广源新材料科技有限公司csm45型号产品；
[0089]
氧化镁(硫化剂)：2-4，选用河南巴福斯化工产品有限公司产品；
[0090]
多元醇(硫化剂)：2-5，选用山东满航化工科技有限公司dl2000型号产品；
[0091]
硬脂酸(增塑剂)：1，选用衡水泽浩橡胶化工有限公司1860型号产品；
[0092]
二氧化钛(补强剂)：3-4，选用灵寿县隆通建材厂产品；
[0093]
促进剂dm(促进剂)：1-3，选用河北邦钛化工有限公司mbts型号产品；
[0094]
促进剂tt(促进剂)：1-3，选用加成实业(上海)有限公司tmtd(tt)-80型号产品；
[0095]
二甲苯(溶剂)：30-40，选用山东鑫升化工有限公司产品。
[0096]
具体组分及比例如表5所示：
[0097]
表5：实施例2中3种组合的复合材料中气液隔离层的具体配方
[0098][0099]
本实施例中，老化增强层的各组分以质量份数比重计分别为：
[0100]
csm橡胶(橡胶生胶)：35-60，选用东莞市广源新材料科技有限公司csm530型号产品；
[0101]
氧化镁(硫化剂)：2-4，选用河南巴福斯化工产品有限公司产品；
[0102]
多元醇(硫化剂)：1-5，选用山东满航化工科技有限公司dl2000型号产品；
[0103]
硬脂酸(增塑剂)：0.5-1，选用衡水泽浩橡胶化工有限公司1860型号产品；
[0104]
二氧化钛(补强剂)：2-4，选用灵寿县隆通建材厂产品；
[0105]
促进剂dm(促进剂)：1-3，选用河北邦钛化工有限公司mbts型号产品；
[0106]
促进剂tt(促进剂)：1-3，选用加成实业(上海)有限公司tmtd(tt)-80型号产品；
[0107]
微晶蜡(填充剂)：1.5-3，选用济南威振化工有限公司70型号产品；
[0108]
防老剂aw(耐老化剂)：1-2，选用江苏博思特化工科技有限公司aw型号产品；
[0109]
二甲苯(溶剂)：30-40，选用山东鑫升化工有限公司产品。
[0110]
具体组分及比例如表6所示：
[0111]
表6：实施例2中3种组合的复合材料中老化增强层的具体配方
[0112][0113]
本实施例中，液体-物理增强层的各组分以质量份数比重计分别为：
[0114]
聚氨酯(树脂)：10-30，选用佛山市豫迦轩化工有限公司se-101-h型号产品；
[0115]
pva(树脂)：10-30，选用济南溪川化工科技有限公司8008h型号产品；
[0116]
碳化二亚胺(交联剂)：4-8，选用江苏博思特化工科技有限公司产品；
[0117]
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(流平剂)：1-2，选用安徽艾约塔硅油有限公司iota23053型号产品；
[0118]
聚醚消泡剂(消泡剂)：0.05-0.1，选用河南翔龙环保科技有限公司xl-307型号产品；
[0119]
水(溶剂)：50-55，选用工业用自来水。
[0120]
具体组分及比例如表7所示：
[0121]
表7：实施例2中3种组合的复合材料中液体-物理增强层的具体配方
[0122][0123]
本实施例中，各个功能结构层采用与实施例1中相同的含浸的加工工艺制作而成。采用上述材料配比和加工工艺制作的3d立体柔性材料的相关性能测试如表8所示：
[0124]
表8实施例2中3种组合的复合材料性能测试结果
[0125]
测试项目标准指标组合4组合5组合6拉伸强度mpaastmd412》2021.223.525.7断裂伸长率％astmd412》500％706630530300％定伸强度mpaastmd412》2.02.53.03.2厚度/0.5-0.8mm0.80.650.5耐化学穿透-甲苯eniso374-1:2016》480min》480》480》480耐化学穿透-30％双氧水eniso374-1:2016》480min》480》480》480耐化学穿透—37％甲醛eniso374-1:2016》480min》480》480》480耐化学老化-甲苯eniso374-4:2016《50％46.944.444.3耐化学老化-30％双氧水eniso374-4:2016《10％2.82.42.3耐化学老化-37％甲醛eniso374-4:2016《10％2.92.42.1耐磨性en388:2016》8000转》8000》8000》8000耐穿刺en388:2016》60n11285.770.4耐热老化性125℃/72hastmd412变化率《10％1.280.940.27
[0126]
实施例3：
[0127]
本实施例中的复合材料采用3层功能互补结构：最外层为气液隔离层，中间层为防辐射增强层，最内层为物理增强层。各层厚度范围分别为：气液隔离层：0.2-0.3mm，防辐射增强层0.3-0.6mm，物理增强层0.3-0.5mm。
[0128]
本实施例中，气液隔离层的各组分以质量份数比重计分别为：
[0129]
csm橡胶(橡胶生胶)：40-60，选用东莞市广源新材料科技有限公司csm530型号产品；
[0130]
氧化镁(硫化剂)：2-4，选用河南巴福斯化工产品有限公司产品；
[0131]
多元醇(硫化剂)：2-5，选用山东满航化工科技有限公司dl2000型号产品；
[0132]
硬脂酸(增塑剂)：1，选用衡水泽浩橡胶化工有限公司1860型号产品；
[0133]
二氧化钛(补强剂)：3-4，选用灵寿县隆通建材厂产品；
[0134]
促进剂dm(促进剂)：1-3，选用河北邦钛化工有限公司mbts型号产品；
[0135]
促进剂tt(促进剂)：1-3，选用加成实业(上海)有限公司tmtd(tt)-80型号产品；
[0136]
二甲苯(溶剂)：30-40，选用山东鑫升化工有限公司产品。
[0137]
具体组分及比例如表9所示：
[0138]
表9：实施例3中3种组合的复合材料中气液隔离层的具体配方
[0139][0140]
本实施例中，防辐射增强层的各组分以质量份数比重计分别为：
[0141]
橡胶生胶：10-40，选用广州市升盈合成材料有限公司sn244x型号产品；
[0142]
氧化镁：0.5-1，选用河南巴福斯化工产品有限公司产品；
[0143]
石蜡：0.25-0.5，选用广州厚升新材料有限公司60号型号产品；
[0144]
硬脂酸：0.25-0.5，选用衡水泽浩橡胶化工有限公司1860型号产品；
[0145]
炭黑：2-5，选用河南瑞博化工有限公司n774型号产品；
[0146]
防老剂d：0.5-1，选用石家庄源度化工科技有限公司d型号产品；
[0147]
机油10#：1，选用速马赫化学有限公司10#型号产品；
[0148]
氧化锌：0.5-1，选用上海西盟化工有限公司30x-azo型号产品；
[0149]
钨粉：15-25，选用南宫市盈泰金属材料有限公司w-1型号产品；
[0150]
钽粉：10-15，选用山东鑫陆源金属科技有限公司ta1型号产品；
[0151]
二甲苯：30-40，选用山东鑫升化工有限公司产品。
[0152]
具体组分及比例如表10所示：
[0153]
表10：实施例3中3种组合的复合材料中防辐射增强层的具体配方
[0154][0155]
本实施例中，物理增强层选用尼龙纤维编制而成，尼龙纤维选用东莞市塑信新材料技术开发有限公司66型号产品，采用针织编织工艺形成尼龙纤维布，组合7至组合9的复合材料中的的物理增强层单层厚度分别为0.5mm、0.4mm、0.3mm。
[0156]
如图3所示，本实施例中，各个功能结构层采用刮涂成型工艺制作而成，具体工艺流程包括以下步骤：
[0157]
s20：将功能结构层的各组分按比例配制，通过高速剪切搅拌设备，将各组分溶解，形成对应的流状原材料，并在高速剪切设备中保持高速剪切状态的良好流动性；
[0158]
s21：将流状原材料按照功能结构层的叠加次序分别送入卧式刮刀涂胶机的对应的刮刀内，将基布(尼龙纤维编制而成的物理增强层)引入卧式刮刀涂胶机的导布装置内，导布装置驱动基布继续前进；
[0159]
s22：基布移动至与防辐射增强层对应的刮刀位置，并继续前进而与该刮刀相对运动，该刮刀使流状原材料连续均匀地刮涂于基布的表面；
[0160]
s23：基布在继续前进过程中，涂覆于基布表面的流状原材料固化形成防辐射增强层；
[0161]
s24：重复步骤s22和步骤s23，完成所有气液隔离层的制备；
[0162]
s25：将制备好的具有多层功能结构层的复合材料进行收卷，形成板状的2d平面柔性材料。
[0163]
采用上述材料配比和加工工艺制作的2d平面柔性材料的相关性能测试如表11所示：
[0164]
表11实施例3中3种组合的复合材料性能测试结果
[0165]
测试项目标准指标组合7组合8组合9
厚度/0.6-2.0mm1.41.10.8密度/2.5-5g/cm32.783.043.45耐磨性en388:2016》8000转》8000》8000》8000耐穿刺en388:2016》100n188169136铅当量en421:20100.2-0.4mm0.250.30.35
[0166]
本发明通过将气液隔离层、液体增强层、老化增强层、防辐射层、物理增强层、液体-物理增强层中的任意一种作为功能结构层，通过多种柔性材料的功能结构层层次化的复合形成具有多层功能结构层的复合材料，使该复合材料同时具备柔性、气密性、耐化学品性、耐老化性、耐穿刺性、耐磨性，能够实现一种长效的气体/液体隔离效果；同时，功能结构层的材料类型多样，各层功能结构层的层次数量以及组合顺序可根据应用需求进行合理选择和搭配，制备工艺简单，生产成本较低。本发明创造性地将在复合材料功能结构层的配料中添加溶剂，从而通过高压剪切搅拌设备进行剪切搅拌形成对应的流状原材料，在高压剪切搅拌状态下，流状原材料具备良好的流动性，采用含浸、喷涂、刮涂、滚涂、淋涂等工艺在平面模具或三维模具上逐层依附制得对应形状的功能结构层，从而制得对应形状的复合材料，制备工艺更加简单和灵活，最终成型的复合材料形状容易控制，各功能层的流状原材料在依附成型过程中，由于剪切力的消失，溶液粘稠度上升，呈现稳定的形态，从而提升了固化的效率。
[0167]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：该复合材料包括至少一层功能结构层，各功能结构层均由流状原材料在定型基体表面逐层粘附并固化而成，单层功能结构层为气液隔离层、液体增强层、老化增强层、防辐射层、物理增强层、液体-物理增强层中的任意一种，单层功能结构层采用含浸、喷涂、刮涂、滚涂、淋涂中的任意一种成型方法制得。2.根据权利要求1所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述气液隔离层的各组分以质量份数比重计分别为：丁基橡胶：20-50；氧化锌：2-5；炭黑：12-20；陶土：2-5；硬脂酸：1-2；促进剂tt：1-2；硫磺：1-2；机油10#：1-4；二甲苯：30-40。3.根据权利要求1或2所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述液体增强层的各组分以质量份数比重计分别为：氟橡胶：35-55；氧化镁：2-6；钛白粉：2-6；3#交联剂：1-3；乙酸乙酯：40-50。4.根据权利要求1或2所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述物理增强层的各组分以质量份数比重计分别为：聚氨酯：20-40；炭黑：6-10；硬脂酸锌：1-2；活性剂nh-2：1-2；促进剂dm：1-4；硫磺：1-2；dmf：50-60。5.根据权利要求1所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述气液隔离层的各组分以质量份数比重计分别为：csm橡胶：40-60；氧化镁：2-4；多元醇：2-5；硬脂酸：1；二氧化钛：3-4；促进剂dm：1-3；促进剂tt：1-3；二甲苯：30-40。6.根据权利要求1或5所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述老化增强层的各组分以质量份数比重计分别为：csm橡胶：35-60；氧化镁：2-4；多元醇：1-5；硬脂酸：0.5-1；二氧化钛：2-4；促进剂dm：1-3；促进剂tt：1-3；微晶蜡：1.5-3；防老剂aw：1-2；二甲苯：30-40。7.根据权利要求1或5所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述液体-物理增强层的各组分以质量份数比重计分别为：聚氨酯：10-30；pva：10-30；碳化二亚胺：4-8；聚醚改性聚二甲基硅氧烷：1-2；聚醚消泡剂：0.05-0.1；水：50-55。8.根据权利要求1或2或5所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述防辐射增强层的各组分以质量份数比重计分别为：氯丁橡胶：10-40；氧化镁：0.5-1；石蜡：0.25-0.5；硬脂酸：0.25-0.5；炭黑：2-5；防老剂d：0.5-1；机油10#：1；氧化锌：0.5-1；钨粉：15-25；坦粉：10-15；二甲苯：30-40。9.根据权利要求1或2或5所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述物理增强层选用尼龙纤维编制而成。10.根据权利要求1或2或5所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述含浸成型工艺包括以下步骤：s10：将功能结构层的各组分按比例配制，形成对应的流状原材料，并在高速剪切设备中保持高速剪切状态的良好流动性；s11：清洗造型模具，并将模具干燥；s12：通过水平定位机构将模具定位于某个功能结构层对应的流状原材料的上方，通过垂向定位机构将向下插入并完全浸没于该流状原材料内，部分流转原材料粘附在模具的表面；s13：通过垂向定位机构将模具向上提起并从与流转原材料分离，粘附于模具表面的流转原材料固化形成对应的功能结构层；
s14：重复步骤s12和步骤s13，直至完成所有功能结构层的制备；s15：将制备好的具有多层功能结构层的复合材料从模具上取下，完成脱模，并形成与模具表面造型相匹配的立体柔性材料。11.根据权利要求1或2或5所述的一种柔性气液隔离复合材料，其特征在于：所述刮涂成型工艺包括以下步骤：s20：将功能结构层的各组分按比例配制，形成对应的流状原材料，并在高速剪切设备中保持高速剪切状态的良好流动性；s21：将流状原材料按照功能结构层的叠加次序分别送入卧式刮刀涂胶机的对应的刮刀内，将基布引入卧式刮刀涂胶机的导布装置内，导布装置驱动基布继续前进；s22：基布移动至与某个功能结构层对应的刮刀位置，并继续前进而与该刮刀相对运动，该刮刀使流状原材料连续均匀地刮涂于基布的表面；s23：基布在继续前进过程中，涂覆于基布表面的流状原材料固化形成对应的功能结构层；s24：重复步骤s22和步骤s23，直至完成所有功能结构层的制备；s25：将制备好的具有多层功能结构层的复合材料进行收卷，形成板状的平面柔性材料。

技术总结
本发明公开了一种柔性气液隔离复合材料及其成型方法，该复合材料包括至少一层功能结构层，各功能结构层均由流状原材料在定型基体表面逐层粘附并固化而成，单层功能结构层为气液隔离层、液体增强层、老化增强层、防辐射层、物理增强层、液体-物理增强层中的任意一种，单层功能结构层采用含浸、喷涂、刮涂、滚涂、淋涂中的任意一种工艺制得。本发明通过多种柔性材料的功能结构层层次化的复合形成具有多层功能结构层的复合材料，使该复合材料同时具备柔性、气密性、耐化学品性、耐老化性、耐穿刺性、耐磨性，能够实现一种长效的气体/液体隔离效果；功能结构层的材料类型多样，各层功能结构层的层次数量以及组合顺序多样，制备工艺简单。制备工艺简单。制备工艺简单。


技术研发人员：柳艳炉 陈晓威 林芳兵 张萌
受保护的技术使用者：滁州乾钼智能制造有限责任公司
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/10/6