一种高阻抗复合膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高阻抗复合膜，所述复合膜九层且由中心层向两侧呈对称布置，最外层材料为茂金属聚乙烯，向内材料组成依次为聚乙烯粘合剂、胶黏剂、尼龙，中间层材料为乙烯—乙烯醇共聚物，其中每种膜材料厚度配比为：茂金属聚乙烯40%～60%,聚乙烯粘合剂5%～15%,胶黏剂5%～15%,尼龙15%～25%,乙烯—乙烯醇共聚物5%～15%，膜总厚度为0.1～0.3mm。该复合膜具有极佳的热封性、熔融性能，具有超强的阻水阻气性能和优异的耐化学稳定性，能够与五种溶液相容，具有良好的相容性。
【专利说明】一种高阻抗复合膜
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合膜，特别涉及一种高阻抗复合膜，属于空间液体介质存储领域。
【背景技术】
[0002]空间站是多系统集成的优秀测试平台，其内部存在各种类型的液体介质，如饮用水，技术用水，冷凝水，废水，冷却循环水等。国际空间站上使用蓄水箱对水进行运输和储存，常用的有CWC、PWR、Rodnik和EDV等四种水箱。前两种是便携式、可折叠结构软体水箱或水袋，后者为硬壳、软囊式水箱。为了使储水容器与相关介质满足相容性要求，均采用了软体内囊式结构，设计时需要考虑内囊与介质的相容性问题。
[0003]CffC使用了较厚Combitherm薄膜(VPCXX140)作为水箱内囊的材料，其与含银离子的航天员饮用水相容较好，但该材料释放的己内酰胺会导致饮用水中的TOC浓度增加，长期使用该饮用水会对航天员健康造成一定影响，且该类薄膜不能用于盛装具有强腐蚀性的液体(含处理剂的尿液、处理剂等)；PWR使用了 FEP薄膜，其缺点是该薄膜不能阻止空气中的二氧化碳通过薄膜进入存储水中，导致存储水在长期存储条件下PH值趋于降低，且其气密性较差，无法阻止盛装液体的气味泄漏，热封性能较差，尤其对于厚度较大的薄膜。这些薄膜材料只能用于贮存一种或几种类型空间站用水，无法应用于空间站所有液体介质的存储。
[0004]为了克服国内外现有各种类型水箱技术上的不足，满足我国空间站液体存储的需求，有必要对空间储水装置进行更高标准的设计。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术不足，提供一种适用于贮存和运输多种空间站用水，具备高阻水、阻气性能和高耐化学稳定性的高阻抗复合膜，确保该材料满足我国空间站通用水贮存需求。
[0006]本发明的技术解决方案是:
[0007]—种高阻抗复合膜，所述复合膜九层且由中心层向两侧呈对称布置，最外层材料为茂金属聚乙烯，向内材料组成依次为聚乙烯粘合剂、胶黏剂、尼龙，中间层材料为乙烯一乙烯醇共聚物，其中每种膜材料厚度配比为:茂金属聚乙烯40%?60%，聚乙烯粘合剂5%?15%,胶黏剂5%?15%，尼龙15%?25%，乙烯一乙烯醇共聚物5%?15%，复合膜总厚度为0.1 ?0.3mm。
[0008]每种膜材料厚度配比为茂金属聚乙烯50%、聚乙烯粘合剂10%、胶黏剂10%、尼龙20%、乙烯一乙烯醇共聚物10%而制成的九层高阻抗复合膜复合膜，厚度为0.15mm。
[0009]每种膜材料厚度配比为茂金属聚乙烯40%、聚乙烯粘合剂15%、胶黏剂5%、尼龙25%、乙烯一乙烯醇共聚物15%而制成的九层高阻抗复合膜复合膜，厚度为0.1mm。。
[0010]每种膜材料厚度配比为茂金属聚乙烯60%、聚乙烯粘合剂5%、胶黏剂15%、尼龙15%、乙烯一乙烯醇共聚物5%而制成的九层高阻抗复合膜复合膜，厚度为0.3mm。
[0011]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0012](I)该复合膜具有极佳的热封性、熔融性能、物理力学性能，具有超强的阻水阻气性能和优异的耐化学稳定性，能够与五种溶液相容，具有良好的相容性。
[0013](2)该发明使用范围相当广泛，除应用于空间站外，还可以应用油化工、核电等行业的油和废水的贮存、输运和采集等。
[0014](3)采用该复合膜制作的空间站通用贮箱具有重量轻、可折叠、介质适应性强等优点。
[0015](4)该复合膜工艺性能好，易于制作成各类溶液的贮存容器。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，一种高阻抗复合膜由9层材料组成，分别是茂金属聚乙烯1、聚乙烯粘合剂2、胶黏剂3、尼龙4、乙烯一乙烯醇共聚物5，9层膜由中心层向两侧呈对称分布。其中，茂金属聚乙烯为最外层材料，向内侧依次为聚乙烯粘合2、胶粘剂3、尼龙4，中间层为乙烯一乙烯醇共聚物5。9层材料采用共挤吹塑技术形成该新型九层高阻抗复合膜。具体来讲就是利用吹制各种液体包装膜的多层共挤复合吹塑机组，分别将各类材料置于9个进料口，采用平面叠加机头和锥形叠加机头而一次成型制成。
[0018]针对复合膜各层材料进行合理的配比，是确保功能实现的基础。综合考虑九层高阻抗复合膜高阻水、阻气、耐化学稳定性、相容性以及力学性能要求，制定了复合膜每种材料厚度配比:茂金属聚乙烯40%?60%，聚乙烯粘合剂5%?15%，胶黏剂5%?15%，尼龙15%?25%，乙烯一乙烯醇共聚物5%?15%，一般情况下相同两种材料的厚度配比均分，复合膜总厚度0.1?0.3mm。
[0019]考虑热封、相容性要求，最外层采用茂金属聚乙烯材料，同时可以有效阻止尼龙中产生的己内酰胺渗入贮箱溶液中；交错布置的尼龙可减小气体穿过因制造缺陷出现微小漏洞的概率；最内层采用乙烯一乙烯醇共聚物可阻止空气中的二氧化碳进入溶液而造成PH值降低，同时能够阻止尿液、尿液残渣中的氨气渗入外部空气中而造成环境污染。针对本发明开展了新型九层高阻抗复合膜与航天员饮用水、冷凝水、添加预处理剂后的尿液、蒸馏后的预处理尿液残渣、尿处理装置净化后的超纯水等五种溶液的相容性试验，初步试验结果表明，该复合膜具有良好的相容性，其中与航天员饮用水测试结果表明，一个月内释放的TOC总量接近1.5mg/L,低于国际空间站水袋Combitherm薄膜所释放的TOC含量,完全复合航天员饮用水标准。利用该材料制成的66L软体水箱，总重量为2kg，相比同容积金属水箱减重80%，达到了减重的目的，能够满足我国空间站通用水贮存要求。
[0020]具体实施例如下:
[0021]实施例1:每种膜材料厚度配比为茂金属聚乙烯50%、聚乙烯粘合剂10%、胶黏剂10%、尼龙20%、乙烯一乙烯醇共聚物10%而制成的九层高阻抗复合膜复合膜，厚度为0.15mm。其具备高阻水、阻气和高耐化学稳定性的特性，其与各类介质的相容性试验良好。与航天员饮用水相容性试验结果表明，银含量在存放150天变化不大，均在0.20mg/L左右；而TOC(总有机碳含量)随时间延长缓慢增加，180天时TOC小于20mg/L ;己内酰胺的含量变化呈增长趋势，150天时其含量仅为1.29mg/L，远远低于小于15mg/L的要求。力学性能测试，纵向、横向拉伸强度，纵向、横向断裂拉伸应变，纵向、横向直角撕裂强度，热合强度等数据O天和90天的变化不大。这表明内囊材料存放饮用水90天基本上不会发生性能劣化。与国际空间站CWC水箱所使用的同类产品相比，该九层高阻隔复合膜的总有机炭(TOC)和己内酰胺的浓度均处于较低水平，其化学稳定性更优；与超纯水的相容性试验结果表明，60天后TOC含量为2.3mg/L，低于国际空间站上美国CWC水袋采用的Combitherm材料的相容性试验结果；与添加了预处理的尿液的相容性试验结果表明，测得90天后样袋的平均厚度为297μπι，厚度减薄量为5%，其纵向拉伸强度、横向拉伸强度、横向断裂拉伸应变、纵向与横向直角撕裂强度以及热合强度略下降不超过1%，复合工程需求。
[0022]实施例2:每种膜材料厚度配比为茂金属聚乙烯40%、聚乙烯粘合剂15%、胶黏剂5、尼龙25%、乙烯一乙烯醇共聚物15%而制成的九层高阻抗复合膜复合膜，厚度为0.1mm。由该配比制成的九层高阻抗复合膜具有良好的力学性能，但其化学稳定性较实施例1差，其阻水、阻气性能与实施例1相当。
[0023]实施例3:每种膜材料厚度配比为茂金属聚乙烯60%、聚乙烯粘合剂5%、胶黏剂15、尼龙15%、乙烯一乙烯醇共聚物5%而制成的九层高阻抗复合膜复合膜，厚度为0.3mm。由该配比制成的九层高阻抗复合膜具有良好的耐化学稳定性，但其力学性能较实施例1差，其阻水、阻气性能优于实施例1与实施例2。
[0024]该新型九层高阻抗复合膜具有良好的热塑性，可采用热封技术将该薄膜制成盛装液体的容器，以达到贮存和输运空间站用水的目的。
[0025]本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。
【权利要求】
1.一种高阻抗复合膜，其特征在于，所述复合膜九层且由中心层向两侧呈对称布置，最外层材料为茂金属聚乙烯，向内材料组成依次为聚乙烯粘合剂、胶黏剂、尼龙，中间层材料为乙烯一乙烯醇共聚物，其中每种膜材料厚度配比为:茂金属聚乙烯40%?60%，聚乙烯粘合剂5%?15%，胶黏剂5%?15%，尼龙15%?25%，乙烯一乙烯醇共聚物5%?15%，复合膜的总厚度为0.1?0.3mm。
2.根据权利要求1所述一种高阻抗复合膜，其特征在于，每种膜材料厚度配比为茂金属聚乙烯50%、聚乙烯粘合剂10%、胶黏剂10%、尼龙20%、乙烯一乙烯醇共聚物10%而制成的九层高阻抗复合膜复合膜，厚度为0.15mm。
3.根据权利要求1所述一种高阻抗复合膜，其特征在于，每种膜材料厚度配比为茂金属聚乙烯40%、聚乙烯粘合剂15%、胶黏剂5%、尼龙25%、乙烯一乙烯醇共聚物15%而制成的九层高阻抗复合膜复合膜，厚度为0.1mm。
4.根据权利要求1所述一种高阻抗复合膜，其特征在于，每种膜材料厚度配比为茂金属聚乙烯60%、聚乙烯粘合剂5%、胶黏剂15%、尼龙15%、乙烯一乙烯醇共聚物5%而制成的九层高阻抗复合膜复合膜，厚度为0.3mm。
【文档编号】B32B33/00GK103481612SQ201310373040
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】庄保堂, 李永, 周成, 潘海林, 冯春兰, 张锦江, 万磊 申请人:北京控制工程研究所