[0012] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0013] 一方面，本实用新型实施例提供了一种具有优异阻隔性能的用于浮空器的高阻隔膜(下文简称高阻隔膜)，其结构如图1所示，其包括依次层叠结合的 第一聚酯基材层1、第一气湿阻隔层2、阻气层3、第二气湿阻隔层4和第二聚酯基材层5，也即是在阻气层3相对的两个表面上，在其中一表面上依次层叠结合第一气湿阻隔层2和第一聚酯基材层1，另一表面依次层叠结合第二气湿阻隔层4和第二聚酯基材层5。
[0014] 其中，第一聚酯基材层1和第二聚酯基材层5对于本实用新型实施例高阻隔膜起到基材层的支撑作用。在一实施例中，所述第一聚酯基材层1的厚度可以为5-20μm，所述第二聚酯基材层5的厚度可以为5-20μm，且所述第一聚酯基材层1与所述第二聚酯基材层5的厚度可以相等也可以不相等。如果以本实用新型实施例高阻隔膜的整体重量计算，在单位面积中，所述第一聚酯基材层1占本实用新型实施例高阻隔膜总重量的重量百分20％-80％，所述第二聚酯基材层5占本实用新型实施例高阻隔膜总重量的重量百分20％-80％，且所述第一聚酯基材层1与所述第二聚酯基材层5占本实用新型实施例高阻隔膜总重量的百分含量可以相等也可以不相等。控制该第一聚酯基材层1和第二聚酯基材层5的厚度，使得该第一聚酯基材层1和第二聚酯基材层5起到支撑作用和协效其他层起到辅助阻隔作用。
[0015] 在具体实施例中所示第一聚酯基材层1和/或第二聚酯基材层5的聚酯为PET、PBT、PETG和PPT中的至少一种。选用该些聚酯，一方面能够起到基材层的支撑作用和保护作用，另一方面还能协同第一气湿阻隔层2、阻气层3和第二气湿阻隔层4，起到阻隔作用，如阻隔氢、氦等气体以及阻隔水汽。在另一具体实施例中，该第一聚酯基材层1和/或第二聚酯基材层5可以与其他层结构采用共挤成型或者采用流延法成型，如在温度为210～290℃的条件下共挤成型或者采用流延法成型，以保证膜层的均匀性和与其他层结合的牢固性。
[0016] 上述第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4层叠结合在阻气层3的相对的两个表面上，实现第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4及阻气层3的协效作用，显著提高本实用新型实施例高阻隔膜的阻隔效果，如阻隔氢、氦等气体以及阻隔水汽等，从而赋予本实用新型实施例高阻隔膜高的气密性，有效延长了 由本实用新型实施例高阻隔膜所形成的气囊工作的稳定性和使用寿命。在一实施例中，所述第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4材料为纳米无机改性尼龙。通过将第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4材料的控制，选用纳米无机改性尼龙，也即是采用无机物来对尼龙，赋予第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4优异的阻气如阻隔氢气、氦气等以及阻隔水汽，并能够与阻气层3实现牢固结合，提高本实用新型实施例高阻隔膜的相应的机械性能，以及提高第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4与阻气层3协效阻隔作用。
[0017] 在上述各实施例的基础上，作为本实用新型的一实施例，所述纳米无机改性尼龙中所含的纳米无机改性剂为纳米片状无机物，且所述纳米片状无机物在所述纳米无机改性尼龙中的重量含量为0.5％～15％。在进一步实施例中，所述纳米片状无机物为蒙脱土、层状硅酸盐、石墨烯或氧化石墨烯中的至少一种，其中，层状硅酸盐为相貌为层状结构的常规硅酸盐。在另一实施例中，所述尼龙可以选用但不限于MXD6、PA6、PA66、PA1010、PA6/66共聚物中的至少一种。另外，本实用新型实施例中所述的纳米片状无机物应当理解为该无机物为片状，可以是多层或少层结构的，每层的尺寸为纳米级。通过对纳米片状无机物、种类和尼龙的种类控制，提高其对尼龙聚合物的阻隔改性作用，并提高第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4与阻气层3实现牢固结合强度和协效阻隔作用，并提高第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4的阻气和阻湿作用。
[0018] 在进一步实施例中，上述纳米无机改性尼龙是将纳米片状无机物采用共混或插层的工艺对尼龙改性获得。如在一具体实施例中，所述共混的工艺是将所述纳米片状无机物与尼龙于180～260℃熔融挤出。在具体实施例中，该熔融挤出可以采用双螺杆挤出机来实现。采用该共混工艺条件，能够使得无机物与尼龙聚合物充分混合并实现无机物对尼龙聚合物的阻隔改性作用。
[0019] 在另一具体实施例中，所述插层的工艺条件为是将所述纳米片状无机物与尼龙于温度范围为200～280℃和气压范围为0.3～0.7MPa条件下原位聚合反应4～20h，待原位聚合反应完毕后进行干燥造粒处理。在进一步实施例中，原位聚 合反应反应过程中还伴随有搅拌处理的步骤，具体的，该搅拌处理的速率为5000-10000转/分钟。采用该插层工艺条件，能够使得尼龙聚合物对纳米片状无机物如蒙脱土进行充分插层处理，并使得被插层后的纳米片状无机物能够在尼龙聚合物基体树脂中定向的排列，从而对尼龙聚合物进行阻隔改性，同时提高成膜性能和膜层质量，避免在形成加工过程中发生破裂等不良现象。
[0020] 在优选实施例中，在将纳米片状无机物采用共混或插层的工艺对尼龙改性之前，先对纳米片状无机物进行表面预处理。在具体实施例中，该表面处理的方法为氨基酸改性：取一定量的11-氨基酸和浓硫酸加入到季铵盐和盐酸改性后的纳米片状无机物中，75～80℃，剧烈搅拌处理，如4h，过滤；产物真空干燥，如在80℃下真空干燥24h，研磨，过300目筛(孔径为48μm)。在具体实施例中，11-氨基酸、浓硫酸与季铵盐和盐酸改性后的纳米片状无机物的用量比为(10～50):(10～40):(10～50)。
[0021] 在上述各实施例的基础上，在一实施例中，所述第一气湿阻隔层2的厚度可以为3-15μm，所述第二气湿阻隔层4的厚度可以为3-15μm，且所述第一气湿阻隔层2与所述第二气湿阻隔层4的厚度可以相等也可以不相等。如果以本实用新型实施例高阻隔膜的整体重量计算，在单位面积中，所述第一气湿阻隔层2占本实用新型实施例高阻隔膜总重量的重量百分10％-40％，所述第二气湿阻隔层4占本实用新型实施例高阻隔膜总重量的重量百分
10％-40％，且所述第一气湿阻隔层2与第二气湿阻隔层4占本实用新型实施例高阻隔膜总重量的百分含量可以相等也可以不相等。控制该第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4的厚度，提高该第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4与阻气层3之间的协效阻隔作用，提高本实用新型实施例高阻隔膜的阻隔性能。
[0022] 在一具体实施例中，该第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4可以与其他层结构采用共挤成型或者采用流延法成型，如在温度为200～280℃的条件下共挤成型或者采用流延法成型，以保证膜层的均匀性和与其他层结合的牢固性。
[0023] 如上所述，上述阻气层3与上述第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4层 叠结合，与第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4及阻气层3起到协效作用，显著提高本实用新型实施例高阻隔膜的阻隔效果。在一实施例中，所述阻气层3厚度为5-10μm。如果以本实用新型实施例高阻隔膜的整体重量计算，在单位面积中，所述阻气层3占本实用新型实施例高阻隔膜总重量的重量百分5％-30％。控制该阻气层3的厚度，提高其阻隔气体的效果，并提高其与第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4之间的协效阻隔作用，提高本实用新型实施例高阻隔膜的阻隔性能。在另一实施例中，所述阻气层3材料为乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯醇(PVA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)中的至少一种。选用该些阻气层材料，一方面能够赋予阻气层3优异的阻隔气体的作用，另一方面能够与第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4之间起到更好的阻隔协效作用，并能够提高其与第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4层结构之间的结合强度。在一具体实施例中，该阻气层3可以与其他层结构采用共挤成型或者采用流延法成型，如在温度为190～250℃的条件下共挤成型或者采用流延法成型，以保证膜层的均匀性和与其他层结合的牢固性。
[0024] 在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例高阻隔膜还包括金属阻隔层，其层叠结合在图1中第一聚酯基材层1或第二聚酯基材层5的外表面上，也即是层叠结合在所述第一聚酯基材层1或第二聚酯基材层5的背离所述阻气层3的表面上。在具体实施例中，如图1中所示，该金属阻隔层6是结合在第二聚酯基材层5的背离所述阻气层3的表面上。通过在第一聚酯基材层1或第二聚酯基材层5的外表面增设金属阻隔层6，能够对聚酯基材层起到阻隔，从而进一步提高本实用新型实施例高阻隔膜的整体阻隔性能。在具体实施例中，该金属阻隔层6的厚度为30-100nm。在另一具体实施例中，该金属阻隔层6材料可以为铝、银、锌中的一种或两种以上的合金。在又一实施例中，该金属阻隔层5可以采用蒸镀或者化学沉积法形成并层叠结合在第一聚酯基材层1或第二聚酯基材层5的外表面上。
[0025] 因此，由上述可知，本实用新型实施例高阻隔膜通过所含的膜层和膜层的 层叠结合顺序的，使得各层之间发挥阻隔的协效作用，赋予本实用新型高阻隔膜高的气密性，有效延长了由本实用新型高阻隔膜所形成的气囊工作的稳定性和使用寿命。
[0026] 另一方面，本实用新型实施例还提供了上文本实用新型实施例高阻隔膜的制备方法。在一实施例中，该高阻隔膜的制备方法包括如下步骤：
[0027] 按照上文本实用新型实施例高阻隔膜的层结构，将聚酯、气湿阻隔层材料、阻气层材料采用共挤出成型，并定形处理。
[0028] 在另一实施例中，该高阻隔膜的制备方法包括如下步骤：
[0029] 按照上文本实用新型实施例高阻隔膜的层结构，将聚酯、气湿阻隔层材料、阻气层材料采用采用流延法依次形成各层，并定形处理。
[0030] 其中，在上述两个制备方法实施例中，作为本实用新型的一实施例中，共挤出成型或者采用流延法依次形成各层的步骤中，共挤出成型或流延所述第一聚酯基材层和/或第二聚酯基材层的温度控制为210～290℃。
[0031] 在另一实施例中，共挤出成型或流延所述第一气湿阻隔层和/或第二气湿阻隔层的温度为200～280℃；
[0032] 在又一实施例中，共挤出成型或流延所述阻气层的温度为90～250℃。
[0033] 通过对成型各层的温度进行控制，能够有效提高相应各层的成膜质量，并提高层与层之间的结合强度，提高本实用新型实施例高阻隔膜的相应的机械性能，同时使得各层之间发挥增效作用，赋予制备的高阻隔膜气密性高，而且保证了各层结合的高牢固性。
[0034] 另外，上述共挤出成型或流延法依次形成各层的实施例中，聚酯原料如同上文在本实用新型实施例高阻隔膜中关于第一聚酯基材层1和第二聚酯基材层5材料中所述的聚酯，共挤出成型或流延法成型的第一聚酯基材层1和第二聚酯基材层5的厚度等相关参数也如同上文在本实用新型实施例高阻隔膜中关于第一聚酯基材层1和第二聚酯基材层5所述。为了节约篇幅，在此不再对聚酯原料和成型的第一聚酯基材层1和第二聚酯基材层5的相关参数再做赘述。
[0035] 同样，气湿阻隔层材料和阻气层材料也分别如同上文在本实用新型实施例高阻隔膜中关于第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4以及阻气层3材料中所述的各材料，共挤出成型或流延法成型的第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4以及阻气层3的厚度等相关参数也如同上文在本实用新型实施例高阻隔膜中关于第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4以及阻气层3所述。为了节约篇幅，在此不再对气湿阻隔层材料和阻气层材料和成型的第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4以及阻气层3的相关参数再做赘述。
[0036] 上述采用共挤出成型制备高阻隔膜的实施例中，该共挤出成型的方法可以直接采用现有的共挤设备进行，只要是能够共挤出成型的膜结构为本实用新型实施例高阻隔膜结构即可。
[0037] 同样，上述流延法依次形成各层制备高阻隔膜的实施例中，该流延法可以直接采用现有的流延设备进行，只要是能够流延成型的膜结构为本实用新型实施例高阻隔膜结构即可。
[0038] 待共挤出成型或者采用流延法依次成型各层后，还包括对成型的膜进行定形处理的步骤，在一实施例中，所述定型处理是对所述共挤出成型或者采用流延法形成的膜采用异步或同步双向拉伸处理，所述拉伸处理的拉伸倍数为纵向(MD):3～10，横向(TD):3～10。通过对于成型的膜层进行该双向拉伸，使得各层分子进行有序排列，进一步提高膜层的如韧性等相关机械性能，更重要的是该双向拉伸倍数的拉伸处理，在改变各层特别是第一气湿阻隔层2和第二气湿阻隔层4中纳米材料排布，提高各层的气密性，从而提高本实用新型实施例高阻隔膜的阻隔性能以及膜层的结构稳定性能。
[0039] 在上述各实施例的基础上，还包括在采用共挤出成型或者采用流延法依次成型各层，并经定形处理后的膜层一外表面上形成金属阻隔层的步骤，具体是在第一聚酯基材层1或第二聚酯基材层5背离所述阻气层3的表面上形成金属阻隔层的步骤，如图1中所述的金属阻隔层6。在具体实施例中，形成的金属阻隔层的材料以及形成金属阻隔层的厚度等因素均如同上文在本实用新型实施 例高阻隔膜中关于金属阻隔层6所述。为了节约篇幅，在此不再对金属阻隔层材料和形成金属阻隔层的相关参数如厚度等再做赘述。
[0040] 另外，形成该金属阻隔层的方法可以采用蒸镀或者化学沉积法。
[0041] 因此，本实用新型实施例高阻隔膜的制备方法按照本实用新型高阻隔膜的层结构，采用共挤出成型或者采用流延法依次形成各层，使得各组有效层叠结合，发挥增效作用，赋予制备的高阻隔膜气密性高，而且保证了各层结合的高牢固性。通过对成型的工艺条件等因素的控制，能够进一步提高制备的高阻隔膜的气密性和相关机械性能。同时，本实用新型实施例高阻隔膜的制备方法工艺条件易控，使得制备的高阻隔膜相关性能如气密性的稳定性高，提高了良品率，降低了生产成本。
[0042] 又一方面，基于上文所述的本实用新型高阻隔膜及其制备方法实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了一种浮空器。所述浮空器包括临近空间浮空器和其它浮空器如系留浮空器和对流层浮空器。在具体实施例中，该浮空器为临近空间浮空器时，所述临近空间浮空器可以但不仅仅是高空气球、飞艇等，还可以是其他设有气囊的飞行器。其中，所述浮空器如临近空间浮空器所设有的气囊材料包括上文所述的本实用新型实施例高阻隔膜或由上文所述的本实用新型实施例制备方法制备的高阻隔膜。这样，由于本实用新型实施例浮空器具体的如临近空间浮空器的气囊材料包括本实用新型高阻隔膜，因此，其气囊气密性高，且性能稳定，从而有效延长了本实用新型实施例浮空器工作时间和使用寿命，进而提高了放设在浮空器如临近空间浮空器内的设备工作的稳定性。
[0043] 现提供多个上述高阻隔膜及其制备方法实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0044] 实施例1
[0045] 本实施例提供一种用于浮空器的高阻隔膜及其制备方法。本实施例高阻隔膜的层结构包括第一PET/第一MMT(蒙脱土,含量5％)-MXD6/EVOH(乙烯含量为30％)/第二MMT(蒙脱土,含量5％)-MXD6/第二PET/铝层。其中， MMT-MXD6表示的MMT对MXD6进行改性后的改性材料。
[0046] 其中，第一PET层：第一MMT-MXD6层：EVOH层：第二MMT-MXD6层：第二PET层各层重量比为25：20：10：20:25，所述铝层的厚度为60nm。
[0047] 其制备方法如下：
[0048] 采用共挤出成型设备将PET料、MMT-MXD6料、EVOH料按照如下条件进行共挤出成型，并定形处理：
[0049] 加工温度为PET：260℃，MMT-MXD6：270℃，EVOH:220℃；定形处理的拉伸倍数为MD:5，TD:5。
[0050] 将本实施例提供的用于浮空器的高阻隔膜进行拉伸性能和透气性能测试，测试结果为：抗拉强度80MPa，透氦性能10cc/(m2.24h.1atm)。
[0051] 实施例2
[0052] 本实施例提供一种用于浮空器的高阻隔膜及其制备方法。本实施例高阻隔膜的层结构包括第一PET/第一MMT(蒙脱土，含量5％)-PA66/EVOH(乙烯含量为25％)/第二MMT(蒙脱土，含量5％)-PA66/第二PET/铝层。
[0053] 其中，第一PET层：第一MMT-PA66层：EVOH层：第二MMT-PA66层：第二PET层各层重量比为25：20：10：20:25，所述铝层的厚度为70nm。
[0054] 其制备方法如下：
[0055] 采用共挤出成型设备将PET料、MMT-PA66料、EVOH料按照如下条件进行共挤出成型，并定形处理：
[0056] 加工温度为PET：260℃，MMT-PA66：260℃，EVOH:210℃；定形处理的拉伸倍数为MD:8，TD:8。
[0057] 将本实施例提供的用于浮空器的高阻隔膜进行拉伸性能和透气性能测试，测试结果为：抗拉强度76MPa，透氦性能13cc/(m2.24h.1atm)。
[0058] 实施例3
[0059] 本实施例提供一种用于浮空器的高阻隔膜及其制备方法。本实施例高阻隔膜的层结构包括第一PET/第一SiO2(二氧化硅,含量10％)-MXD6/EVOH(乙烯含 量为30％)/第二SiO2(二氧化硅,含量10％)-MXD6/第二PET/铝层。
[0060] 其中，第一PET层：第一SiO2-MXD6层：EVOH层：第二SiO2-MXD6层：第二PET层各层重量比为25：20：10：20:25，所述铝层的厚度为55nm。
[0061] 其制备方法如下：
[0062] 采用共挤出成型设备将PET料、SiO2-MXD6料、EVOH料按照如下条件进行共挤出成型，并定形处理：
[0063] 加工温度为PET：260℃，SiO2-MXD6：250℃，EVOH:220℃；定形处理的拉伸倍数为MD:7，TD:7。
[0064] 将本实施例提供的用于浮空器的高阻隔膜进行拉伸性能和透气性能测试，测试结果为：抗拉强度73MPa，透氦性能18cc/(m2.24h.1atm)。
[0065] 实施例4
[0066] 本实施例提供一种用于浮空器的高阻隔膜及其制备方法。本实施例高阻隔膜的层结构包括第一PET/第一TiO2(二氧化钛，含量5％)-PA66/PVDC/第二TiO2(二氧化钛，含量5％)-PA66/第二PET/铝层。
[0067] 其中，第一PET层：第一MMT-PA66层：PVDC层：第二MMT-PA66层：第二PET层各层重量比为27：18：10：18:27，所述铝层的厚度为50nm。
[0068] 其制备方法如下：
[0069] 采用共挤出成型设备将PET料、TiO2-PA66料、PVDC料按照如下条件进行共挤出成型，并定形处理：
[0070] 加工温度为PET：260℃，TiO2-PA66：260℃，PVDC:210℃；定形处理的拉伸倍数为MD:8，TD:8。
[0071] 将本实施例提供的用于浮空器的高阻隔膜进行拉伸性能和透气性能测试，测试结果为：抗拉强度63MPa，透氦性能26cc/(m2.24h.1atm)
[0072] 实施例5
[0073] 本实施例提供一种用于浮空器的高阻隔膜及其制备方法。本实施例高阻隔膜的层结构包括第一PET/第一石墨烯(含量10％)-MXD6/EVOH(乙烯含量为 30％)/第二石墨烯(含量10％)-MXD6/第二PET/铝层。
[0074] 其中，第一PET层：第一石墨烯-MXD6层：EVOH层：第二石墨烯-MXD6层：第二PET层各层重量比为25：20：10：20:25，所述铝层的厚度为60nm。
[0075] 其制备方法如下：
[0076] 采用共挤出成型设备将PET料、石墨烯-MXD6料、EVOH料按照如下条件进行共挤出成型，并定形处理：
[0077] 加工温度为PET：260℃，石墨烯-MXD6：250℃，EVOH:220℃；定形处理的拉伸倍数为MD:7，TD:7。
[0078] 将本实施例提供的用于浮空器的高阻隔膜进行拉伸性能和透气性能测试，测试结果为：抗拉强度112MPa，透氦性能11cc/(m2.24h.1atm)。
[0079] 实施例6
[0080] 本实施例提供一种用于浮空器的高阻隔膜及其制备方法。本实施例高阻隔膜的层结构包括第一PET/第一氧化石墨烯(含量10％)-MXD6/EVOH(乙烯含量为30％)/第二氧化石墨烯(含量10％)-MXD6/第二PET/铝层。
[0081] 其中，第一PET层：第一氧化石墨烯-MXD6层：EVOH层：第二石氧化墨烯-MXD6层：第二PET层各层重量比为25：20：10：20:25，所述铝层的厚度为60nm。
[0082] 其制备方法如下：
[0083] 采用共挤出成型设备将PET料、氧化石墨烯-MXD6料、EVOH料按照如下条件进行共挤出成型，并定形处理：
[0084] 加工温度为PET：260℃，氧化石墨烯-MXD6：250℃，EVOH:220℃；定形处理的拉伸倍数为MD:7，TD:7。
[0085] 将本实施例提供的用于浮空器的高阻隔膜进行拉伸性能和透气性能测试，测试结果为：抗拉强度108MPa，透氦性能19cc/(m2.24h.1atm)。
[0086] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应 包括在本实用新型的保护范围之内。
