本发明涉及气象气球制备，尤其是涉及一种疏水材料及其制备工艺、在制备气象气球的应用。
背景技术：
1、气象气球主要应用于高空气象探测业务，充盈一定量氢气后携带探空仪升空，用以勘测气象气候，以此实现对气象气候数据的系统收集、分析。可以说，气象气球对于气象气候变化的预估水平、气象数据的准确性和时效性具有重要影响。随着高空的温度、湿度、风速等气象要素在日常生活中的应用日益广泛，对气象气球的施放高度和性能要求也日益严格。在升至高空过程中，气象气球可能会遭遇低温极端天气，随着高空温度降低，冷凝水形成的冰晶易附着在气象气球的球皮表面，导致气象气球上升时受到冰晶摩擦，增大了气象气球的爆破风险，因此有必要提升气象气球的疏水性。
2、现有技术中为了提升气象气球的疏水性，常在气象气球表面涂覆疏水材料，减少冷凝水的附着，然而，由于气象气球在使用过程中需要膨胀，体积变化较大，简单涂覆的疏水材料难以同步变化，容易出现裂纹和脱落，影响疏水效果。因此，更好的解决方案是在制备气球的乳胶中添加适量疏水材料，使疏水材料与气象气球融为一体，实现同步变化。然而，这样的解决方案要求疏水材料和胶乳之间有良好的融合性，如果融合性不高，可能会导致气象气球内部出现类似微小裂纹这样的微观缺陷，当气象气球逐渐升至高空中时，由于气球内部的压力越来越小，外部压力越来越大，这些微观缺陷可能会逐渐扩大，最终导致气球爆破。
3、因此，研发既具备良好疏水性能又能与制备气象气球的乳胶良好融合的疏水材料，成为气象气球制备技术领域的重要研究方向。
技术实现思路
1、为了研发出既具备良好疏水性能又能与制备气象气球的乳胶良好融合的疏水材料，本发明提供了一种疏水材料及其制备工艺、在制备气象气球的应用。本技术通过丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺这四种特定原料合成的疏水材料，不仅和制备气象气球的胶乳具备良好融合性，还能够显著加强气象气球的膨胀性和疏水性，显著降低了低温环境下气象气球的爆破风险，提高了气象气球的升空成功率，并提高了高空中气象气球的使用寿命。
2、第一方面，本技术提供的一种疏水材料采用如下的技术方案：
3、一种疏水材料，包括以下质量份数的组分：8～13份丙烯酸酯、5.92～9.74份聚丙烯酰胺、8.7～12.4份油酸酰胺、3.68～7.56份芥酸酰胺、34.7～40.3份软水。
4、上述技术方案中，通过丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺这四种特定原料发生共聚反应，成功合成了一种既具备良好疏水性能又能与制备气象气球的乳胶良好融合的疏水材料。将本技术的疏水材料加入制备气象气球的胶乳中，疏水材料能够与胶乳中的天然胶乳和氯丁胶乳形成稳定的界面，实现疏水材料与胶乳的均匀混合，使疏水材料能够均匀分散于气象气球内，而疏水材料因为在气象气球中的均匀分散，能够使得气象气球表面张力降低，有效减少冷凝水的附着，降低冰晶摩擦引起的爆破风险。此外，本技术在研究中发现，本技术所制备的疏水材料还能够显著提升气象气球的抗拉强度和拉伸生长率，这进一步加强了气象气球的膨胀性，使得气象气球具备了更高的施放高度。
5、优选的，所述疏水材料包括以下质量份数的组分：10.5份丙烯酸酯、6.86份聚丙烯酰胺、10.5份油酸酰胺、5.04份芥酸酰胺、37.13份软水。
6、上述技术方案中，通过优化丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺的用量比例，通过软水的适量添加，确保了疏水材料在合成过程中的反应稳定性，使得疏水材料的整体性能更优，将这样的疏水材料加入制备气象气球的胶乳中，能够进一步提升气象气球的疏水性和膨胀性，确保在高空极端环境下气象气球的稳定性和可靠性。
7、优选的，所述丙烯酸酯是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的一种。
8、优选的，所述丙烯酸酯是丙烯酸乙酯。
9、上述技术方案中，本技术通过研究发现，当在制备疏水材料时，选择添加丙烯酸乙酯时，能够得到最佳的疏水性能和与胶乳的融合效果。此外，丙烯酸乙酯的分子量适中，易于在胶乳中分散，不会对气象气球的物理性能产生负面影响。
10、第二方面，本技术提供的一种疏水材料的制备工艺采用如下的技术方案：
11、一种疏水材料的制备工艺，包括以下步骤：
12、步骤s1，预处理：将丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、油酸酰胺和芥酸酰胺混合并搅拌加热至82～85℃，得预备液；将软水加热至82～85℃；
13、步骤s2：在搅拌状态下，将预备液缓慢加入软水中，继续搅拌2～3h，得疏水材料。
14、上述技术方案中，通过预处理步骤s1，确保了丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、油酸酰胺和芥酸酰胺的充分混合并达到适宜的反应温度，为后续的共聚反应创造了良好的条件，通过在步骤s2中，缓慢加入预备液至软水中并持续搅拌，通过控制反应时间，使得原料之间能够充分反应，避免了反应不完全的问题，确保了能够生成性能良好的疏水材料。
15、优选的，所述步骤1和步骤2的搅拌速度为300～500rpm。
16、上述技术方案中，通过控制搅拌速度在300～500rpm内，可以确保原料混合均匀，同时避免因搅拌速度过快而产生过多气泡，影响疏水材料的品质。此外，适宜的搅拌速度有助于控制反应温度，保证反应的稳定进行，从而获得性能更加优异的疏水材料。
17、第三方面，本技术提供的一种疏水材料在制备气象气球的应用采用如下的技术方案：一种疏水材料在制备气象气球的应用，在制备气象气球时添加疏水材料。
18、上述技术方案中，通过在制备气象气球的胶乳中添加本技术的疏水材料，可以确保疏水材料在气象气球内部的均匀分布。由于疏水材料存在于气象气球内部且疏水材料和气象气球融合性良好，它不会在气球膨胀过程中产生裂纹或脱落，也不会导致气象气球内部形成微观缺陷，这使得气象气球具备了良好的疏水性和膨胀性，使得气象气球在低温环境下具有更高的抗爆破能力。
19、优选的，所述气象气球包括以下质量份数的组分：100份离心浓缩天然胶乳、5～11份氯丁胶乳、0.1～0.3份氢氧化钾、0.2～0.4份酪素、1～2份硫磺、1～2份防老剂、1～2份抗氧剂、1～2份促进剂、0.5～3份氧化锌、5～9份癸二酸二辛酯、6～12份疏水材料。
20、上述技术方案中，通过在上述优化后的胶乳配方中加入本技术的疏水材料，进一步提升了疏水材料和胶乳的融合性，使得气象气球在具备良好疏水性能的同时，还能够保持优异的膨胀性。疏水材料的加入不仅使得气球表面的水珠能够快速滚落，减少了水珠在气球表面的停留时间，从而降低了因水珠结冰而引起的爆破风险，还提高了气球的抗拉强度和拉伸伸长率。
21、优选的，所述气象气球的制备方法包括以下步骤：
22、步骤1，预处理：分别将硫磺、防老剂d、抗氧剂616、促进剂dm和氧化锌制成水分散体；分别将氢氧化钾、酪素配制成水溶液；将癸二酸二辛脂配制成乳状液；
23、步骤2：按照以下加料顺序依次将原料添加到离心浓缩天然胶乳中：酪素溶液→氢氧化钾溶液→硫磺分散体→防老剂分散体→抗氧剂分散体→促进剂分散体→氧化锌分散体→癸二酸二辛酯乳状液→氯丁胶乳，添加完成后搅拌至充分混合，然后加入疏水材料继续搅拌4～5h，得到胶乳；
24、步骤3：胶乳通过浸渍、脱模、泡水、充气定型、硫化、检测包装，得到气象气球。
25、上述技术方案中，通过在步骤2中，将各种分散体和乳状液依次加入离心浓缩天然胶乳中，并确保每一步的充分混合，可以保证胶乳配方的均匀性。通过在步骤3中，胶乳经过浸渍、脱模、泡水、充气定型、硫化和检测包装等一系列的处理步骤，最终得到了具备良好疏水性和膨胀性的气象气球。
26、优选的，所述步骤2的温度控制为5～30℃，搅拌速度为35～50rpm。
27、上述技术方案中，本技术通过控制步骤2的温度在5～30℃范围内，可以确保在添加各种分散体和乳状液时，胶乳的稳定性得到保证，避免因温度过高导致胶乳发生变质或提前硫化，通过将搅拌速度控制在35～50rpm，可以确保原料混合均匀，同时避免因搅拌速度过快而产生过多气泡，影响气象气球的品质。
28、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
29、1.本技术通过优化疏水材料的配方，通过特定选择丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、油酸酰胺和芥酸酰胺合成疏水材料，确保了疏水材料与胶乳的融合性，使得气象气球具备了优异的疏水性和膨胀性，从而提高了气象气球的整体性能，提高了气象气球在高空极端环境下的稳定性和可靠性，提高了气象气球的施放高度，提高了气象气球的升空成功率。
30、2.本技术通过优化疏水材料的制备工艺，确保了疏水材料的反应充分性，进一步提升疏水材料的性能，确保了疏水材料的品质。
31、3.本技术通过优化气象气球的胶乳配方和制备方法，进一步提升了气象气球的疏水性和膨胀性，使得气象气球在低温环境下具有更高的抗爆破能力，同时保持了优异的抗拉强度和拉伸伸长率。
1.一种疏水材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：8~13份丙烯酸酯、5.92~9.74份聚丙烯酰胺、8.7~12.4份油酸酰胺、3.68~7.56份芥酸酰胺、34.7~40.3份软水。
2.根据权利要求1所述的一种疏水材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：10.5份丙烯酸酯、6.86份聚丙烯酰胺、10.5份油酸酰胺、5.04份芥酸酰胺、37.13份软水。
3.一种如权利要求1或2所述的疏水材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种疏水材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤1和步骤2的搅拌速度为300~500rpm。
5.一种如权利要求1或2所述的疏水材料在制备气象气球的应用，其特征在于，在制备气象气球时添加疏水材料。
6.根据权利要求5所述的一种疏水材料在制备气象气球的应用，其特征在于，所述气象气球包括以下质量份数的组分：100份离心浓缩天然胶乳、5~11份氯丁胶乳、0.1~0.3份氢氧化钾、0.2~0.4份酪素、1~2份硫磺、1~2份防老剂、1~2份抗氧剂、1~2份促进剂、0.5~3份氧化锌、5~9份癸二酸二辛酯、6~12份疏水材料。
7.根据权利要求6所述的一种疏水材料在制备气象气球的应用，其特征在于，所述气象气球的制备方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种疏水材料在制备气象气球的应用，其特征在于，所述步骤2的温度控制为5~30℃，搅拌速度为35~50rpm。
