CN110591005B - 一种耐高温水汽封闭膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温水汽封闭膜及其制备方法，所述封闭膜的制备原料包括乙酸丁酯、聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、改性碳纳米管、无机耐高温助剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二苯甲酰。本发明通过混合、碱性接枝反应、挤出、压制、冷却、热处理回复定型、切边和收卷等工艺制得耐温性能强且水汽透过率极低的封闭膜，将该封闭膜包裹在隔热材料表面，能有效地阻隔水汽透过隔热材料，从而保证隔热效果，延长隔热材料的使用寿命；封闭膜还具有较高的耐热耐湿性能，自身使用稳定性较强。

Description

一种耐高温水汽封闭膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及水汽封闭技术领域，具体涉及一种耐高温水汽封闭膜及其制备方法。
背景技术
我国某些地区，隧道在施工挖掘过程中，由于高地热，隧道内温度较高，施工人员难以在隧道内进行施工作业，而且后期铺设的防排水材料可能因为高温加速老化。因此，需采用隔热材料对隧道内山体表面进行铺盖，以达到隔绝山体热量降低隧道内温度的效果。
然而，由于隧道围岩与初支经常会出现渗水，且高地温环境形成大量水汽，这些水汽容易穿过隔热材料，一方面降低隔热效果，另一方面还会影响隔热材料的使用寿命。为此，需要研制出一种能阻隔高温水汽的封闭材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温水汽封闭膜及其制备方法，其能阻隔隧道内产生的高温水汽，避免高温水汽穿过隔热材料。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种耐高温水汽封闭膜，所述封闭膜的制备原料包括乙酸丁酯、聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、改性碳纳米管、无机耐高温助剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二苯甲酰。
进一步改进在于，所述封闭膜的制备原料按重量份数包括20-25份乙酸丁酯、12-15份聚甲基戊烯、8-12份聚酰亚胺、6-10份聚丙烯酸酯、5-10份改性碳纳米管、5-8份无机耐高温助剂、2-12份甲基丙烯酸缩水甘油酯和1-10份过氧化二苯甲酰。
进一步改进在于，所述改性碳纳米管是指使用70wt％浓硝酸对碳纳米管进行酸化处理而得到的改性碳纳米管。
进一步改进在于，所述酸化处理的温度为60-65℃，处理时间为0.5-2h。
进一步改进在于，所述无机耐高温助剂由二氧化硅和硬脂酸镁混合组成，且二氧化硅和硬脂酸镁的重量比为2-5:1。
本发明还提供了一种耐高温水汽封闭膜的制备方法，步骤包括
步骤一、将乙酸丁酯、聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、改性碳纳米管和无机耐高温助剂混合搅拌2-6h，得到混合原料；
步骤二、在混合原料中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二苯甲酰，充分搅拌，在50-70℃下进行碱性接枝反应1-5h，得到改性混合原料；
步骤三、在250-320℃下，对改性混合原料进行挤出，得到初胚膜，再对初胚膜进行压制成型、冷却；
步骤四、冷却后经过20-65℃热风烘道的热处理回复定型，最后切边、收卷，得到耐高温水汽封闭膜。
本发明的原理为：乙酸丁酯作为各成分的有机溶剂；聚甲基戊烯、聚酰亚胺和聚丙烯酸酯作为封闭膜的主要原料；加入的改性碳纳米管，能增加使封闭膜强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强，且经过酸化处理的改性碳纳米管，增大了其与溶质间的亲和力，提高其在溶质中的分散性；加入的甲基丙烯酸缩水甘油酯作为碱性接枝反应的单体，过氧化二苯甲酰作为引发剂，由此进行碱性接枝反应，在保证薄膜流平效果的条件下，使制得的封闭膜具有优异的耐高温、耐候、抗老化等性能，降低了热收缩率(150℃下0.02％左右)，提高了封闭膜的表面湿润张力(电晕处理前可达到61mN/m左右)，保证了其极低的水汽透过率(最低可达2.19×10-6g/m2·day)。
本发明的有益效果在于：通过混合、碱性接枝反应、挤出、压制、冷却、热处理回复定型、切边和收卷等工艺制得耐温性能强且水汽透过率极低的封闭膜，将该封闭膜包裹在隔热材料表面，能有效地阻隔水汽透过隔热材料，从而保证隔热效果，延长隔热材料的使用寿命；封闭膜还具有较高的耐热耐湿性能，自身使用稳定性较强。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种耐高温水汽封闭膜，所述封闭膜的制备原料按重量份数包括20份乙酸丁酯、12份聚甲基戊烯、8份聚酰亚胺、6份聚丙烯酸酯、5份改性碳纳米管、5份无机耐高温助剂、2份甲基丙烯酸缩水甘油酯和1份过氧化二苯甲酰。其中，所述改性碳纳米管是指使用70wt％浓硝酸对碳纳米管进行酸化处理而得到的改性碳纳米管，处理的温度为60℃，处理时间为2h；所述无机耐高温助剂由二氧化硅和硬脂酸镁混合组成，且二氧化硅和硬脂酸镁的重量比为2:1。
上述耐高温水汽封闭膜的制备步骤包括：
步骤一、将乙酸丁酯、聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、改性碳纳米管和无机耐高温助剂混合搅拌2h，得到混合原料；
步骤二、在混合原料中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二苯甲酰，充分搅拌，在50℃下进行碱性接枝反应5h，得到改性混合原料；
步骤三、在250℃下，对改性混合原料进行挤出，得到初胚膜，再对初胚膜进行压制成型、冷却；
步骤四、冷却后经过20℃热风烘道的热处理回复定型，最后切边、收卷，得到耐高温水汽封闭膜。
实施例2
一种耐高温水汽封闭膜，所述封闭膜的制备原料按重量份数包括22份乙酸丁酯、13份聚甲基戊烯、10份聚酰亚胺、8份聚丙烯酸酯、7份改性碳纳米管、6份无机耐高温助剂、6份甲基丙烯酸缩水甘油酯和5份过氧化二苯甲酰。其中，所述改性碳纳米管是指使用70wt％浓硝酸对碳纳米管进行酸化处理而得到的改性碳纳米管，处理的温度为62℃，处理时间为1h；所述无机耐高温助剂由二氧化硅和硬脂酸镁混合组成，且二氧化硅和硬脂酸镁的重量比为4:1。
上述耐高温水汽封闭膜的制备步骤包括：
步骤一、将乙酸丁酯、聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、改性碳纳米管和无机耐高温助剂混合搅拌4h，得到混合原料；
步骤二、在混合原料中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二苯甲酰，充分搅拌，在60℃下进行碱性接枝反应3h，得到改性混合原料；
步骤三、在280℃下，对改性混合原料进行挤出，得到初胚膜，再对初胚膜进行压制成型、冷却；
步骤四、冷却后经过40℃热风烘道的热处理回复定型，最后切边、收卷，得到耐高温水汽封闭膜。
实施例3
一种耐高温水汽封闭膜，所述封闭膜的制备原料按重量份数包括25份乙酸丁酯、15份聚甲基戊烯、12份聚酰亚胺、10份聚丙烯酸酯、10份改性碳纳米管、8份无机耐高温助剂、12份甲基丙烯酸缩水甘油酯和10份过氧化二苯甲酰。其中，所述改性碳纳米管是指使用70wt％浓硝酸对碳纳米管进行酸化处理而得到的改性碳纳米管，处理的温度为65℃，处理时间为0.5h；所述无机耐高温助剂由二氧化硅和硬脂酸镁混合组成，且二氧化硅和硬脂酸镁的重量比为5:1。
上述耐高温水汽封闭膜的制备步骤包括：
步骤一、将乙酸丁酯、聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、改性碳纳米管和无机耐高温助剂混合搅拌6h，得到混合原料；
步骤二、在混合原料中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二苯甲酰，充分搅拌，在70℃下进行碱性接枝反应1h，得到改性混合原料；
步骤三、在320℃下，对改性混合原料进行挤出，得到初胚膜，再对初胚膜进行压制成型、冷却；
步骤四、冷却后经过65℃热风烘道的热处理回复定型，最后切边、收卷，得到耐高温水汽封闭膜。
对上述实施例1-3制得的耐高温水汽封闭膜进行性能检测，包括：①根据标准ASTMF 1249，采用TSY-W2水蒸气透过率测试仪对耐高温水汽封闭膜的蒸气透过率进行测试；②将封闭膜在150℃和200℃下分别放置20min后，测量封闭膜的尺寸收缩率；③采用英国舒曼品牌达因笔对封闭膜表面湿润张力进行测试。检测结果统计成下表：
Figure BDA0002209921250000061
通过上表可以看出，本发明制备的封闭膜其水汽透过率最低达到2.19×10-6g/m2·day，将其包裹在隧道的隔热材料表面，能有效地阻隔水汽透过隔热材料，从而保证隔热效果，延长隔热材料的使用寿命；另外，封闭膜在150℃时的热收缩率最低达到0.019％，说明其耐温性能优异；封闭膜的表面湿润张力达到60mN/m以上，远高于普通封闭膜42mN/m左右的水平，其在高湿环境中的越不容易被湿润变形，紧密的包裹在隔热材料的表面，从而保证自身的性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种耐高温水汽封闭膜，其特征在于：所述封闭膜的制备原料按重量份数包括20-25份乙酸丁酯、12-15份聚甲基戊烯、8-12份聚酰亚胺、6-10份聚丙烯酸酯、5-10份改性碳纳米管、5-8份无机耐高温助剂、2-12份甲基丙烯酸缩水甘油酯和1-10份过氧化二苯甲酰；
所述改性碳纳米管是指使用70wt%浓硝酸对碳纳米管进行酸化处理而得到的改性碳纳米管，所述酸化处理的温度为60-65℃，处理时间为0.5-2h；
所述无机耐高温助剂由二氧化硅和硬脂酸镁混合组成，且二氧化硅和硬脂酸镁的重量比为2-5:1。
2.一种如权利要求1所述耐高温水汽封闭膜的制备方法，其特征在于：步骤包括：
步骤一、将乙酸丁酯、聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、改性碳纳米管和无机耐高温助剂混合搅拌2-6h，得到混合原料；
步骤二、在混合原料中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二苯甲酰，充分搅拌，在50-70℃下进行碱性接枝反应1-5h，得到改性混合原料；
步骤三、在250-320℃下，对改性混合原料进行挤出，得到初胚膜，再对初胚膜进行压制成型、冷却；
步骤四、冷却后经过20-65℃热风烘道的热处理回复定型，最后切边、收卷，得到耐高温水汽封闭膜。
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