一種用廢舊中空纖維膜制備耐高溫絕熱硅橡膠的方法

摘 要：本文講述一種耐高溫絕熱硅橡膠制備方法，具體涉及一種采用廢舊中空纖維膜作為隔熱和吸熱填料制備耐高溫絕熱硅橡膠的方法。

關鍵詞：耐高溫;絕熱;中空纖維膜;硅橡膠

一、背景技術

硅橡膠具有獨特的耐高低溫、耐腐蝕、耐輻射、優(yōu)良的電絕緣性、防水性和耐氣候性等特點，而且由其制備的多孔橡膠更具有輕質、隔熱、隔音和抗沖擊等優(yōu)良性能，是今后絕熱保溫材料的一個發(fā)展熱點。目前針對保溫硅橡膠的研究，主要集中發(fā)泡制備泡沫硅橡膠的制備方法方面，如CN201610463521.X公開了一種硅橡膠泡沫材料及其制備方法;CN201010133816.3公開了一種硅橡膠泡沫材料的制備方法;CN201110387002.7公布了一種低熱導率硅橡膠泡沫材料及其制備方法;CN201010550857.2公開了一種低密度、高開孔率硅橡膠泡沫材料的制備方法。但是目前大多數通過發(fā)泡法制備的泡沫硅橡膠孔徑大小及孔徑分布不可控，發(fā)泡過程隨機進行，泡孔大小不一且分布不均勻，會導致絕熱保溫硅橡膠材料的性能不夠穩(wěn)定，隔熱保溫效果均勻性不足。

中空纖維膜在水處理過程中已得到廣泛應用，目前我國每年中空纖維膜的產量都在不斷增加，由于中空纖維膜的污染，每年有大量的中空纖維膜被更新淘汰，形成了大量的固體廢棄物，在自然界幾乎很難降解。因此，這種固體廢棄物的處理是當前環(huán)境工程中亟須解決的一個問題，如果能夠重復回收利用這些廢舊中空纖維膜材料，則符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的指導思想，而且能夠開發(fā)性能更為優(yōu)異的耐高溫保溫材料。中空纖維膜自身孔隙率高，孔徑小，孔內空氣不容易形成對流，其本體材質多采用耐高溫、高強度的高性能熱塑性樹脂，是一種潛在的性能優(yōu)良的多孔保溫材料。相變材料也常被用做保溫或恒溫材料的填充劑，能夠在外界溫度變化的過程中通過相變吸收或釋放一定的熱量，從而實現調節(jié)溫度的作用，是一種保溫材料中常用的儲能介質。

將相變材料填充于中空纖維膜空隙中，并采用耐高溫樹脂作為壁材進行封裝，這樣獲得的保溫填料不僅可以利用大量微小空隙起到保溫隔熱作用，還可以通過吸收或釋放熱量起到調節(jié)溫度的作用，適合于制備的耐高溫性能更為優(yōu)異的絕熱保溫硅橡膠。

二、發(fā)明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用廢舊中空纖維膜制備耐高溫絕熱硅橡膠的方法，不僅能夠實現中空纖維膜固體廢料的回收再利用，也可以在中空纖維膜空隙內填充相變材料，利用封裝有相變材料的廢舊中空纖維中的多孔隔熱性質和相變儲能性質，制備新型耐高溫絕熱硅橡膠。硅橡膠本身具有輕質、隔熱、隔音和抗沖擊等優(yōu)良性能，這種填充有中空纖維膜相變保溫填料的耐高溫絕熱硅橡膠，在外界溫度變化時，相變材料可通過釋放或吸收能量起到調節(jié)溫度的作用，大量微小空隙還能夠起到良好的保溫隔熱效果，更適合制備絕熱性能良好的耐高溫材料。該工藝方法也更符合節(jié)能環(huán)保成本低、實用高效的優(yōu)點。

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種用廢舊中空纖維膜制備耐高溫絕熱硅橡膠的方法，具體包括以下步驟：

步驟一：將廢舊中空纖維膜用清洗劑洗滌，再用清水漂洗，隨后進行干燥處理;

步驟二：將步驟一獲得的中空纖維膜切割成0.01～1mm的粉體狀態(tài);

步驟三：將液態(tài)相變材料通過熔融浸漬的方式填充于中空纖維膜較大空隙內，隨后采用耐高溫樹脂進行封裝處理，制成中空纖維膜相變保溫填料;

步驟四：將硅橡膠100份，補強劑20～70份，結構控制劑1～5份，交聯劑1～5份，催化劑1～5份，中空纖維膜相變保溫填料40～80份按照一定的重量比進行混合;

步驟五：然后采用開煉機混煉2～5次，經過平板硫化機硫化，一段硫化溫度110～130℃，時間1～3min，二段硫化溫度130～170℃，時間3～10min，即得到所述耐高溫絕熱硅橡膠材料。

所述步驟一中的中空纖維膜為聚偏氟乙烯（CO-PVDF）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚砜（PSU）、聚醚砜（PES）的一種或多種任意混合的中空纖維膜。

所述步驟一中的清洗劑為酸水溶液、堿水溶液、絡合劑水溶液、氧化劑水溶液和洗滌劑水溶液中的一種。

所述步驟三中填充的相變材料為硬脂酸、石蠟、癸酸混合十二醇中的至少一種。

所述步驟三中的封裝材料為蜜胺樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯中的至少一種。

所述步驟四中的硅橡膠為甲基乙烯基硅橡膠、端乙烯基甲基硅橡膠、端乙烯基甲基苯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠、α，ω-二羥基甲基硅氧烷（又稱為107硅橡膠）和α，ω-二羥基甲基苯基硅橡膠（又稱為108硅橡膠）中的至少一種中的一種或多種任意混合。

所述步驟四中的補強劑為沉淀法二氧化硅、氣相法二氧化硅、硅微粉、氧化鋅、氧化鐵、氧化鈦、蒙脫土中的一種。

所述步驟四中的結構控制劑為二苯基二羥基硅烷、六甲基二硅氮烷、羥基硅油、六甲基環(huán)三硅氮烷、八甲基環(huán)四硅氮烷、六苯基環(huán)三硅氮烷中的任一種。

所述步驟四中交聯劑為含氫硅油、聚硅氮烷、過氧化二異丙苯簡稱（DCP）、過氧化二苯甲酰（簡稱BPO）、過氧化二叔丁酯（簡稱DTBP）和過氧化苯甲酸叔丁酯（簡稱TBPB）中的至少一種。

所述步驟四中催化劑為鉑乙烯基硅氧烷絡合物、鈦絡合物和二月桂酸二丁基錫中的至少一種;所述鈦絡合物具體可為鈦酸丁酯和二甲基硅油復配。

三、具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。

實施例1

步驟一：將廢舊聚偏氟乙烯（CO-PVDF）中空纖維膜用酸水溶液洗滌，再用清水漂洗，隨后進行干燥處理;

步驟二：將步驟一獲得的中空纖維膜切割成0.01mm的粉體狀態(tài);

步驟三：將液態(tài)相變材料硬脂酸通過熔融浸漬的方式填充于聚偏氟乙烯（CO-PVDF）中空纖維膜較大空隙內，隨后采用耐高溫樹脂蜜胺樹脂進行封裝處理，制成中空纖維膜相變保溫填料;

步驟四：將甲基乙烯基硅橡膠100份、沉淀法二氧化硅20份、二苯基二羥基硅烷1份、含氫硅油1份、鉑乙烯基硅氧烷絡合物1份、中空纖維膜相變保溫填料40份按照一定的重量比進行混合;

步驟五：然后采用開煉機混煉2次，經過平板硫化機硫化，一段硫化溫度110℃，時間3min，二段硫化溫度130℃，時間10min，即得到所述耐高溫絕熱硅橡膠材料。

本發(fā)明制備的耐高溫絕熱硅橡膠扯斷強度為8.55MPa，拉伸率可達到599.32%，力學性能隨著工作溫度的升高呈現下降的趨勢;耐熱性能：200℃溫度下可以連續(xù)使用10000～12000小時，300℃溫度下可以連續(xù)使用200～350小時;邵爾A硬度為43;體積電阻率較大，具有優(yōu)異的電絕緣性能;密度0.85g/cm3;具有一定的阻燃性。

實施例2

步驟一：將廢舊聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜用堿水溶液洗滌，再用清水漂洗，隨后進行干燥處理;

步驟二：將步驟一獲得的中空纖維膜切割成0.05mm的粉體狀態(tài);

步驟三：將液態(tài)相變材料石蠟通過熔融浸漬的方式填充于聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜較大空隙內，隨后采用耐高溫樹脂脲醛樹脂進行封裝處理，制成中空纖維膜相變保溫填料;

步驟四：將端乙烯基甲基硅橡膠100份，氣相法二氧化硅25份，六甲基二硅氮烷1.5份，聚硅氮烷1.2份，鈦絡合物1.5份，中空纖維膜相變保溫填料45份按照一定的重量比進行混合;

步驟五：然后采用開煉機混煉3次，經過平板硫化機硫化，一段硫化溫度115℃，時間2.5min，二段硫化溫度135℃，時間8min，即得到所述耐高溫絕熱硅橡膠材料。

實施例3

步驟一：將廢舊聚砜（PSU）中空纖維膜用絡合劑水溶液洗滌，再用清水漂洗，隨后進行干燥處理;

步驟二：將步驟一獲得的中空纖維膜切割成0.1mm的粉體狀態(tài);

步驟三：將液態(tài)相變材料癸酸混合十二醇通過熔融浸漬的方式填充于聚砜（PSU）中空纖維膜較大空隙內，隨后采用耐高溫樹脂酚醛樹脂進行封裝處理，制成中空纖維膜相變保溫填料;

步驟四：將端乙烯基甲基苯基硅橡膠100份、硅微粉30份、羥基硅油2份、過氧化二異丙苯簡稱（DCP）1.5份、二月桂酸二丁基錫2份、中空纖維膜相變保溫填料50份按照一定的重量比進行混合;

步驟五：然后采用開煉機混煉4次，經過平板硫化機硫化，一段硫化溫度120℃，時間2min，二段硫化溫度140℃，時間6min，即得到所述耐高溫絕熱硅橡膠材料。

四、結語

本發(fā)明將廢舊中空纖維膜清洗后切割成0.01～1mm的微小粉體狀態(tài)，填充相變材料后采用耐高溫熱固性樹脂封裝，制成中空纖維膜相變保溫填料。將硅橡膠、補強劑、結構控制劑、交聯劑、催化劑、中空纖維膜相變保溫填料按照一定的重量比進行混合;經混煉、硫化后制得所述耐高溫絕熱硅橡膠，具有操作簡便、成本低、實用高效、綠色環(huán)保的優(yōu)點。

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作者簡介：楊錚宇（1991— ），男，漢族，云南石屏人，碩士，工程師，研究方向：電力營銷、信息化、計量方面。