[发明专利]一种爆炸保护膜及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及防爆材料领域，具体是涉及一种爆炸保护膜及其制作方法，该膜可用于重要建筑和基础设施的防护。

背景技术

目前，除军事安全领域的传统防爆外，非传统安全领域的爆恐袭击，以及由各类石油化工原料、粉体烟尘、民用燃气、车辆撞击等等产生的意外爆炸事故频发，造成巨大人身和财产损失。

以基础设施和建筑为例，它们通常采用成本较低的普通建筑材料建成。爆炸发生后，这些建筑和设施的普通建材，如砖石、金属、玻璃、混凝土等在巨大冲击波的作用下会瞬间产生大量碎片，从而对建筑物内部的人员和装备造成致命伤害。传统方法上，如果要对这些建筑和基础设施进行防爆处理，必须采用价格昂贵的特殊材料，如高耐冲击玻璃，以及高强度、高韧性钢筋混凝土等，以提高其抗冲击性能。但是，这会大大增加建筑物的整体重量和建造成本，而且建造时间也将延长。

因此，对于重要建筑和基础设施的防护，亟需成本较低、重量较轻、易于运输且便于安装的防爆材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种爆炸保护膜，本发明的第二个目的是提供上述爆炸保护膜的制作方法。

本发明的第一个目的通过以下技术方案予以实现：

一种爆炸保护膜，包含依次叠加的高抗冲聚苯乙烯膜、含氧化石墨烯的聚丙烯膜与玻璃纤维增强聚碳酸酯膜。

优选地，所述玻璃纤维增强聚碳酸酯膜的厚度为1.2-2.0mm，所述高抗冲聚苯乙烯膜的厚度为0.75-1.5mm，所述含氧化石墨烯的聚丙烯膜的厚度为1.5-2.5mm。

本发明的第二个目的通过以下技术方案予以实现：

一种爆炸保护膜的制作方法，采用粘胶剂将高抗冲聚苯乙烯膜、含氧化石墨烯的聚丙烯膜与玻璃纤维增强聚碳酸酯膜依次叠加，经常温加压粘结成型。

优选地，所述含氧化石墨烯的聚丙烯膜采用如下方法制作：

(1)在室温下，向100-150份水中加入2.5-4份硅烷偶联剂，搅拌至完全溶解；然后加入8-12份氧化石墨烯，超声分散30min后，搅拌2h，再升温至55-57℃，搅拌24-32h后，将水减压蒸除，再将氧化石墨烯在50℃下真空干燥24小时后待用；

(2)将42-65份等规聚丙烯、4-6份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、5-7份填料和上述步骤(1)备好的氧化石墨烯装入高速混合机中，在300-350r/min转速下分散1.5-2.5h后，升温至110-115℃，再加入2-4份增溶剂，在450-550r/min转速下分散10-15min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到45℃时放料，得到初混料；

(3)将初混料置于温度为175-190℃、转速为60-85r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5-1h后挤出，得到混炼料；

(4)采用平板硫化机，将混炼料在180-190℃、15-20MPa下热压成型5-7h，制备得到含氧化石墨烯的聚丙烯膜。所述含氧化石墨烯的聚丙烯膜的厚度为1.5-2.5mm。

优选地，氧化石墨烯在使用前需要处理为粉末，步骤如下：

在3-4℃下的140L浓硫酸中，加入200目的天然鳞片石墨11.5Kg，并控制温度3-4℃搅拌6h后，同时加入5Kg五氧化二磷和5.5Kg过硫酸钾，升温至22-24℃搅拌12h后，升温至50-52℃继续搅拌48h；然后在1.5h内缓慢加入520L水并搅拌5h，再在2h内缓慢加入28L双氧水，继续搅拌12h，得到亮黄色颗粒物的悬浊液；将亮黄色颗粒物滤出并用水洗净后，在70℃下真空干燥24h，得到氧化石墨烯粉末。

优选地，所述的硅烷偶联剂为美国联碳公司牌号为A-171硅烷偶联剂。

优选地，所述的增溶剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

优选地，所述的填料为轻质碳酸钙，填料的粒径为1-50μm。

优选地，所述室温为15-35℃。

优选地，所述常温为20-35℃。

优选地，所述加压成型的压力为1.5-3MPa，加压时间为24-30h。

本发明由于采用聚合物交联体系和无机/有机协同增效体系，特别是采用了超级碳素纳米材料石墨烯，使爆炸保护膜具有优异的机械性能、抗老化性能和热稳定性。研究表明，石墨烯的杨氏模量高达1100GPa，断裂强度高达125GPa，是钢的200倍，硬度高于金刚石，是迄今发现的最强的材料；同时，石墨烯材料也具有相当的韧性，其碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子晶面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。