一种用废旧中空纤维膜制备耐高温绝热硅橡胶的方法

摘 要：本文讲述一种耐高温绝热硅橡胶制备方法，具体涉及一种采用废旧中空纤维膜作为隔热和吸热填料制备耐高温绝热硅橡胶的方法。

关键词：耐高温;绝热;中空纤维膜;硅橡胶

一、背景技术

硅橡胶具有独特的耐高低温、耐腐蚀、耐辐射、优良的电绝缘性、防水性和耐气候性等特点，而且由其制备的多孔橡胶更具有轻质、隔热、隔音和抗冲击等优良性能，是今后绝热保温材料的一个发展热点。目前针对保温硅橡胶的研究，主要集中发泡制备泡沫硅橡胶的制备方法方面，如CN201610463521.X公开了一种硅橡胶泡沫材料及其制备方法;CN201010133816.3公开了一种硅橡胶泡沫材料的制备方法;CN201110387002.7公布了一种低热导率硅橡胶泡沫材料及其制备方法;CN201010550857.2公开了一种低密度、高开孔率硅橡胶泡沫材料的制备方法。但是目前大多数通过发泡法制备的泡沫硅橡胶孔径大小及孔径分布不可控，发泡过程随机进行，泡孔大小不一且分布不均匀，会导致绝热保温硅橡胶材料的性能不够稳定，隔热保温效果均匀性不足。

中空纤维膜在水处理过程中已得到广泛应用，目前我国每年中空纤维膜的产量都在不断增加，由于中空纤维膜的污染，每年有大量的中空纤维膜被更新淘汰，形成了大量的固体废弃物，在自然界几乎很难降解。因此，这种固体废弃物的处理是当前环境工程中亟须解决的一个问题，如果能够重复回收利用这些废旧中空纤维膜材料，则符合国家可持续发展战略的指导思想，而且能够开发性能更为优异的耐高温保温材料。中空纤维膜自身孔隙率高，孔径小，孔内空气不容易形成对流，其本体材质多采用耐高温、高强度的高性能热塑性树脂，是一种潜在的性能优良的多孔保温材料。相变材料也常被用做保温或恒温材料的填充剂，能够在外界温度变化的过程中通过相变吸收或释放一定的热量，从而实现调节温度的作用，是一种保温材料中常用的储能介质。

将相变材料填充于中空纤维膜空隙中，并采用耐高温树脂作为壁材进行封装，这样获得的保温填料不仅可以利用大量微小空隙起到保温隔热作用，还可以通过吸收或释放热量起到调节温度的作用，适合于制备的耐高温性能更为优异的绝热保温硅橡胶。

二、发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用废旧中空纤维膜制备耐高温绝热硅橡胶的方法，不仅能够实现中空纤维膜固体废料的回收再利用，也可以在中空纤维膜空隙内填充相变材料，利用封装有相变材料的废旧中空纤维中的多孔隔热性质和相变储能性质，制备新型耐高温绝热硅橡胶。硅橡胶本身具有轻质、隔热、隔音和抗冲击等优良性能，这种填充有中空纤维膜相变保温填料的耐高温绝热硅橡胶，在外界温度变化时，相变材料可通过释放或吸收能量起到调节温度的作用，大量微小空隙还能够起到良好的保温隔热效果，更适合制备绝热性能良好的耐高温材料。该工艺方法也更符合节能环保成本低、实用高效的优点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用废旧中空纤维膜制备耐高温绝热硅橡胶的方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将废旧中空纤维膜用清洗剂洗涤，再用清水漂洗，随后进行干燥处理;

步骤二：将步骤一获得的中空纤维膜切割成0.01～1mm的粉体状态;

步骤三：将液态相变材料通过熔融浸渍的方式填充于中空纤维膜较大空隙内，随后采用耐高温树脂进行封装处理，制成中空纤维膜相变保温填料;

步骤四：将硅橡胶100份，补强剂20～70份，结构控制剂1～5份，交联剂1～5份，催化剂1～5份，中空纤维膜相变保温填料40～80份按照一定的重量比进行混合;

步骤五：然后采用开炼机混炼2～5次，经过平板硫化机硫化，一段硫化温度110～130℃，时间1～3min，二段硫化温度130～170℃，时间3～10min，即得到所述耐高温绝热硅橡胶材料。

所述步骤一中的中空纤维膜为聚偏氟乙烯（CO-PVDF）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚砜（PSU）、聚醚砜（PES）的一种或多种任意混合的中空纤维膜。

所述步骤一中的清洗剂为酸水溶液、碱水溶液、络合剂水溶液、氧化剂水溶液和洗涤剂水溶液中的一种。

所述步骤三中填充的相变材料为硬脂酸、石蜡、癸酸混合十二醇中的至少一种。

所述步骤三中的封装材料为蜜胺树脂、脲醛树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯中的至少一种。

所述步驟四中的硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、端乙烯基甲基硅橡胶、端乙烯基甲基苯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、α，ω-二羟基甲基硅氧烷（又称为107硅橡胶）和α，ω-二羟基甲基苯基硅橡胶（又称为108硅橡胶）中的至少一种中的一种或多种任意混合。

所述步骤四中的补强剂为沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、硅微粉、氧化锌、氧化铁、氧化钛、蒙脱土中的一种。

所述步骤四中的结构控制剂为二苯基二羟基硅烷、六甲基二硅氮烷、羟基硅油、六甲基环三硅氮烷、八甲基环四硅氮烷、六苯基环三硅氮烷中的任一种。

所述步骤四中交联剂为含氢硅油、聚硅氮烷、过氧化二异丙苯简称（DCP）、过氧化二苯甲酰（简称BPO）、过氧化二叔丁酯（简称DTBP）和过氧化苯甲酸叔丁酯（简称TBPB）中的至少一种。

所述步骤四中催化剂为铂乙烯基硅氧烷络合物、钛络合物和二月桂酸二丁基锡中的至少一种;所述钛络合物具体可为钛酸丁酯和二甲基硅油复配。

三、具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述。

实施例1

步骤一：将废旧聚偏氟乙烯（CO-PVDF）中空纤维膜用酸水溶液洗涤，再用清水漂洗，随后进行干燥处理;

步骤二：将步骤一获得的中空纤维膜切割成0.01mm的粉体状态;

步骤三：将液态相变材料硬脂酸通过熔融浸渍的方式填充于聚偏氟乙烯（CO-PVDF）中空纤维膜较大空隙内，随后采用耐高温树脂蜜胺树脂进行封装处理，制成中空纤维膜相变保温填料;

步骤四：将甲基乙烯基硅橡胶100份、沉淀法二氧化硅20份、二苯基二羟基硅烷1份、含氢硅油1份、铂乙烯基硅氧烷络合物1份、中空纤维膜相变保温填料40份按照一定的重量比进行混合;

步骤五：然后采用开炼机混炼2次，经过平板硫化机硫化，一段硫化温度110℃，时间3min，二段硫化温度130℃，时间10min，即得到所述耐高温绝热硅橡胶材料。

本发明制备的耐高温绝热硅橡胶扯断强度为8.55MPa，拉伸率可达到599.32%，力学性能随着工作温度的升高呈现下降的趋势;耐热性能：200℃温度下可以连续使用10000～12000小时，300℃温度下可以连续使用200～350小时;邵尔A硬度为43;体积电阻率较大，具有优异的电绝缘性能;密度0.85g/cm3;具有一定的阻燃性。

实施例2

步骤一：将废旧聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜用碱水溶液洗涤，再用清水漂洗，随后进行干燥处理;

步骤二：将步骤一获得的中空纤维膜切割成0.05mm的粉体状态;

步骤三：将液态相变材料石蜡通过熔融浸渍的方式填充于聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜较大空隙内，随后采用耐高温树脂脲醛树脂进行封装处理，制成中空纤维膜相变保温填料;

步骤四：将端乙烯基甲基硅橡胶100份，气相法二氧化硅25份，六甲基二硅氮烷1.5份，聚硅氮烷1.2份，钛络合物1.5份，中空纤维膜相变保温填料45份按照一定的重量比進行混合;

步骤五：然后采用开炼机混炼3次，经过平板硫化机硫化，一段硫化温度115℃，时间2.5min，二段硫化温度135℃，时间8min，即得到所述耐高温绝热硅橡胶材料。

实施例3

步骤一：将废旧聚砜（PSU）中空纤维膜用络合剂水溶液洗涤，再用清水漂洗，随后进行干燥处理;

步骤二：将步骤一获得的中空纤维膜切割成0.1mm的粉体状态;

步骤三：将液态相变材料癸酸混合十二醇通过熔融浸渍的方式填充于聚砜（PSU）中空纤维膜较大空隙内，随后采用耐高温树脂酚醛树脂进行封装处理，制成中空纤维膜相变保温填料;

步骤四：将端乙烯基甲基苯基硅橡胶100份、硅微粉30份、羟基硅油2份、过氧化二异丙苯简称（DCP）1.5份、二月桂酸二丁基锡2份、中空纤维膜相变保温填料50份按照一定的重量比进行混合;

步骤五：然后采用开炼机混炼4次，经过平板硫化机硫化，一段硫化温度120℃，时间2min，二段硫化温度140℃，时间6min，即得到所述耐高温绝热硅橡胶材料。

四、结语

本发明将废旧中空纤维膜清洗后切割成0.01～1mm的微小粉体状态，填充相变材料后采用耐高温热固性树脂封装，制成中空纤维膜相变保温填料。将硅橡胶、补强剂、结构控制剂、交联剂、催化剂、中空纤维膜相变保温填料按照一定的重量比进行混合;经混炼、硫化后制得所述耐高温绝热硅橡胶，具有操作简便、成本低、实用高效、绿色环保的优点。

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作者简介：杨铮宇（1991— ），男，汉族，云南石屏人，硕士，工程师，研究方向：电力营销、信息化、计量方面。