一种爆炸防护膜及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及防爆材料领域，具体是涉及一种爆炸防护膜及其制作方法，该膜可用于重要建筑和基础设施的防护。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]以建筑和基础设施为例，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。
[0004]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】
[0005]有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种爆炸防护膜，本发明的第二个目的是提供上述爆炸防护膜的制作方法。
[0006]本发明的第一个目的通过以下技术方案予以实现:
[0007]—种爆炸防护膜，包含依次叠加的超高分子量聚乙烯膜、含多壁碳纳米管的聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜和ABS膜。
[0008]优选地，所述超高分子量聚乙烯膜的厚度为1.0-2.0mm，所述含多壁碳纳米管的聚丙烯膜的厚度为1.5-2.2mm，所述聚四氟乙烯膜的厚度为0.5mm，所述ABS膜的厚度为0.9mm。
[0009]本发明的第二个目的通过以下技术方案予以实现:
[0010]—种爆炸防护膜的制作方法，采用粘胶剂将超高分子量聚乙烯膜、含多壁碳纳米管的聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜和ABS膜依次叠加，经常温加压粘结成型。
[0011]优选地，所述含多壁碳纳米管的聚丙烯膜通过以下方法制作:
[0012](I)在室温下，向90-130份水中加入2-3.5份硅烷偶联剂，搅拌至完全溶解;然后再加入9-14份多壁碳纳米管，超声分散60min后，搅拌3.5h，再升温至55_57°C，搅拌24_32h;过滤后将多壁碳纳米管在600r/min的转速离心20min，再将多壁碳纳米管在80°C下真空干燥30h后待用；
[0013](2)将40-60份聚丙烯、3.5-5.5份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、2-3份填料和上述步骤(I)制备好的多壁碳纳米管装入高速混合机中，在350-400r/min转速下分散1-2h后，升温至105-110°C，再加入2.5-4.5份增溶剂，在500_550r/min转速下分散15_20min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到45°C时放料，得到初混料；
[0014](3)初混料置于温度为175-190°C、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；
[0015](4)混炼料采用平板硫化机在180-190°C、15_20MPa下热压成型6_8h，制备得到含多壁碳纳米管的聚丙烯膜。
[0016]更优选地，多壁碳纳米管在使用前进行活化处理，活化步骤为:
[0017]在两个相同的IL尼龙罐中各装入16颗直径为8mm的不锈钢球和多壁碳纳米管800g，再分别滴加50ml无水乙醇，并用尼龙盖密封;将两个球磨罐对称地放入行星式球磨机中，在转速为350r/min、每30分钟自动转换旋转方向的条件下球磨56h;然后将碳纳米管在pH为10，浓度为30wt %的0?-10的水溶液中超声5h，过滤，用流水洗净，反复2次后，浸入3M的HCl溶液中，超声12h，过滤，用流水洗净，干燥;最后在体积比为1:1的浓硫酸和浓硝酸中超声48h后，回流24h，离心并用流水洗净，在80°C下真空干燥24h后，得到活化的多壁碳纳米管。
[0018]优选地，所述的增溶剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
[0019 ]优选地，所述的填料为针状硅灰石，填料的粒径为1-30μπι。
[0020]优选地，所述的硅烷偶联剂为美国联碳公司牌号为Α-151硅烷偶联剂。
[0021 ] 优选地，所述室温为15_35°C。
[0022]优选地，所述常温为20_35°C。
[0023]优选地，所述加压成型的压力为2-3.5MPa，加压时间为48_60h。
[0024]本发明由于采用不同化学成分、结构和厚度比的多层膜，并利用聚合物交联体系和无机/有机协同增效体系，爆炸防护膜具有优异的机械性能、抗老化性能和热稳定性。本发明采用的碳纳米管是一种“超级纳米纤维”，是目前可制备出的具有最高比强度的材料。力学性能优异，具有极高的强度、模量和韧性，其抗拉强度可达50-200GPa，碳纳米管弹性模量可达lTPa。本发明的爆炸防护膜具有高韧性和高强度，能对爆炸产生的冲击波和弹(碎)片的能量进行有效吸收与耗散。以厚度为5.7mm的爆炸防护膜为例，按GB 17840-1999，79式7.62mm轻型冲锋枪1m射击测试，该爆炸防护膜的防弹性能达到F79级；同时，按GJB 430-2002《军用防弹衣安全技术性能要求》，模拟破片重量1.lg、口径5.385mm，对该爆炸防护膜进行防破片等级测试，其防破片性能V50 = 705m/s，达到IV级。
[0025]本发明爆炸防护膜可采用压敏胶方便地安装在各类重要建筑和基础设施的内表面和外表面，能够对由爆炸产生的砖石、金属、玻璃和混凝土等材质的高速碎片进行有效防护。同时，该爆炸防护膜还具有成本较低、重量较轻、易于运输的优势，在重要建筑和基础设施的爆炸防护领域具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0026]图1为本发明爆炸防护膜结构示意图。
[0027]附图标记:
[0028]超高分子量聚乙烯膜I，含多壁碳纳米管的聚丙烯膜2，
[0029]聚四氟乙烯膜3，ABS膜4。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本发明采用粘胶剂将超高分子量聚乙烯膜1、含多壁碳纳米管的聚丙烯膜2、聚四氟乙烯膜3和ABS膜4依次叠加，经常温加压粘结成型，得到一种可用于重要建筑和基础设施防护的爆炸防护膜。
[0031 ]本发明中使用的各原材料的主要指标如下:
[0032]所述的聚丙烯树脂的主要指标:密度:1.12g/cm3;压痕硬度:125Mpa;熔体流动速率:68/101^11(230°(3，2.161^);拉伸强度:1051^^;弯曲强度:1451^^;1200冲击强度:101/111(23°Cl/4〃厚)；热变形温度:162°C(0.45Mpa，未退火)。
[0033]所述的多壁碳纳米管为市售，其体积含量为95_98vol%，直径20_40nm。
[0034]所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的主要指标:熔体流动速率:5.0g/10min(200°C ,5kg)；密度:1.01g/cm3；洛氏硬度:10 ；拉伸强度:18Mpa；断裂伸长率:250% ;弯曲强度:2IMpa;热变形温度:60°C( 1.8Mpa，未退火)。
[0035]所述的超高分子量聚乙烯膜为市售，厚度为1.0-2.0mm，并含1.2%的溴化环氧树脂阻燃剂。该膜主要指标:密度:0.95g/cm3;洛氏硬度:40;拉伸断裂强度:32Mpa;断裂伸长率:320 % ;热变形温度:85°C。
[0036]所述的聚四氟乙烯膜为市售，厚度为0.5mm。该聚四氟乙烯膜的主要指标:密度:
2.lg/cm3;洛氏硬度:60;断裂伸长率:105%;拉伸强度:112Mpa;热变形温度:121°C。
[0037]所述的AB