一种复合材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

我国涉汞行业众多，如化学工业，电器工业，冶金铸造，医疗行业，军事工业等行业。我国有数百万工人从事涉汞行业，且车间工人在高汞行业车间中生产、搬运相应产品时，如电器工业中的温度计、气压计、荧光灯、蓄电池等，车间工人及其衣物会不可避免地直接接触到汞，如搬运水银温度计过程中水银温度计发生破碎使得这部分汞直接通过皮肤进入人体，对车间工人身体造成巨大的伤害。

因此，迫切需要研发可防止液态汞及汞蒸气直接接触或再挥发进入人体皮肤的复合材料，将该复合材料应用于高汞车间工人的工作服中，可极大程度地保障高汞车间工人身体健康。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明目的之一在于提供一种复合材料及其制备方法。

本发明拟基于se与hg的超强亲和力，发明了一种以可吸附和去除液态汞和汞蒸气的纳米硒复合材料层为核心的复合材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种复合材料，其特征在于：所述复合材料自上而下依次由阻隔层、纳米硒复合材料层、吸水层、接触层复合而成；所述的阻隔层为橡胶塑料类防水材料；所述纳米硒复合材料层为纳米级复合物，以各成分质量占总质量的百分比计为：纳米级活性炭70-90％；纳米硒5-10％；热熔性粘合剂5-20％；所述吸水层材质为纤维素系吸水材料；所述接触层材质为棉布、无纺布、麻布中的任意一种。

进一步，本发明所述阻隔层为pvc、ptee或fep中的任意一种；所述阻隔层厚度范围为0.5-1.5mm。

进一步，本发明所述纳米级活性炭比表面积为500-1500m²/g。

进一步，所述纳米硒粒径为20-60nm。

进一步，所述的热熔性粘合剂为聚氨酯、聚苯乙烯或聚丙烯酸酯。

进一步，所述纳米硒复合材料层厚度为0.5-1.5mm。

再进一步，所述纳米硒复合材料层具体按照如下方法进行制备：向所述的纳米级活性炭中加入纳米硒和热熔性粘合剂，在100-200℃温度条件下混合10-20min，挤出涂布成膜涂布成膜、冷却、复合、收卷工艺制得纳米硒复合材料层。

进一步，本发明所述吸水层材质为十字型中空涤纶纤维；所述吸水层厚度为0.5-1.5mm。

进一步，所述接触层厚度为0.5-1.5mm。

本发明的目的之二在于所述的复合材料用于制造涉汞行业工人使用的防汞工作服。

与现有技术相比，本发明有益效果主要体现在：

(1)该方法是国内外首次将以纳米硒和纳米级活性炭为核心的纳米硒复合材料层用于制造可供涉汞行业工人使用的工作服的复合材料，可有效防止液态汞以及汞蒸气通过直接接触涉汞行业工人皮肤或在衣物上再挥发进入人体，该方法具有更加高效、更加环保的优点；

(2)目前市场上尚无专门供涉汞行业工人使用的可防汞工作服，可保障高汞车间工人身体健康，该发明具有巨大的社会和经济效益。

附图说明

图1本发明所述复合材料的剖面图；图1中1-阻隔层，2-纳米硒复合材料层，3-吸水层，4-接触层。

图2本发明实施例中复合材料除汞性能检测装置；图2中1-含汞蒸气20000ng/m³的储存罐，2-复合材料，3-长方形管道，4-测汞仪，5-缓冲瓶，6-盛有质量浓度为0.05％的高锰酸钾溶液的吸收瓶。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

本发明利用自制的检测装置为所述复合材料进行性能测定，所述的自制的检测装置由含汞蒸气20000ng/m³的储存罐1，两端为螺旋可拆卸式连接的管道的中间壁上含有四个挂钩的的长方体管道3，悬挂于所述的长方体管道3内的四边的中间各有钩挂件的复合材料2，测汞仪4，缓冲瓶5和盛有高锰酸钾溶液的吸收瓶6组成；所述的填充复合材料的长方体管道3入口端与含汞蒸气的储存罐1连接，填充复合材料的长方体管道3出口端分别与测汞仪4和尾气处理装置连接；所述的填充复合材料的阻隔层靠近所述的长方体管道3的入口端，所述的接触层靠近所述的长方体管道3的出口端，所述的测汞仪4(lumessra915+)可实时监测并记录不同时刻所述处理长方体管道3出口处汞蒸气浓度，并通过盛有高锰酸钾溶液的吸收瓶6吸收经复合材料吸附拦截后剩余的汞蒸气。

实施例1

本发明为一种复合材料，该复合材料自上而下依次由阻隔层、纳米硒复合材料层、吸水层、接触层复合而成；

阻隔层材质为pvc，厚度为0.5mm；纳米硒复合材料层各成分质量占总质量的百分比为：纳米级活性炭70％；纳米硒10％；热熔性粘合剂20％，其中所述的热熔性粘合剂为聚氨酯。在200℃温度条件下，在比表面积为500m²/g的纳米级活性炭中加入粒径为20nm的纳米硒和粘合剂后搅拌混合10min，充分混合后经涂布成膜、冷却、复合、收卷工艺得到厚度为1.5mm的纳米硒复合材料层；吸水层材质为十字型中空涤纶纤维，厚度为0.5mm；接触层材质为棉布，厚度为0.5mm。

本发明所述复合材料中的四层结构之间通过针刺依次复合而成。具体检测方式及除汞性能评估

打开汞蒸气初始浓度为20000ng/m³含汞蒸气的储存罐1的阀门，调节测汞仪4的气体进入流量为1l/min，用测汞仪每隔1s时间持续测量直至浓度不再发生变化，实验过程取10min时间内处理长度为2cm，横截面尺寸为1.5cm×1cm的长方体管道3出口处汞蒸气浓度的变化情况，获得汞蒸气浓度随时间变化曲线l，用microcalorigin8.0软件积分计算曲线所包围的面积sl，该面积即为10min内长方体管道内减少的汞蒸气含量，其中复合材料的尺寸为1.5cm×1cm。

将复合材料的面积记为s，可以得到以下公式：

复合材料吸附的汞蒸气含量mhg＝20000*600/60/1000-sl/60/1000ng单位面积1m²复合材料吸附的汞蒸气含量mhg＝{20000*600/60/1000-sl*10/60/1000}/sng/m²

汞去除率(％)＝(20000-加入复合材料后的汞蒸气的浓度)/20000

结果表明在室温条件下，经实验测得单位面积复合材料吸附的汞蒸气含量分别为8.0×10^-4g/cm²，汞去除率为98.91％，长方形管道出口处汞蒸气浓度为21.8ng/m^3，，该复合材料具有高效去除汞蒸气的效果。

实施例2

本发明为一种复合材料，该复合材料自上而下依次由阻隔层、纳米硒复合材料层、吸水层、接触层复合而成；

阻隔层材质为ptee，厚度为1mm；纳米硒复合材料层各成分质量占总质量的百分比为：纳米级活性炭80％；纳米硒10％；热熔性粘合剂10％，其中所述的热熔性粘合剂为聚苯乙烯。在150℃温度条件下，在比表面积为1000m²/g纳米级活性炭中加入粒径为40nm的纳米硒和粘合剂搅拌混合15min，充分混合后经涂布成膜、冷却、复合、收卷工艺得到厚度为1mm的纳米硒复合材料层；吸水层材质为十字型中空涤纶纤维，厚度为1mm；接触层材质为无纺布，厚度为1mm。

本发明所复合材料中的四层结构之间通过针刺依次复合而成。具体检测方式及除汞性能评估

打开汞蒸气初始浓度为20000ng/m³含汞蒸气的储存罐1的阀门，调节测汞仪4的气体进入流量为1l/min，用测汞仪每隔1s时间持续测量直至浓度不再发生变化，实验过程取10min时间内处理长度为2cm，横截面尺寸为1.5cm×1cm的长方体管道3出口处汞蒸气浓度的变化情况，获得汞蒸气浓度随时间变化曲线l，用microcalorigin8.0软件积分计算曲线所包围的面积sl，该面积即为10min内长方体管道内减少的汞蒸气含量，其中复合材料的尺寸为1.5cm×1cm。

将复合材料的面积记为s，可以得到以下公式：

复合材料吸附的汞蒸气含量mhg＝20000*600/60/1000-sl/60/1000ng单位面积1m²复合材料吸附的汞蒸气含量mhg＝{20000*600/60/1000-sl*10/60/1000}/sng/m²

汞去除率(％)＝(20000-加入复合材料后的汞蒸气的浓度)/20000

结果表明在室温条件下，经实验测得单位面积复合材料吸附的汞蒸气含量分别为10.0×10^-4g/cm²，汞去除率为99.23％，长方形管道出口处汞蒸气浓度为15.4ng/m^3,，该复合材料具有高效去除汞蒸气的效果。

实施例3

本发明为一种复合材料，该复合材料自上而下依次由阻隔层、纳米硒复合材料层、吸水层、接触层复合而成；

阻隔层材质为fep，厚度为1.5mm；纳米硒复合材料层各成分质量占总质量的百分比为：纳米级活性炭90％；纳米硒5％；热熔性粘合剂5％，其中所述的热熔性粘合剂为聚丙烯酸酯。在100℃温度条件下，在比表面积为1500m²/g纳米级活性炭中加入粒径为60nm的纳米硒和粘合剂搅拌混合20min，充分混合后经涂布成膜、冷却、复合、收卷工艺得到厚度为0.5mm的纳米硒复合材料层；吸水层材质为十字型中空涤纶纤维，厚度为1.5mm；接触层材质为麻布，厚度为1.5mm。

本发明所述用复合材料中的四层结构之间通过针刺依次复合而成。

具体检测方式及除汞性能评估

打开汞蒸气初始浓度为20000ng/m³含汞蒸气的储存罐1的阀门，调节测汞仪4的气体进入流量为1l/min，用测汞仪每隔1s时间持续测量直至浓度不再发生变化，实验过程取10min时间内处理长度为2cm，横截面尺寸为1.5cm×1cm的长方体管道3出口处汞蒸气浓度的变化情况，获得汞蒸气浓度随时间变化曲线l，用microcalorigin8.0软件积分计算曲线所包围的面积sl，该面积即为10min内长方体管道内减少的汞蒸气含量，其中复合材料的尺寸为1.5cm×1cm。

将复合材料的面积记为s，可以得到以下公式：

复合材料吸附的汞蒸气含量mhg＝20000*600/60/1000-sl/60/1000ng单位面积1m²复合材料吸附的汞蒸气含量mhg＝{20000*600/60/1000-sl*10/60/1000}/sng/m²

汞去除率(％)＝(20000-加入复合材料后的汞蒸气的浓度)/20000

结果表明在室温条件下，经实验测得单位面积复合材料吸附的汞蒸气含量分别为12.0×10^-4g/cm²，汞去除率为99.59％，长方形管道出口处汞蒸气浓度为8.2ng/m^3,，该复合材料具有高效去除汞蒸气的效果。