一种耐高温耐酸UV保护膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及膜制造技术领域，尤其是一种耐高温耐酸UV保护膜及其制备方法。
背景技术
UV(紫外光)固化材料符合经济(Economy)、节能(Energy)、环保(Ecology)、高效(Efficiency)和多能(Enabling)等“5E”原则，具有诸多优势：①单组分，使用方便，浪费少；②固化速率快(数秒至数十秒即可完全固化)，有利于自动化生产，极大提高了生产效率；③可室温或低温固化，并且可用于不能加热固化的基材；④节省能源，UV固化的能耗比热固化树脂节约了90％；⑤节约成本，固化设备简单，占地面积小；⑥环境友好(基本上无大气污染，也无废水污染等问题)，采用低挥发性单体和齐聚物，不使用溶剂。
UV固化材料制成的保护膜常作为加工、流转、运输过程中对待保护物品的表面进行临时保护，完成临时保护后将保护膜除去。其应用广泛，所以当前技术中研究较多，比如专利号为CN201610574832.3的一种UV固化型的可降低最终粘性的保护膜及其制备方法，采用酚醛环氧型乙烯基酯树脂、反丁烯二酸、活性稀释剂、聚碳硅烷、光引发剂、阻聚剂、偶联剂、流变剂、消泡剂、颜填料制备而成，但是保护膜在追求剥离性的同时降低了膜在耐腐蚀和耐高温下的性能；又如专利号为CN201510151234.0的一种热收缩自粘性真空镀保护薄膜的制造方法，采用乙烯基聚丙烯酸酯、聚乙烯树脂、第一引发剂和抗氧剂制作而成，但是制作得到的膜结构性能低不能发挥膜在特殊情况下的保护作用；所以，研究一种耐化学腐蚀耐高温的膜极有必要。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种耐高温耐酸UV保护膜，以提高膜的高温耐受性，以质量份计，包括以下组分：不饱和聚酯树脂30-50份、二氧化硅4-5.5份、氧化钠1-1.5份、氧化钾0.1-0.3份、氧化钙0.1-0.3份、氧化钡1-3份、氧化铝0.2-0.3份、氧化锡0.1-0.3份、纳米氮化钛粉末1-3份、硝酸盐溶液5-8份、海泡石纳米纤维0.1-0.3份、聚醚多元醇0.02-0.03份、过氧化甲乙酮0.1-0.2份、钛酸酯1-3份、纳米镍钴合金0.05-0.1份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.1-0.3份。
进一步的，所述不饱和聚酯树脂为间苯型不饱和聚酯树脂。
进一步的，所述硝酸盐溶液由3％的硝酸钾溶液和3％的硝酸钡溶液按照质量比1:1混合而成。
进一步的，所述纳米镍钴合金中钴的质量分数为1.6％。
进一步的，所述纳米镍钴合金钴粒度为20-30nm。
本发明所述的耐高温耐酸UV保护膜，制备方法如下：
(1)原料烧熔：
将二氧化硅、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化铝、氧化锡混合均匀，加工成200-300目的粉末，在粉末中加入纳米氮化钛粉末混合后，放置到真空熔融炉中加热到融化，搅拌20-30min，倒入模具中浇注成玻璃棒；
(2)应力改性
将玻璃棒加热到600-650℃，保温3-5h，然后以10℃/min将温度降低至500-520℃，保温20-30min；
(3)材料纤维化
将制得的玻璃加热到1080-1090℃，拉制成玻璃纤维备用；
(4)纤维增强
将制得的玻璃纤维和硝酸盐溶液、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、纳米镍钴合金混合，在350-400℃、100-200个标准大气压下用超声处理20-30min；再将混合物置于0.1-0.2个标准大气压、50-70℃下烘干得到改性的玻璃纤维；
(5)制膜
将不饱和聚酯树脂、钛酸酯、改性玻璃纤维加热混合均匀，搅拌40-50min，再加入聚醚多元醇、过氧化甲乙酮、海泡石纳米纤维继续搅拌30-50min，将混合液倒入模具，在80-120℃下处理30-50min；将温度降低至50-60℃，用微波处理20-30s，然后将温度降低至常温，用紫外线处理35-55s。
进一步的，步骤(3)中，所述玻璃纤维细度3-4mm。
进一步的，步骤(4)中，所述超声波功率600-700W，超声波频率21-25kHz。
进一步的，步骤(5)中，所述微波处理功率300-400W。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
本发明使用二氧化硅、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化铝、氧化锡混合，再加入纳米氮化钛粉末，使得熔融态的原料粘度低，稳定性更高，制作成的玻璃棒拉丝之后，可以得到表面结构粘附好、抗性高的玻璃纤维，使得玻璃纤维原来的柱状晶体结构变成枝装晶体结构，在融合前述二氧化硅、氧化钠等组分之后，由枝装晶体变成网络状晶体结构，让玻璃纤维表面完整度更高，柔韧性更好。将玻璃纤维应力改性之后，显著增强玻璃纤维的高温性能。然后将玻璃纤维和硝酸盐溶液、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、纳米镍钴合金混合，利用纳米镍钴合金优良的表面能约束金属离子，强化玻璃纤维表面的离子交换。
本发明利用硝酸溶液中的离子运动提高纳米镍钴合金的催化活性，同时，通过制膜时的钛酸酯、改性玻璃纤维、聚醚多元醇、过氧化甲乙酮提高溶液界面张力，加强各原料之间的润湿性，使得原料间相容性更好，贴合度更高，形成致密的膜结构。
本发明经改性处理后的玻璃纤维结合强度高，可以与纳米镍钴合金、海泡石纳米纤维协同作用，形成强大的纤维合力，构建膜的力学抗性分散体系，使得高温下膜的稳定性也能得到保持，达到提高保护膜在极端环境下的工作能力。
本发明利用超声波辅助，处理混合液以去除混合液中的气泡，强化溶液中材料的接触混合，利用超声驻波场振动溶液中的钙离子，在超声波驻波场下，钙离子在声辐射力的作用下混合液向声压节或声压腹运动，使得溶液中离子碰撞，加速钙、钾、钡离子的交换平衡。强化玻璃纤维表面的钙离子和原子半径更高的钡离子和钾离子交换，提高玻璃纤维的表面强度，烘干之后形成玻璃纤维和纳米镍钴合金的混合物再与聚酯树脂、钛酸酯等组分混合结膜，利用玻璃纤维和海泡石纳米纤维的长泾比，在其表面吸附强劲与树脂成分凝结良好的基础上，再膜受力时能将应力传递到纳米纤维，利用纤维的受力形变来分散膜的整体受力，从而提高膜的力学强度，增强膜的韧性效果。
本发明通过微波的处理，利用高功率的微波作用于聚酯树脂、钛酸酯、改性玻璃纤维的带电粒子，使得膜体内部介质的极化产生强度矢量滞后的带点场，导致与电场相同的电流的产生，强化膜体原料基团吸附，加速原料间的融合胶结，再利用紫外线定型，使得膜结构构型完整，凝结迅速。高度凝结的膜，使得表面平整度高，表面晶粒约束性高，阻隔腐蚀成分的渗入，使得膜整体具有更好的耐腐蚀性。
本发明保护膜通过科学的原料调配和针对性的工艺参数控制，使得制得的膜抗冲击强度达到243.92kJ/平米以上，软化点超过173.6℃，耐9％硫酸的时间超过273.84h，耐8％氢氧化钠的时间超过124.15h，其性能优良，适用范围广。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种耐高温耐酸UV保护膜，以质量份计，包括以下组分：不饱和聚酯树脂30份、二氧化硅4份、氧化钠1份、氧化钾0.1份、氧化钙0.1份、氧化钡1份、氧化铝0.2份、氧化锡0.1份、纳米氮化钛粉末1份、硝酸盐溶液5份、海泡石纳米纤维0.1份、聚醚多元醇0.02份、过氧化甲乙酮0.1份、钛酸酯1份、纳米镍钴合金0.05份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.1份；所述不饱和聚酯树脂为间苯型不饱和聚酯树脂；所述硝酸盐溶液由3％的硝酸钾溶液和3％的硝酸钡溶液按照质量比1:1混合而成；所述纳米镍钴合金中钴的质量分数为1.6％；所述纳米镍钴合金钴粒度为20nm。
本发明所述的耐高温耐酸UV保护膜，制备方法如下：
(1)原料烧熔：
将二氧化硅、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化铝、氧化锡混合均匀，加工成200目的粉末，在粉末中加入纳米氮化钛粉末混合后，放置到真空熔融炉中加热到融化，搅拌20min，倒入模具中浇注成玻璃棒；
(2)应力改性
将玻璃棒加热到600℃，保温3h，然后以10℃/min将温度降低至500℃，保温20min；
(3)材料纤维化
将制得的玻璃加热到1080℃，拉制成玻璃纤维备用；所述玻璃纤维细度3mm。
(4)纤维增强
将制得的玻璃纤维和硝酸盐溶液、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、纳米镍钴合金混合，在350℃、100个标准大气压下用超声处理20min；再将混合物置于0.1个标准大气压、50℃下烘干得到改性的玻璃纤维；所述超声波功率600W，超声波频率21kHz；
(5)制膜
将不饱和聚酯树脂、钛酸酯、改性玻璃纤维加热混合均匀，搅拌40min，再加入聚醚多元醇、过氧化甲乙酮、海泡石纳米纤维继续搅拌30min，将混合液倒入模具，在80℃下处理30min；将温度降低至50℃，用微波处理20s，然后将温度降低至常温，用紫外线处理35s；所述微波处理功率300W。
实施例2
一种耐高温耐酸UV保护膜，以质量份计，包括以下组分：不饱和聚酯树脂50份、二氧化硅5.5份、氧化钠1.5份、氧化钾0.3份、氧化钙0.3份、氧化钡3份、氧化铝0.3份、氧化锡0.3份、纳米氮化钛粉末3份、硝酸盐溶液8份、海泡石纳米纤维0.3份、聚醚多元醇0.03份、过氧化甲乙酮0.2份、钛酸酯3份、纳米镍钴合金0.1份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.3份；所述不饱和聚酯树脂为间苯型不饱和聚酯树脂；所述硝酸盐溶液由3％的硝酸钾溶液和3％的硝酸钡溶液按照质量比1:1混合而成；所述纳米镍钴合金中钴的质量分数为1.6％；所述纳米镍钴合金钴粒度为30nm。
本发明所述的耐高温耐酸UV保护膜，制备方法如下：
(1)原料烧熔：
将二氧化硅、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化铝、氧化锡混合均匀，加工成300目的粉末，在粉末中加入纳米氮化钛粉末混合后，放置到真空熔融炉中加热到融化，搅拌30min，倒入模具中浇注成玻璃棒；
(2)应力改性
将玻璃棒加热到650℃，保温5h，然后以10℃/min将温度降低至520℃，保温30min；
(3)材料纤维化
将制得的玻璃加热到1090℃，拉制成玻璃纤维备用；所述玻璃纤维细度4mm。
(4)纤维增强
将制得的玻璃纤维和硝酸盐溶液、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、纳米镍钴合金混合，在400℃、200个标准大气压下用超声处理30min；再将混合物置于0.2个标准大气压、70℃下烘干得到改性的玻璃纤维；所述超声波功率700W，超声波频率25kHz；
(5)制膜
将不饱和聚酯树脂、钛酸酯、改性玻璃纤维加热混合均匀，搅拌50min，再加入聚醚多元醇、过氧化甲乙酮、海泡石纳米纤维继续搅拌50min，将混合液倒入模具，在120℃下处理50min；将温度降低至60℃，用微波处理30s，然后将温度降低至常温，用紫外线处理55s；所述微波处理功率400W。
实施例3
一种耐高温耐酸UV保护膜，以提高膜的高温耐受性，以质量份计，包括以下组分：不饱和聚酯树脂42份、二氧化硅4.9份、氧化钠1份、氧化钾0.3份、氧化钙0.1份、氧化钡3份、氧化铝0.2份、氧化锡0.3份、纳米氮化钛粉末1份、硝酸盐溶液8份、海泡石纳米纤维0.1份、聚醚多元醇0.03份、过氧化甲乙酮0.1份、钛酸酯3份、纳米镍钴合金0.05份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.3份。所述不饱和聚酯树脂为间苯型不饱和聚酯树脂；所述硝酸盐溶液由3％的硝酸钾溶液和3％的硝酸钡溶液按照质量比1:1混合而成；所述纳米镍钴合金中钴的质量分数为1.6％；所述纳米镍钴合金钴粒度为25nm。
本发明所述的耐高温耐酸UV保护膜，制备方法如下：
(1)原料烧熔：
将二氧化硅、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化铝、氧化锡混合均匀，加工成300目的粉末，在粉末中加入纳米氮化钛粉末混合后，放置到真空熔融炉中加热到融化，搅拌30min，倒入模具中浇注成玻璃棒；
(2)应力改性
将玻璃棒加热到600℃，保温5h，然后以10℃/min将温度降低至500℃，保温30min；
(3)材料纤维化
将制得的玻璃加热到1080℃，拉制成玻璃纤维备用；所述玻璃纤维细度4mm。
(4)纤维增强
将制得的玻璃纤维和硝酸盐溶液、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、纳米镍钴合金混合，在350℃、200个标准大气压下用超声处理20min；再将混合物置于0.2个标准大气压、50℃下烘干得到改性的玻璃纤维；所述超声波功率700W，超声波频率21kHz；
(5)制膜
将不饱和聚酯树脂、钛酸酯、改性玻璃纤维加热混合均匀，搅拌50min，再加入聚醚多元醇、过氧化甲乙酮、海泡石纳米纤维继续搅拌30min，将混合液倒入模具，在120℃下处理30min；将温度降低至60℃，用微波处理20s，然后将温度降低至常温，用紫外线处理55s；所述微波处理功率300W。
对比例设置：
试验例
检测实施例1-3和对比例1-7的保护膜的性能参数如下：
由表可以看出，本发明在抗冲击强度和耐高温耐化学腐蚀上性能优良，显著优于对比例。
