專利名稱:玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制成品橡膠壩壓板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玻璃纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料，特別是涉及一種玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制成品橡膠壩壓板。屬復(fù)合材料錨固構(gòu)件技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料是一種以聚丙烯為基體，以玻璃纖維氈增強(qiáng)，通過雙鋼帶壓機(jī)加熱加壓復(fù)合而成的一種比強(qiáng)度、比模量高，韌性好的復(fù)合材料。它可以通過改變玻璃纖維含量或者通過改變玻璃纖維氈的結(jié)構(gòu)來改變材料的性能。還可以通過在基體中增加增強(qiáng)材料來提高材料的剛性，使材料應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。但是有些應(yīng)用場合需要單向更高強(qiáng)度、更高模量的復(fù)合材料。而目前的玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料還存在這方面的不足。因此本公司對現(xiàn)有的玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料提出了許多改進(jìn)方案一、通過增加玻璃纖維氈中玻璃纖維含量和改變玻璃纖維氈的編織結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度雖有所提高，但是性能沒有隨著玻璃纖維含量的增加成比例提高。而且會帶來一系列產(chǎn)品缺陷，如浸漬不充分、導(dǎo)致材料露白、表面質(zhì)量也差、生產(chǎn)效率低、成本明顯上升等不足。
二、通過增加玻璃纖維氈中云母等礦物質(zhì)填料，雖然材料的成本下降，材料的剛性也有所提高，但是材料的抗拉強(qiáng)度明顯下降。在填充物增加時，填料與玻璃纖維接觸明顯降低了纖維與基體和填料的界面結(jié)合強(qiáng)度。導(dǎo)致玻璃纖維和填料的增強(qiáng)效果降低。在制備過程中，基體對玻璃纖維的浸漬困難也增加，而浸漬效果直接影響材料的性能，所以也未有效解決該問題。
下表是各種材料加強(qiáng)的對比性能參數(shù)
由表可以看出增加玻璃纖維含量和增加云母含量，材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度不同比例下降、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量有不同比例增加，還存在著材料露白，浸漬不充分，性能不穩(wěn)定的缺陷。
常規(guī)用玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料制作的橡膠壩錨固壓板，由聚丙烯芯層、上、下玻璃纖維氈夾層和上、下聚丙烯面層熱壓復(fù)合而成，其層狀結(jié)構(gòu)如圖1所示。其制成的壓板正面結(jié)構(gòu)如圖2所示。安裝錨固時最大變形處在壓板錨固處的自由端(即壓板的兩端)，如圖3、4所示。變形較大在1～1.5mm，所以常規(guī)錨固件存在著諸多不足。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一目的在于克服上述不足，提供一種可以滿足長度方向單向高強(qiáng)度要求，而不影響玻纖浸漬，表面質(zhì)量好的玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
本發(fā)明的第二目的在于克服上述不足，提供一種應(yīng)用這種材料設(shè)計的橡膠壩錨固件用壓板，以達(dá)到錨固件自由端變形小。
本發(fā)明的第一目的是這樣實現(xiàn)的一種玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，它是以聚丙烯為基體，以單向編織物和玻璃纖維氈增強(qiáng)，通過壓機(jī)加熱加壓復(fù)合而成，材料中各組份的重量百分比為聚丙烯基體50～70％，編織物10～25％，玻璃纖維氈20～25％，其中所說的基體主要由以下重量百分比的原料組成聚丙烯90～94％、馬來酸酐接枝聚丙烯5～10％和低分子聚丙烯蠟0.5～1.5％，再添加適量的抗氧劑；所說的編織物是玻璃纖維編織物，或者是碳纖維編織物，或者是玄武巖纖維編織物，它是由長度方向的纖維束與寬度方向的纖維絲混編而成的網(wǎng)格狀編織物；所說的玻璃纖維氈為連續(xù)無規(guī)玻璃纖維束氈或者長無規(guī)單絲玻璃纖維氈；所說的玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料層狀結(jié)構(gòu)為聚丙烯芯層、芯層上下依次分別有玻璃纖維氈夾層、編織物夾層以及聚丙烯表層；通過反復(fù)試驗，由編織物單向增強(qiáng)的復(fù)合材料，在單向性能指標(biāo)上與增加玻璃纖維含量或者增加云母填料增強(qiáng)比較，得到更顯著，更優(yōu)良的性能。具體請見下表
由表可以看出由編織物增強(qiáng)的材料，單向強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和模量有很大程度提高，因為編織物是網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，不影響浸漬，結(jié)構(gòu)均勻，性能穩(wěn)定，符合單向要求高強(qiáng)度的產(chǎn)品。
本發(fā)明的第二目的是這樣實現(xiàn)的一種由玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料制成的橡膠壩錨固件用壓板，所述壓板的兩端設(shè)計成半螺栓孔狀結(jié)構(gòu)。
采用本發(fā)明的材料通過設(shè)計成合理的結(jié)構(gòu)，制成的橡膠壩錨固壓板，不同的是錨固結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，最大危險截面處作了局部增強(qiáng)，產(chǎn)品長度作了相應(yīng)的調(diào)整。其它結(jié)構(gòu)和常規(guī)壓板的結(jié)構(gòu)相類似。
經(jīng)過反復(fù)試驗，這種錨固結(jié)構(gòu)的特點比相同型號的錨固壓板變形小，重量輕，單位產(chǎn)品長度為1396mm或者1496mm，安裝方便，在壓板與壓板聯(lián)接處采用專用墊圈，防止壓板錨固失效。除了上述優(yōu)點外，還具有耐腐蝕，維護(hù)成本低，與橡膠錨固不會損傷橡膠袋，延長橡膠使用壽命等優(yōu)點。
圖1為以往玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為以往橡膠壩錨固壓板正面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2的A-A剖示圖。
圖4為圖3的I放大圖。
圖5為本發(fā)明采用的編織物結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明橡膠壩壓板立體圖。
圖8為本發(fā)明橡膠壩壓板正面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為圖8的B-B示意圖。
圖10為圖9的II放大圖。
圖中纖維束1、纖維絲2、聚丙烯芯層3、玻璃纖維氈夾層4、編織物夾層5、聚丙烯表層6、半螺栓孔7、墊圈8、錨固壓板9、橡膠壩袋10、混凝土11。
具體實施方式本發(fā)明為一種玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，它是以聚丙烯為基體，以一種經(jīng)表面處理過的長度方向單向編織物和玻璃纖維氈增強(qiáng)，通過壓機(jī)加熱加壓復(fù)合而成，材料中各組份的重量百分比為聚丙烯基體50～70％，編織物10～25％，玻璃纖維氈20～25％，其中所說的基體主要由以下重量百分比的原料組成聚丙烯90～94％、馬來酸酐接枝聚丙烯5～10％和低分子聚丙烯蠟0.5～1.5％，其中馬來酸酐接枝聚丙烯為基體和玻璃纖維的界面相容劑，再添加適量的抗氧劑；所說的編織物是玻璃纖維編織物，或者是碳纖維編織物，或者是玄武巖纖維編織物，它是由長度方向的纖維束1與寬度方向的纖維絲2混編而成的網(wǎng)格狀編織物，如圖5；所說的玻璃纖維氈為連續(xù)無規(guī)玻璃纖維束氈或者長無規(guī)單絲玻璃纖維氈，纖維束氈比單絲氈具有更佳的增強(qiáng)效果，玻璃纖維表面與聚丙烯樹脂相容是經(jīng)浸潤劑浸潤處理；所說的玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料層狀結(jié)構(gòu)為聚丙烯芯層3、芯層上下依次分別有玻璃纖維氈夾層4、編織物夾層5以及聚丙烯表層6，如圖6。
所說的編織物夾層還可以有單層和多層。
所說的織物增強(qiáng)的復(fù)合材料通過模壓成型工藝可制成各種所需的產(chǎn)品，這種模壓工藝已經(jīng)較成熟，這里不再敘述，但在使用這種材料模壓產(chǎn)品時，應(yīng)注意編織物的方向，產(chǎn)品所需較高強(qiáng)度要求的方向應(yīng)與單向織物增強(qiáng)的方向一致，這樣可以得到單向性能較高的產(chǎn)品，制成產(chǎn)品幾何尺寸穩(wěn)定，防止翹曲，因為增強(qiáng)物是網(wǎng)格結(jié)構(gòu)編織物，所以浸漬較好，性能也穩(wěn)定，所以可以制成性能較高的結(jié)構(gòu)件，通過模壓成型工藝制成的橡膠壩錨固壓板，汽車保險杠，可以滿足客戶要求。
使用上述復(fù)合材料模壓橡膠壩錨固件用壓板時，應(yīng)注意編織物的方向，產(chǎn)品所需較高強(qiáng)度要求的方向應(yīng)與單向織物增強(qiáng)的方向一致，這樣可以得到單向性能較高的壓板產(chǎn)品，制成產(chǎn)品幾何尺寸穩(wěn)定，防止翹曲。另外，為了減少橡膠壩錨固壓板自由端的變形量，本發(fā)明將橡膠壩錨固壓板兩端自由端設(shè)計成半螺栓孔7狀結(jié)構(gòu)。
新設(shè)計的聯(lián)接結(jié)構(gòu)如圖7、8、9、10所示，最大變形處是在錨固的中間截面處，通過實踐證明中間截面處的變形通常情況是自由端變形的二分之一，所以該新型的結(jié)構(gòu)變形小。
這種材料所制備錨固壓板重量輕，密度是1.2g/cm3，為了提高工作效率，又不影響產(chǎn)品的加工，把錨固件設(shè)計成單位長度尺寸為1396mm，螺栓孔距為200mm(或者設(shè)計成長度為1496mm，螺栓孔距為250mm)，孔間距根據(jù)壩高來決定。這種長度較合理，重量在5.8kg左右，搬運和安裝較輕便，降低勞動強(qiáng)度，還可降低運輸成本。
案例1壩高為2m～3m，復(fù)合材料錨固件長度為1396mm，采用M24螺栓，錨固間距為200mm，厚度為40mm，寬度為120mm，重量為5.8kg/付，錨固處經(jīng)過模擬錨固試驗，錨固力矩為500N/m，試驗結(jié)果為最大變形處在錨固中間截面處如圖10所示，最大變形為0.8mm。
案例2壩高為2m以下的復(fù)合材料錨固件長度尺寸為1496mm，采用M22螺栓，錨固間距為250mm，厚度為36mm，寬度為115mm，重量為6.4kg/付，經(jīng)過模擬錨固試驗，錨固力矩為500N/m，試驗結(jié)果為最大變形處為0.95mm。
權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，它是以聚丙烯為基體，以單向編織物和玻璃纖維氈增強(qiáng)，通過壓機(jī)加熱加壓復(fù)合而成，材料中各組份的重量百分比為聚丙烯基體50～70％，編織物10～25％，玻璃纖維氈20～25％，其中所說的基體主要由以下重量百分比的原料組成聚丙烯90～94％、馬來酸酐接枝聚丙烯5～10％和低分子聚丙烯蠟0.5～1.5％，再添加適量的抗氧劑；所說的編織物是玻璃纖維編織物，或者是碳纖維編織物，或者是玄武巖纖維編織物，它是由長度方向的纖維束與寬度方向的纖維絲混編而成的網(wǎng)格狀編織物；所說的玻璃纖維氈為連續(xù)無規(guī)玻璃纖維束氈或者長無規(guī)單絲玻璃纖維氈；所說的玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料層狀結(jié)構(gòu)為聚丙烯芯層、芯層上下依次分別有玻璃纖維氈夾層、編織物夾層以及聚丙烯表層。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所說的編織物夾層有單層或多層。
3.一種由權(quán)利要求
1所述的玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料制成的橡膠壩錨固件用壓板，其特征在于所述壓板的兩端設(shè)計成半螺栓孔狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的一種由玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料制成的橡膠壩錨固件用壓板，其特征在于在壓板與壓板聯(lián)接處采用墊圈固定。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，它是以聚丙烯為基體，以單向編織物和玻璃纖維氈增強(qiáng)，通過壓機(jī)加熱加壓復(fù)合而成，材料中聚丙烯基體50～70％，編織物10～25％，玻璃纖維氈20～25％，基體由以下原料組成聚丙烯90～94％、馬來酸酐接枝聚丙烯5～10％和低分子聚丙烯蠟0.5～1.5％；編織物是玻璃纖維或碳纖維編織物，或者是玄武巖纖維編織物，它是由長度方向的纖維束與寬度方向的纖維絲混編而成的網(wǎng)格狀編織物；玻璃纖維氈為連續(xù)無規(guī)玻璃纖維束氈或者長無規(guī)單絲玻璃纖維氈；玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料層狀結(jié)構(gòu)為聚丙烯芯層、芯層上下依次分別有玻璃纖維氈夾層、編織物夾層以及聚丙烯表層。本發(fā)明復(fù)合材料可以滿足長度方向單向高強(qiáng)度和橡膠錨固要求，壓板自由端變形小。
文檔編號B29C70/10GK1995125SQ200610166421
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月21日
發(fā)明者胡海軍, 張廣平, 徐國權(quán), 張振興, 丁正興, 劉興 申請人:江蘇雙良復(fù)合材料有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan