一種電纜警示柱用複合材料及其製備方法與流程
2023-09-21 09:19:05
本發明屬於複合材料
技術領域：
，具體涉及一種電纜警示柱用複合材料及其製備方法。
背景技術：
：警示柱，是一種用於警示地下管線的標識產品，能夠清楚的標明管線的鋪設方向。警示柱被廣泛用於電力、通信、燃氣、自來水等管線路徑指示標誌，以提供給道路使用者以確切的道路地形交通信息，使道路安全暢通，減少施工事故而導致的挖斷地下電纜、光纜、石油管道等，是一種不可缺少的交通安全警示設施。現有的警示柱材質主要有塑鋼和玻璃鋼兩種。塑鋼警示柱是利用塑鋼型材（pvc型材）精製而成，該材料具有優異的剛性、彈性、耐腐蝕性和抗老化性，加工方便；但塑鋼型材只能做成白色，使用範圍有限。玻璃鋼複合材料警示柱是採用玻璃纖維及其製品作為增強材料、以合成樹脂作基體材料精製而成，該類警示柱具有比重輕、抗腐蝕、密封性能好、絕緣性好等特點，能夠滿足室外工程項目中各種劣質環境和場所的需要。現有的玻璃鋼警示柱在經太陽輻射、高溫、潮溼空氣等環境影響後，玻璃鋼表面樹脂會發生脫落，露出白絲、導致失重；同時紫外線照射還會使活性物質降解、氧化，導致玻璃鋼顏色變黃。因此，亟需研發出一種耐候性優異、熱變形率低的電纜警示柱用複合材料。技術實現要素：本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種電纜警示柱用複合材料及其製備方法，該複合材料具有優異的力學性能和耐熱性能，而且不易變黃。技術方案：一種電纜警示柱用複合材料，原料以重量份計包括：矽烷偶聯劑0.5-2份，納米zno2-6份，卵磷脂0.1-0.5份，聚碳酸酯二元醇10-20份，4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷2-5份，二甲基甲醯胺1-3份，1,4-丁二醇0.7-2份，環氧樹脂2-5份，玻璃纖維10-20份，1,2-聚丁二烯1-4份，氯化聚丙烯0.5-1.2份，山梨糖醇0.2-0.7份，磷酸三丁酯0.3-1.2份，椰油酸二乙醇醯胺2-6份。所述矽烷偶聯劑是矽烷偶聯劑kh-550、kh-560、kh-570、a-171、kh-792或kh-602中的一種。所述環氧樹脂是經過共混法sio2改性得到的。還包括碳酸氫鈉0.2-0.8份。上述電纜警示柱用複合材料的製備方法，包括以下步驟：第1步，在攪拌條件下將矽烷偶聯劑、納米zno、卵磷脂依次加至甲苯中，超聲，30-40℃靜置12-15h，離心，用乙醇洗滌沉澱物，得到改性zno；第2步，將聚碳酸酯二元醇、改性zno混合，110-120℃真空脫水2-4h，降溫至50-60℃，加入4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷，升溫至80-90℃反應3-5h，降溫至50-60℃，加入二甲基甲醯胺、1,4-丁二醇，80-90℃反應1-2h，冷卻，烘乾、粉碎，得到改性聚氨酯；第3步，將改性聚氨酯、環氧樹脂、玻璃纖維、1,2-聚丁二烯、氯化聚丙烯、山梨糖醇、磷酸三丁酯、椰油酸二乙醇醯胺混合，將混合物依次經熔融、紡絲、冷卻成型、拉伸和熱定型製備得到複合材料。第3步中紡絲速度為800-2000m/min。第3步中拉伸條件為：熱盤溫度為80-90℃，熱板溫度為120-140℃，拉伸倍率為3.0-4.0倍，牽伸速率為90-130m/min。第3步中還需要加入碳酸氫鈉0.2-0.8份。有益效果本發明的複合材料具有優異的力學性能和耐熱性能，而且不易變黃，可廣泛用於各類電纜警示柱。具體實施方式實施例1一種電纜警示柱用複合材料，原料以重量份計包括：矽烷偶聯劑kh-5500.5份，納米zno2份，卵磷脂0.1份，聚碳酸酯二元醇10份，4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷2份，二甲基甲醯胺1份，1,4-丁二醇0.7份，環氧樹脂2份，玻璃纖維10份，1,2-聚丁二烯1份，氯化聚丙烯0.5份，山梨糖醇0.2份，磷酸三丁酯0.3份，椰油酸二乙醇醯胺2份。上述電纜警示柱用複合材料的製備方法，包括以下步驟：第1步，在攪拌條件下將矽烷偶聯劑、納米zno、卵磷脂依次加至甲苯中，超聲，30℃靜置15h，離心，用乙醇洗滌沉澱物，得到改性zno；第2步，將聚碳酸酯二元醇、改性zno混合，110℃真空脫水4h，降溫至50-60℃，加入4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷，升溫至80℃反應5h，降溫至50-60℃，加入二甲基甲醯胺、1,4-丁二醇，80℃反應2h，冷卻，烘乾、粉碎，得到改性聚氨酯；第3步，將改性聚氨酯、環氧樹脂、玻璃纖維、1,2-聚丁二烯、氯化聚丙烯、山梨糖醇、磷酸三丁酯、椰油酸二乙醇醯胺混合，將混合物依次經熔融、紡絲、冷卻成型、拉伸和熱定型製備得到複合材料。其中，第3步中紡絲速度為800m/min；拉伸條件為：熱盤溫度為80℃、熱板溫度為120℃、拉伸倍率為3.0倍、牽伸速率為90m/min。實施例2一種電纜警示柱用複合材料，原料以重量份計包括：矽烷偶聯劑kh-5701.1份，納米zno4份，卵磷脂0.3份，聚碳酸酯二元醇12份，4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷4份，二甲基甲醯胺1.8份，1,4-丁二醇1.5份，環氧樹脂4份，玻璃纖維13份，1,2-聚丁二烯2份，氯化聚丙烯0.8份，山梨糖醇0.4份，磷酸三丁酯0.5份，椰油酸二乙醇醯胺5份。上述電纜警示柱用複合材料的製備方法，包括以下步驟：第1步，在攪拌條件下將矽烷偶聯劑、納米zno、卵磷脂依次加至甲苯中，超聲，30℃靜置15h，離心，用乙醇洗滌沉澱物，得到改性zno；第2步，將聚碳酸酯二元醇、改性zno混合，110℃真空脫水4h，降溫至50-60℃，加入4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷，升溫至80℃反應5h，降溫至50-60℃，加入二甲基甲醯胺、1,4-丁二醇，80℃反應2h，冷卻，烘乾、粉碎，得到改性聚氨酯；第3步，將改性聚氨酯、環氧樹脂、玻璃纖維、1,2-聚丁二烯、氯化聚丙烯、山梨糖醇、磷酸三丁酯、椰油酸二乙醇醯胺混合，將混合物依次經熔融、紡絲、冷卻成型、拉伸和熱定型製備得到複合材料。其中，第3步中紡絲速度為800m/min；拉伸條件為：熱盤溫度為80℃、熱板溫度為120℃、拉伸倍率為3.0倍、牽伸速率為90m/min。實施例3一種電纜警示柱用複合材料，原料以重量份計包括：矽烷偶聯劑a-1711.7份，納米zno5份，卵磷脂0.3份，聚碳酸酯二元醇17份，4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷4份，二甲基甲醯胺2.4份，1,4-丁二醇1.4份，環氧樹脂4份，玻璃纖維17份，1,2-聚丁二烯3份，氯化聚丙烯0.9份，山梨糖醇0.5份，磷酸三丁酯0.8份，椰油酸二乙醇醯胺5份。上述電纜警示柱用複合材料的製備方法，包括以下步驟：第1步，在攪拌條件下將矽烷偶聯劑、納米zno、卵磷脂依次加至甲苯中，超聲，35℃靜置13h，離心，用乙醇洗滌沉澱物，得到改性zno；第2步，將聚碳酸酯二元醇、改性zno混合，115℃真空脫水3h，降溫至50-60℃，加入4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷，升溫至85℃反應4h，降溫至50-60℃，加入二甲基甲醯胺、1,4-丁二醇，85℃反應1.5h，冷卻，烘乾、粉碎，得到改性聚氨酯；第3步，將改性聚氨酯、環氧樹脂、玻璃纖維、1,2-聚丁二烯、氯化聚丙烯、山梨糖醇、磷酸三丁酯、椰油酸二乙醇醯胺混合，將混合物依次經熔融、紡絲、冷卻成型、拉伸和熱定型製備得到複合材料。其中，第3步中紡絲速度為1300m/min；拉伸條件為：熱盤溫度為85℃、熱板溫度為130℃、拉伸倍率為3.5倍、牽伸速率為110m/min。實施例4一種電纜警示柱用複合材料，原料以重量份計包括：矽烷偶聯劑kh-7922份，納米zno6份，卵磷脂0.5份，聚碳酸酯二元醇20份，4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷5份，二甲基甲醯胺3份，1,4-丁二醇2份，環氧樹脂5份，玻璃纖維20份，1,2-聚丁二烯4份，氯化聚丙烯1.2份，山梨糖醇0.7份，磷酸三丁酯1.2份，椰油酸二乙醇醯胺6份。上述電纜警示柱用複合材料的製備方法，包括以下步驟：第1步，在攪拌條件下將矽烷偶聯劑、納米zno、卵磷脂依次加至甲苯中，超聲，40℃靜置12h，離心，用乙醇洗滌沉澱物，得到改性zno；第2步，將聚碳酸酯二元醇、改性zno混合，120℃真空脫水2h，降溫至50-60℃，加入4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷，升溫至90℃反應3h，降溫至50-60℃，加入二甲基甲醯胺、1,4-丁二醇，90℃反應1h，冷卻，烘乾、粉碎，得到改性聚氨酯；第3步，將改性聚氨酯、環氧樹脂、玻璃纖維、1,2-聚丁二烯、氯化聚丙烯、山梨糖醇、磷酸三丁酯、椰油酸二乙醇醯胺混合，將混合物依次經熔融、紡絲、冷卻成型、拉伸和熱定型製備得到複合材料。其中，第3步中紡絲速度為2000m/min；拉伸條件為：熱盤溫度為90℃、熱板溫度為140℃、拉伸倍率為4.0倍、牽伸速率為130m/min。實施例5本實施例與實施例2的區別在於：所述環氧樹脂是經過共混法sio2改性得到的。方法是：將環氧樹脂與0.5kg的平均粒徑20m的sio2顆粒和0.2kg的羥基矽油混合均勻後，在球磨機中進行球磨後製得。一種電纜警示柱用複合材料，原料以重量份計包括：矽烷偶聯劑kh-5701.1份，納米zno4份，卵磷脂0.3份，聚碳酸酯二元醇12份，4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷4份，二甲基甲醯胺1.8份，1,4-丁二醇1.5份，改性環氧樹脂4份，玻璃纖維13份，1,2-聚丁二烯2份，氯化聚丙烯0.8份，山梨糖醇0.4份，磷酸三丁酯0.5份，椰油酸二乙醇醯胺5份。上述電纜警示柱用複合材料的製備方法，包括以下步驟：第1步，在攪拌條件下將矽烷偶聯劑、納米zno、卵磷脂依次加至甲苯中，超聲，30℃靜置15h，離心，用乙醇洗滌沉澱物，得到改性zno；第2步，將聚碳酸酯二元醇、改性zno混合，110℃真空脫水4h，降溫至50-60℃，加入4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷，升溫至80℃反應5h，降溫至50-60℃，加入二甲基甲醯胺、1,4-丁二醇，80℃反應2h，冷卻，烘乾、粉碎，得到改性聚氨酯；第3步，將改性聚氨酯、改性環氧樹脂、玻璃纖維、1,2-聚丁二烯、氯化聚丙烯、山梨糖醇、磷酸三丁酯、椰油酸二乙醇醯胺混合，將混合物依次經熔融、紡絲、冷卻成型、拉伸和熱定型製備得到複合材料。其中，第3步中紡絲速度為800m/min；拉伸條件為：熱盤溫度為80℃、熱板溫度為120℃、拉伸倍率為3.0倍、牽伸速率為90m/min。實施例6本實施例與實施例5的區別在於：還包括碳酸氫鈉0.2-0.8份。一種電纜警示柱用複合材料，原料以重量份計包括：矽烷偶聯劑kh-5701.1份，納米zno4份，卵磷脂0.3份，聚碳酸酯二元醇12份，4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷4份，二甲基甲醯胺1.8份，1,4-丁二醇1.5份，改性環氧樹脂4份，玻璃纖維13份，1,2-聚丁二烯2份，氯化聚丙烯0.8份，山梨糖醇0.4份，磷酸三丁酯0.5份，椰油酸二乙醇醯胺5份，碳酸氫鈉0.5份。上述電纜警示柱用複合材料的製備方法，包括以下步驟：第1步，在攪拌條件下將矽烷偶聯劑、納米zno、卵磷脂依次加至甲苯中，超聲，30℃靜置15h，離心，用乙醇洗滌沉澱物，得到改性zno；第2步，將聚碳酸酯二元醇、改性zno混合，110℃真空脫水4h，降溫至50-60℃，加入4,4-二異氰酸酯二環己基甲烷，升溫至80℃反應5h，降溫至50-60℃，加入二甲基甲醯胺、1,4-丁二醇，80℃反應2h，冷卻，烘乾、粉碎，得到改性聚氨酯；第3步，將改性聚氨酯、改性環氧樹脂、玻璃纖維、1,2-聚丁二烯、氯化聚丙烯、山梨糖醇、磷酸三丁酯、椰油酸二乙醇醯胺、碳酸氫鈉混合，將混合物依次經熔融、紡絲、冷卻成型、拉伸和熱定型製備得到複合材料。其中，第3步中紡絲速度為800m/min；拉伸條件為：熱盤溫度為80℃、熱板溫度為120℃、拉伸倍率為3.0倍、牽伸速率為90m/min。將實施例1至6所得複合材料進行性能測試，結果如下：實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6拉伸強度/mpa636762656870彎曲強度/mpa748170777682彎曲模量/mpa355036503400350035003600缺口衝擊強度/kj·m-2515550535455熱變形溫度/℃147154142150170154黃變等級4.34.54.14.04.35.2由上表可知，本發明的複合材料拉伸強度在62mpa、彎曲強度為70mpa、彎曲模量在3400mpa、缺口衝擊強度為50kj·m-2、熱變形溫度為142℃、黃變等級在4.0，具有優異的力學性能和耐熱性能，而且不易變黃。實施例5中，採用經過共混sio2改性的環氧樹脂，可以提高複合材料的熱變形溫度；實施例6中，加入碳酸氫鈉，可以提高複合材料的耐黃變性。當前第1頁12