一種路基用保溫熱塑複合材料的製作方法

2023-10-06 14:58:54 2

一種路基用保溫熱塑複合材料的製作方法
【專利摘要】一種保溫熱塑性複合材料，從上到下依次包括有上層、中間層和基層，其中所述的上層與基層之間通過中間層粘結複合壓制而成；所述的上層為熱塑性複合材料，所述的中間層為粘結層，所述的基層為保溫材料。本發明提供的保溫熱塑性複合材料採用熱塑性複合材料作為上層不僅能夠提供整個材料的強度和剛性，重要的是提供了大大優於一般保溫材料的抗衝擊性能，其基層為保溫材料，通過粘結層的連接，使作為上層和基層的粘結性能差的材料具有很好的粘結強度，本發明提供的保溫熱塑性複合材料主要是應用於高原地區的公路鐵路的路基保溫或其他寒冷地區的路基保溫。
【專利說明】一種路基用保溫熱塑複合材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子材料領域，尤其是涉及一種路基用保溫熱塑性複合材料。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，公路和鐵路的修建，為社會的進步和經濟的發展做出了巨大的貢獻，但是在高原地區以及寒冷地帶公路和鐵路的建設不可避免的產生了凍土層的開挖及回填，對當地的生態環境造成了不可逆轉的影響以及施工量的增大，增加了建造的成本，為了解決上述問題，現在高原地區及寒冷地帶公路鐵路的修建的過程中使用了路基用保溫材料，包括草氈、聚氨酯板等。但是以上材料本身的固有特性如不可回收，不耐腐蝕，脆性大，及低溫抗衝擊性差造成了其使用年限短，路基使用年限久則穩固性差等缺點。先進熱塑性複合材料是以纖維例如玻璃纖維增強熱塑性的樹脂，熱塑性樹脂提供了可循環使用、抗腐蝕的特性，更重要的是熱塑性樹脂帶來了複合材料優異的抗衝擊性能和密度。
[0003]先進熱塑性複合材料具有優異的性能，但是在某些特殊的場所，對材料本身也需要進行改進，本發明的主要目的是提供一種具有保溫功能的材料，在先進複合材料的表面緊密複合一層保溫層，提高複合材料的保溫性能，可廣泛的應用於高原地區及寒冷地帶的公路、鐵路建設的路基保溫。

【發明內容】

[0004]本發明的目的就是為了克服上述現有保溫材料存在的缺陷而提供一種具有高粘結強度、高保溫性能的保溫熱塑性複合材料。
[0005]為實現上述目的，本發明採用以下的技術方案:
[0006]一種保溫熱塑性複合材料，從上到下依次包括有上層、中間層和基層，其中所述的上層與基層之間通過中間層粘結複合壓制而成；所述的上層為熱塑性複合材料，所述的中間層為粘結層，所述的基層為保溫材料。
[0007]所述的熱塑性複合材料為連續纖維增強熱塑性複合材料。
[0008]所述的連續纖維增強熱塑性複合材料由包含以下重量百分比的組分製成:
[0009]連續纖維45%_65%，
[0010]熱塑性樹脂 35%_55%。
[0011]所述的連續纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維或超高分子量纖維中的一種或一種以上。
[0012]所述的連續纖維為單向，O度90度或根據要求的各種取向組合的連續纖維。
[0013]所述的熱塑性樹脂選自聚丙烯、聚乙烯、尼龍6、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚苯硫醚中的一種或幾種的共混物。
[0014]上述的連續纖維增強熱塑性複合材料為中國專利200810201216.9和中國專利申請200910048973.1均公開的一種連續纖維增強熱塑性樹脂複合材料預浸帶，其具有優異的機械性能如高的拉伸強度、彎曲強度、模量、高低溫衝擊強度(遼寧遼傑科技有限公司製品)。
[0015]所述的保溫材料為苯板保溫層或聚氨酯保溫層。
[0016]所述的粘結層為EVA膠膜層(醋酸乙烯酯)或矽膠層(生產廠家:道康寧DC7091)。
[0017]所述的上層的厚度為3_8mm。
[0018]所述的中間層的厚度為0.3-0.5mm。
[0019]所述的基層的厚度為50-70mm。
[0020]所述的上層的密度為1.2-1.545g/cm3。
[0021]所述的中間層的密度為0.9-1.5g/cm3。
[0022]所述的基層的密度為18_20kg/m3。
[0023]一種上述保溫熱塑性複合材料的製備方法，包括如下步驟:
[0024](I)將上層的 材料連續纖維增強熱塑性複合材料進行軋輥，使複合材料加熱熔融，得到上層；
[0025](2)將粘結層平鋪於通過步驟(1)得到的上層上面，經過軋輥冷卻軋制，，將中間層粘結壓制在上層；
[0026](3)將保溫材料平鋪於步驟(2)得到的複合材料的粘結層上面，經過軋輥高壓軋製成型。
[0027]所述的步驟(1)中軋輥溫度控制為130°C _250°C，壓力為l_3MPa。
[0028]所述的步驟(2)中軋輥溫度控制為50°C -80°C，壓力為2_4MPa。
[0029]所述的步驟(3)中軋輥溫度控制為40°C -60°C，壓力為10_15MPa。
[0030]一種上述保溫熱塑性複合材料用於高原或寒冷地帶的公路或鐵路路基保溫材料的用途。
[0031]本發明具有以下有益效果:
[0032]與現有技術相比，本發明的優點之一為通過中間層高強度粘結層提供熱塑性複合材料與保溫層的連接，使粘結性能差的兩種不同性質的材料具有很好的粘結強度。眾所周知，熱塑性樹脂特別是較弱極性的樹脂例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等與優異的保溫性能的保溫材料例如苯板的粘結性非常差，不能很好的粘結在一起，因而也就無法在熱塑性複合材料的表面粘結一層苯板保溫材料。
[0033]本發明的另一優點是在熱塑性複合材料的表面很結實的附著一層保溫材料，可以起到很好的保溫性能，大大的提高了熱塑性複合材料的應用領域，特別是在高原地區和寒冷地帶公路鐵路的路基保溫上應用。
[0034]本發明的第三優點就是採用熱塑性複合材料不僅能提供整個材料的強度和剛性，更重要的是提供大大優於現有路基用保溫材料的低溫抗衝擊性，抗腐蝕性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發明實施例中熱塑性複合材料的結構示意圖。
[0036]附圖標註:
[0037]I基層，2中間層，
[0038]3 上層。【具體實施方式】
[0039]以下結合附圖和實施例進一步說明本發明。
[0040]實施例1
[0041]一種路基用保溫熱塑性複合材料，其結構如圖1所示，該路基用保溫熱塑性複合材料由三層構成，基層3為保溫層，中間層2為高強度粘結層，上層I為熱塑性複合材料。上層I熱塑性複合材料作為表層提供整個複合材料的強度。剛性和衝擊性能，中間層2粘結層作為過渡層提供連接作用，基層3主要是提供保溫和防凍性能。
[0042]上述三層材料之間由高強度粘結層粘結複合壓制而成。其中，熱塑性複合材料為碳纖維增強的尼龍6共聚物(其中，尼龍6共聚物的含量為40%，碳纖維的含量為60%)，高強度粘結層為EVA膠膜層，保溫層為苯板保溫層。
[0043]本實施例中保溫熱塑性複合材料的製備方法，包括如下步驟:
[0044](I)將纖維含量為60%，樹脂含量為40%的碳纖維增強尼龍6複合材料通過軋輥，軋輥溫度控制在200°C使複合材料加熱熔融，軋輥的壓力控制為3MPa，得到上層，其中碳纖維增強尼龍6複合材料層的厚度為4mm，其密度為1.45g/cm3 ；
[0045](2) EVA膠膜粘結層平鋪於通過步驟(I)中軋輥的上層複合材料上面，經過軋輥冷卻軋制，軋輥溫度控制在50°C，軋輥的壓力為4MPa，EVA膠膜粘結層厚度為0.3mm,其密度為
0.9g/cm3 ；
[0046](3)苯板保溫層平鋪於步驟(2)製得的的複合材料粘結層上面，經過軋輥的高壓軋製成型，軋輥溫度控制在40°C，軋輥的壓力為14MPa，苯板保溫層厚度為50mm，其密度為18kg/m3
[0047]實施例2
[0048]一種路基用保溫熱塑性複合材料，該複合材料為三層結構，基層3為保溫材料，中間層2為高強度粘結層，上層I為熱塑性複合材料，上述三層材料之間由高強度粘結層粘結複合壓制而成。其中，熱塑性複合材料為玻璃纖維增強的聚丙烯共聚物，高強度粘結層為EVA膠膜層，保溫層為苯板保溫層。
[0049]保溫熱塑性複合材料的製備方法，包括如下步驟:
[0050](I)將纖維含量為55%，樹脂含量為45%的玻璃纖維增強聚丙烯複合材料通過軋輥，軋輥溫度為150°C使複合材料加熱熔融，軋輥的壓力控制為IMPa，得到上層，其中玻璃纖維增強聚丙烯複合材料層厚度為6mm，其密度為1.30g/cm3 ；
[0051](2)EVA膠膜粘結層平鋪於通過步驟(I)中軋輥複合材料上面，經過2號軋輥冷卻軋制，軋輥溫度控制在65°C，軋輥的壓力為2MPa，EVA膠膜粘結層厚度為0.4mm，其密度為
0.9g/cm3 ；
[0052](3)苯板保溫層平鋪於步驟(2)得到的複合材料粘結層上面，經過軋輥的高壓軋製成型，軋輥溫度控制在50°C，軋輥的壓力為lOMPa，苯板保溫層厚度為60mm，其密度為18kg/m3
[0053]實施例3
[0054]一種路基用保溫熱塑性複合材料，該複合材料為三層結構，基層為保溫材料，中間層為高強度粘結層，上層為熱塑性複合材料，上述三層材料之間由高強度粘結層粘結複合壓制而成。其中熱塑性複合材料為碳纖維纖維增強的聚乙烯、聚丙烯的共混物，高強度粘結層為道康寧DC7091矽膠層，保溫層為聚氨酯保溫層。
[0055]上述保溫熱塑性複合材料的製備方法，包括如下步驟:
[0056](I)將纖維含量為50%，樹脂含量為50%的碳纖維增強聚乙烯、聚丙烯複合材料通過I號軋輥，I號軋輥溫度控制在160°c使複合材料加熱熔融，軋輥的壓力控制為2MPa，得到上層，其中碳纖維增強聚乙烯、聚丙烯複合材料層厚度為7mm，其密度為1.40g/cm3 ；
[0057](2)道康寧DC7091矽膠粘結層至於I號軋輥後，平鋪於通過步驟(1)中軋輥的複合材料上面，經過軋輥冷卻軋制，軋輥溫度控制在80°C，軋輥的壓力為3MPa，道康寧DC7091矽膠粘結層厚度為0.4mm,其密度為1.41g/cm3 ；
[0058](3)聚氨酯保溫層平鋪於步驟(2)得到的複合材料粘結層上面，經過軋輥的高壓軋製成型，軋輥溫度控制在60°C，軋輥的壓力為12MPa，聚氨酯保溫層厚度為65mm，密度為20kg/m3
[0059]表1為本發明實施例1-3製備產品的性能測試結果。
[0060]表1
[0061]
【權利要求】
1.一種保溫熱塑性複合材料，其特徵在於:從上到下依次包括有上層、中間層和基層，其中所述的上層與基層之間通過中間層粘結複合壓制而成；所述的上層為熱塑性複合材料，所述的中間層為粘結層，所述的基層為保溫材料。
2.根據權利要求1所述的保溫熱塑性複合材料，其特徵在於:所述的熱塑性複合材料為連續纖維增強熱塑性複合材料。
3.根據權利要求2所述的保溫熱塑性複合材料，其特徵在於:所述的連續纖維增強熱塑性複合材料由包含以下重量百分比的組分製成: 連續纖維45%-65%， 熱塑性樹脂 35%-55%。
4.根據權利要求3所述的保溫熱塑性複合材料，其特徵在於:所述的連續纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維或超高分子量纖維中的一種或一種以上； 或所述的連續纖維為單向，O度90度或根據要求的各種取向組合的連續纖維； 或所述的熱塑性樹脂選自聚丙烯、聚乙烯、尼龍6、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯晴-丁 二烯-苯乙烯共聚物或聚苯硫醚中的一種或一種以上的共混物。
5.根據權利要求1所述的保溫熱塑性複合材料，其特徵在於:所述的保溫材料為苯板保溫層或聚氨酯保溫層； 或所述的粘結層為醋酸乙烯酯或矽膠層。
6.根據權利要求1所述的保溫熱塑性複合材料，其特徵在於:所述的上層的厚度為3-8mm ； 或所述的中間層的厚度為0.3-0.5mm ； 或所述的基層的厚度為50-70mm。
7.根據權利要求1所述的保溫熱塑性複合材料，其特徵在於:所述的上層的密度為1.2-1.545g/cm3 ； 或所述的中間層的密度為0.9-1.5g/cm3 ； 或所述的基層的密度為18-20kg/m3。
8.—種上述權利要求1-7中任一所述的保溫熱塑性複合材料的製備方法，其特徵在於:包括如下步驟: (1)將上層的材料連續纖維增強熱塑性複合材料進行軋輥，使複合材料加熱熔融，得到上層； (2)將粘結層平鋪於通過步驟(I)得到的上層上面，經過軋輥冷卻軋制，將中間層粘結壓制在上層； (3)將保溫材料平鋪於步驟(2)得到的複合材料的粘結層上面，經過軋輥高壓軋製成型。
9.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於:所述的步驟(I)中軋輥溫度控制為130。。_250°C，壓力為 l-3MPa。
10.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於:所述的步驟(2)中軋輥溫度控制為500C -80°C，壓力為 2-4MPa ； 或所述的步驟(3)中軋輥溫度控制為40°C -60°C，壓力為10-15MPa。
【文檔編號】B32B27/20GK103835204SQ201210491124
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月27日 優先權日:2012年11月27日
【發明者】劉旭 申請人:遼寧遼傑科技有限公司