公路護欄用拉擠複合材料的製備方法

2023-05-04 03:42:01

專利名稱：公路護欄用拉擠複合材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，採用拉擠成型技術製備適合於公路護欄的高強度的纖維增強樹脂基複合材料。本發明屬聚合物加工技術領域和公路圍護設施技術領域。
背景技術：
傳統的高速公路護欄的主要類型有鋼板護欄和混凝土護欄。其中鋼板護欄的特點是造型美觀，視線誘導效果好，但製作耗能大，重量重，安裝費事，造價高，不便於維修，養護費用高，表面為了防腐刷上防鏽漆，尤其是在沿海地區，鋼製護欄易受海洋氣候的侵蝕，使用壽命大大縮短，易出交通事故。混凝土護欄的特點是造價與養護費用低，外觀較差，重量重，而且最大的缺點是防護安全較差， 一般存在兩大安全隱患， 一是在一定的碰撞條件下，失控車輛會爬上、超過或外側傾翻過護欄，二是當車速較高、車體中心較低時，失控車輛會在護欄內側翻車，而且混凝土難於回收利用，造成混凝土汙染。因此，我國高質量的高速公路通常採用鋼板護欄。而樹脂基纖維複合材料製作高速公路護欄與鋼相比具有如下優點強度高、剛性小、比重輕、可大幅度改善防撞性能，減少乘員和車輛的撞擊損傷；複合材料護欄具有耐腐蝕的特性，長期使用不用維護，可節省大量的維修費用，壽命是鋼的兩倍長，綜合投資費低於鋼護欄；工藝特性好，可隨意改變其截面，而鋼護欄無法做到這一點；可根據安裝地段的不同，選用不同的色澤和造型，達到製品性能和裝飾美觀的一致性；因其極強的裝飾和美化功能和終身不用維修的特點，近年來引起人們的廣泛關注。歐美等發達國家已有樹脂基纖維複合材料代替鋼材和混凝土的護欄(P6149134US和P98107US等)，國內也有少量涉及(CN1113984A， CN1654745A， CN2282003Y和CN2312955Y等)，但由於有些複合材料需要加鋼筋，而只能採用模壓方法，非連續生產方法而使成本高，難於大規模使用，有些複合材料採用拉擠成型可
連續化生產，但耐衝擊性能還不夠理想。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，製備的複合材料具有高強度、耐衝擊、易於連續化生產等優點，可作為高質量公路護欄板。
為實現這樣的目的，本發明提出採用復配熱固性樹脂使之能成為互穿網絡結構而進一步增加樹脂基的性能，加入既能與不飽和聚酯又能與增強纖維有良好相互作用而同時又有優良韌性的複合增韌改性劑，並在複合材料的設計中加入緩衝劑來加強吸收由於車輛撞擊而產生的衝擊能，還採用複合纖維即用玻璃纖維和其他高性能纖維復配以提高可撞擊性，同時加入交聯劑、固化劑、填料、脫模劑和穩定劑，將其混合均勻再與複合纖維在拉擠成型設備中進行複合固化，得到高質量公路護欄板。
本發明的方法具體為將原料分為樹脂基原料(A料)和纖維組合原料(B
料)。按重量計，樹脂基原料組分為復配熱固性樹脂60—80份、交聯劑10-30份、可反應增韌劑0.3-12份、固化劑O. l-7份、填料1-30份、脫模劑0.02-4份和穩定劑0.01-3份，各組分之和為100份，先將上述原料混合均勻，做為A料。纖維組合原料為玻璃纖維60-80份，輔配纖維10-25份，緩衝劑為10-15份，各原料組分之和為100份，作為B料。然後將A料與B料按照重量比為1:1-1:5混合，在拉擠成型設備中進行複合固化，得到公路護欄用拉擠複合材料。
本發明所述的復配熱固性樹脂為不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、異腈酸樹脂、氰酸酯樹脂和雙馬來醯亞胺中的兩種或兩種以上混合物。
本發明所述的交聯劑為氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、苯乙烯、(X-甲基苯乙烯、2， 5-二溴苯乙烯或丁二烯，或它們的混合物。
本發明所述的可反應增韌劑為單羧基封端尼龍、胺基封端尼龍、甲氧基封端聚乙二醇、馬來酸酐接枝聚醋酸乙烯酯、馬來酸酑接枝低分子量聚乙烯或羥基封端聚二甲基矽氧垸，或它們的混合物。本發明所述的固化劑為過氧化環己酮、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、偶氮二異丁腈、過氧化甲乙酮、偶氮二異丁酸二甲酯、2,2-偶氮雙(2-甲基丙脒)鹽酸鹽、
過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二醯、二乙胺基丙胺、三甲基六亞甲基二胺、過氧化二烷烴、過氧化二異丙苯、過氧乙酸叔丁酯、馬來酸酐、三聚氰胺、過氧化苯甲醯，取其中兩種或兩種以上的混合物。
本發明所述的填料為碳酸鈣、玻璃微珠、二氧化矽、雲母、晶須、二氧化鈦、矽灰石、三氧化二鋁、木粉、高嶺土、氧化鎂、硫酸鋇、氧化鋅或炭黑，或是它們的混合物。
本發明所述的脫模劑為硬脂酸、矽酯、矽油、矽酮、N' ， N-乙撐雙油酸醯胺、N' ， N-亞乙基雙油酸醯胺、乙撐雙脂肪醯胺、季銨鹽、芥酸醯胺、卵磷脂、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鋇、十二烷基苯磺酸鈉或脂肪酸山梨坦，或是它們的混合物。
本發明所述的穩定劑可以是4， 4'-(e ， e'-二羥基二丙氧苯基)-2， 2-丙垸、硫代二丙酸二月桂酯、季戊四醇雙亞磷酸二(2, 4-二特丁基苯基)酯、N，N'-雙[3-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]肼、雙(2，2,6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2， 2'-甲撐雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[(3-(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2， 4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯或2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，或是它們的混合物。
本發明所述的玻璃纖維為長玻璃纖維、玻璃布或玻璃氈，或是它們的混合物。
本發明所述的輔配纖維為棉纖維、蔴纖維、碳纖維、鋼纖維、銅纖維、芳綸纖維、尼龍纖維、滌綸纖維或是由它們製成的布或氈或網，或是它們的混合物。
本發明所述的緩衝劑為橡膠墊或泡沫塑料墊。
本發明方法簡單，所製得的公路護欄用拉擠複合材料具有高強度、高韌性、耐腐蝕、比重輕、易於連續化生產和外觀漂亮等特性，可替代金屬或混凝土的公路護欄，有重要的實際意義。
具體實施例方式
以下通過具體的實施例對本發明的技術方案作進一步描述。以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的範圍。 實施例1
原料組分如下樹脂基原料A料按重量計為不飽和聚酯樹脂50份、環氧
樹脂10份、苯乙烯15份、馬來酸酐接枝聚醋酸乙烯酯5份、過氧化環己酮2 份、二乙胺基丙胺l份、玻璃微珠10份、二氧化鈦3份、乙撐雙脂肪醯胺2份 和季戊四醇雙亞磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯2份，將上述原料混合均勻；纖維 組合原料B料按重量計為長玻璃纖維50份、玻璃布15份、碳纖維10份、芳 綸纖維布15份和橡膠墊10份。將A料和B料按照重量比為1:1混合，在拉擠 成型設備中進行複合固化，得到公路護欄用拉擠複合材料。
對上述所得複合材料進行性能測試，得到的結果為密度為1.6，只是鋼 材密度的不到四分之一，抗張強度達到180MPa，彎曲強度達到230MPa，缺口衝 擊強度為120 kg.cm/cm2是鋼材的兩倍。 實施例2
原料組成如下A料按重量計為不飽和聚酯樹脂60份、酚醛樹脂20份、
氯化苯乙烯10份、胺基封端尼龍l份、過氧化苯甲醯1.5份、三甲基六亞甲基 二胺0.5份、碳酸鈣3份、高嶺土2份、季銨鹽1份和4， 4'-(e， |3'-二羥基二 丙氧苯基)-2， 2-丙烷0.5份和三(2， 4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯0.5份，將上述 原料混合均勻；B料按重量計為長玻璃纖維30份、玻璃布45份、滌綸纖維布 10份和橡膠墊15份。將A料和B料按照重量比為l:5混合，在拉擠成型設備中 進行複合固化，得到公路護欄用拉擠複合材料。
對上述所得複合材料進行性能測試，得到的結果為密度為2.0，只是鋼 材密度的不到三分之一，抗張強度達到280MPa，彎曲強度達到300MPa，缺口衝 擊強度為200 kg. cm/cm2是鋼材的4倍。 實施例3
原料組分如下A料按重量計為不飽和聚酯樹脂70份、丁二烯15份、甲
氧基封端聚乙二醇9份、過氧化二異丙苯1份、偶氮二異丁腈0. 5份、二氧化 矽1.5份和木粉0.7份、矽油2份、2， 2'-甲撐雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)0.2份和四[P -(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0. 1份混合均勻；B料 按重量計為長玻璃纖維50份、玻璃纖維氈25份、滌綸纖維5份、鋼絲纖維 網10份和泡沫塑料墊10份。將A料和B料按照重量比為1:3混合，在拉擠成 型設備中進行複合固化，得到公路護欄用拉擠複合材料。
對上述所得複合材料進行性能測試，得到的結果為密度為1.95，只是鋼 材密度的四分之一，抗張強度達到260MPa，彎曲強度達到270MPa，缺口衝擊強 度為220 kg. cm/cm2是鋼材的4. 4倍。
從實施例的結果可以看出，本發明得到的公路護欄用複合材料具有很好的綜 合性能，可以替代鋼材作為公路護欄使用，而且可連續化生產，安全耐用，有 著廣闊的應用及工業化前景。
權利要求
1、一種公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於1)配製樹脂基原料和纖維組合原料；所述樹脂基原料組分按重量計為復配熱固性樹脂60—80份、交聯劑10-30份、可反應增韌劑0.3-12份、固化劑0.1-7份、填料1-30份、脫模劑0.02-4份和穩定劑0.01-3份，各組分之和為100份，混合均勻；所述纖維組合原料按重量計為玻璃纖維60-80份，輔配纖維10-25份，緩衝劑為10-15份，各原料組分之和為100份；2)將樹脂基原料和纖維組合原料按照重量比為1∶1-1∶5混合，在拉擠成型設備中進行複合固化，得到公路護欄用拉擠複合材料。
2、 根據權利要求1的公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於所述的復配熱固性樹脂為不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、異腈酸樹脂、氰酸酯樹脂和雙馬來醯亞胺中的兩種或兩種以上混合物。
3、 根據權利要求1的公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於所述的交聯劑為氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、苯乙烯、oc-甲基苯乙烯、2， 5-二溴苯乙烯或丁二烯，或它們的混合物。
4、 根據權利要求1的公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於所述的可反應增韌劑為單羧基封端尼龍、胺基封端尼龍、甲氧基封端聚乙二醇、馬來酸酐接枝聚醋酸乙烯酯、馬來酸酐接枝低分子量聚乙烯或羥基封端聚二甲基矽氧垸，或它們的混合物。
5、 根據權利要求1的公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於所述的固化劑為過氧化環己酮、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、偶氮二異丁腈、過氧化甲乙酮、偶氮二異丁酸二甲酯、2,2~偶氮雙(2-甲基丙脒)鹽酸鹽、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二醯、二乙胺基丙胺、三甲基六亞甲基二胺、過氧化二垸烴、過氧化二異丙苯、過氧乙酸叔丁酯、馬來酸酐、三聚氰胺、過氧化苯甲醯，取其中兩種或兩種以上的混合物。
6、 根據權利要求l的公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於所述的填料為碳酸鈣、玻璃微珠、二氧化矽、雲母、晶須、二氧化鈦、矽灰石、三氧化二鋁、木粉、高嶺土、氧化鎂、硫酸鋇、氧化鋅或炭黑，或是它們的混合物。
7、 根據權利要求1的公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於所述的脫模劑為硬脂酸、矽酯、矽油、矽酮、N'， N-乙撐雙油酸醯胺、N'， N-亞乙基雙油酸醯胺、乙撐雙脂肪醯胺、季銨鹽、芥酸醯胺、卵磷脂、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鋇、十二垸基苯磺酸鈉或脂肪酸山梨坦，或是它們的混合物。
8、 根據權利要求1的公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於所述的穩定劑是4， 4'-(P， e'-二羥基二丙氧苯基)-2， 2-丙烷、硫代二丙酸二月桂酯、季戊四醇雙亞磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯、N，N'-雙[3-(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]肼、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2， 2'-甲撐雙(4_甲基-6-叔丁基苯酚)、四[p-(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯或2， 6-二叔丁基-4-甲基苯酚，或是它們的混合物。
9、 根據權利要求1的公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於所述的玻璃纖維為長玻璃纖維、玻璃布或玻璃氈，或是它們的混合物；所述的輔配纖維為棉纖維、蔴纖維、碳纖維、鋼纖維、銅纖維、芳綸纖維、尼龍纖維、滌綸纖維或由上述纖維製成的布或氈或網，或是它們的混合物。
10、 根據權利要求1的公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，其特徵在於所述的緩衝劑為橡膠墊或泡沫塑料墊。
全文摘要
本發明提供一種公路護欄用拉擠複合材料的製備方法，採用的樹脂基原料包括復配熱固性樹脂、交聯劑、可反應增韌劑、固化劑、填料、脫模劑和穩定劑，混合均勻後在拉擠成型設備中與纖維組合原料進行複合固化，得到公路護欄用拉擠複合材料。本發明採用復配熱固性樹脂使之能成為互穿網絡結構而增加樹脂基的性能，加入既能與不飽和聚酯又能與增強纖維有良好相互作用而同時又有優良韌性的複合增韌改性劑，加入緩衝劑來加強吸收由於車輛撞擊而產生的衝擊能，採用玻璃纖維和其他高性能纖維復配以提高可撞擊性，製備所得的複合材料性能優異，可以替代鋼材作為公路護欄使用，有著廣闊的應用及工業化前景。
文檔編號C08K7/00GK101544839SQ20091004986
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月23日 優先權日2009年4月23日
發明者戚嶸嶸, 王新國, 王新靈 申請人:上海交通大學