CN101544839B

CN101544839B - 公路护栏用拉挤复合材料的制备方法

Info

Publication number: CN101544839B
Application number: CN2009100498675A
Authority: CN
Inventors: 戚嵘嵘; 王新灵; 王新国
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2029-04-23
Also published as: CN101544839A

Abstract

本发明提供一种公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，采用的树脂基原料包括复配热固性树脂、交联剂、可反应增韧剂、固化剂、填料、脱模剂和稳定剂，混合均匀后在拉挤成型设备中与纤维组合原料进行复合固化，得到公路护栏用拉挤复合材料。本发明采用复配热固性树脂使之能成为互穿网络结构而增加树脂基的性能，加入既能与不饱和聚酯又能与增强纤维有良好相互作用而同时又有优良韧性的复合增韧改性剂，加入缓冲剂来加强吸收由于车辆撞击而产生的冲击能，采用玻璃纤维和其他高性能纤维复配以提高可撞击性，制备所得的复合材料性能优异，可以替代钢材作为公路护栏使用，有着广阔的应用及工业化前景。

Description

公路护栏用拉挤复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，采用拉挤成型技术制备适合于公路护栏的高强度的纤维增强树脂基复合材料。本发明属聚合物加工技术领域和公路围护设施技术领域。

背景技术

传统的高速公路护栏的主要类型有钢板护栏和混凝土护栏。其中钢板护栏的特点是造型美观，视线诱导效果好，但制作耗能大，重量重，安装费事，造价高，不便于维修，养护费用高，表面为了防腐刷上防锈漆，尤其是在沿海地区，钢制护栏易受海洋气候的侵蚀，使用寿命大大缩短，易出交通事故。混凝土护栏的特点是造价与养护费用低，外观较差，重量重，而且最大的缺点是防护安全较差，一般存在两大安全隐患，一是在一定的碰撞条件下，失控车辆会爬上、超过或外侧倾翻过护栏，二是当车速较高、车体中心较低时，失控车辆会在护栏内侧翻车，而且混凝土难于回收利用，造成混凝土污染。因此，我国高质量的高速公路通常采用钢板护栏。而树脂基纤维复合材料制作高速公路护栏与钢相比具有如下优点：强度高、刚性小、比重轻、可大幅度改善防撞性能，减少乘员和车辆的撞击损伤；复合材料护栏具有耐腐蚀的特性，长期使用不用维护，可节省大量的维修费用，寿命是钢的两倍长，综合投资费低于钢护栏；工艺特性好，可随意改变其截面，而钢护栏无法做到这一点；可根据安装地段的不同，选用不同的色泽和造型，达到制品性能和装饰美观的一致性；因其极强的装饰和美化功能和终身不用维修的特点，近年来引起人们的广泛关注。欧美等发达国家已有树脂基纤维复合材料代替钢材和混凝土的护栏(P6149134US和P98107US等)，国内也有少量涉及(CN1113984A，CN1654745A，CN2282003Y和CN2312955Y等)，但由于有些复合材料需要加钢筋，而只能采用模压方法，非连续生产方法而使成本高，难于大规模使用，有些复合材料采用拉挤成型可连续化生产，但耐冲击性能还不够理想。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，制备的复合材料具有高强度、耐冲击、易于连续化生产等优点，可作为高质量公路护栏板。

为实现这样的目的，本发明提出采用复配热固性树脂使之能成为互穿网络结构而进一步增加树脂基的性能，加入既能与不饱和聚酯又能与增强纤维有良好相互作用而同时又有优良韧性的复合增韧改性剂，并在复合材料的设计中加入缓冲剂来加强吸收由于车辆撞击而产生的冲击能，还采用复合纤维即用玻璃纤维和其他高性能纤维复配以提高可撞击性，同时加入交联剂、固化剂、填料、脱模剂和稳定剂，将其混合均匀再与复合纤维在拉挤成型设备中进行复合固化，得到高质量公路护栏板。

本发明的方法具体为：将原料分为树脂基原料(A料)和纤维组合原料(B料)。按重量计，树脂基原料组分为：复配热固性树脂60-80份、交联剂10-30份、可反应增韧剂0.3-12份、固化剂0.1-7份、填料1-30份、脱模剂0.02-4份和稳定剂0.01-3份，各组分之和为100份，先将上述原料混合均匀，做为A料。纤维组合原料为：玻璃纤维60-80份，辅配纤维10-25份，缓冲剂为10-15份，各原料组分之和为100份，作为B料。然后将A料与B料按照重量比为1∶1-1∶5混合，在拉挤成型设备中进行复合固化，得到公路护栏用拉挤复合材料。

本发明所述的复配热固性树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂和双马来酰亚胺中的两种或两种以上混合物。

本发明所述的交联剂为氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2，5-二溴苯乙烯或丁二烯，或它们的混合物。

本发明所述的可反应增韧剂为单羧基封端尼龙、胺基封端尼龙、甲氧基封端聚乙二醇、马来酸酐接枝聚醋酸乙烯酯、马来酸酐接枝低分子量聚乙烯或羟基封端聚二甲基硅氧烷，或它们的混合物。

本发明所述的固化剂为过氧化环己酮、甲基四氢邻苯二甲酸酐、偶氮二异丁腈、过氧化甲乙酮、偶氮二异丁酸二甲酯、2，2-偶氮双(2-甲基丙脒)盐酸盐、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二酰、二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、过氧化二烷烃、过氧化二异丙苯、过氧乙酸叔丁酯、马来酸酐、三聚氰胺、过氧化苯甲酰，取其中两种或两种以上的混合物。

本发明所述的填料为碳酸钙、玻璃微珠、二氧化硅、云母、晶须、二氧化钛、硅灰石、三氧化二铝、木粉、高岭土、氧化镁、硫酸钡、氧化锌或炭黑，或是它们的混合物。

本发明所述的脱模剂为硬脂酸、硅酯、硅油、硅酮、N’，N-乙撑双油酸酰胺、N’，N-亚乙基双油酸酰胺、乙撑双脂肪酰胺、季铵盐、芥酸酰胺、卵磷脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钡、十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸山梨坦，或是它们的混合物。

本发明所述的稳定剂可以是4，4′-(β，β′-二羟基二丙氧苯基)-2，2-丙烷、硫代二丙酸二月桂酯、季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯、N，N′-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2，2′-甲撑双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，或是它们的混合物。

本发明所述的玻璃纤维为长玻璃纤维、玻璃布或玻璃毡，或是它们的混合物。

本发明所述的辅配纤维为棉纤维、蔴纤维、碳纤维、钢纤维、铜纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、涤纶纤维或是由它们制成的布或毡或网，或是它们的混合物。

本发明所述的缓冲剂为橡胶垫或泡沫塑料垫。

本发明方法简单，所制得的公路护栏用拉挤复合材料具有高强度、高韧性、耐腐蚀、比重轻、易于连续化生产和外观漂亮等特性，可替代金属或混凝土的公路护栏，有重要的实际意义。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例是对

本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1

原料组分如下：树脂基原料A料按重量计为：不饱和聚酯树脂50份、环氧树脂10份、苯乙烯15份、马来酸酐接枝聚醋酸乙烯酯5份、过氧化环己酮2份、二乙胺基丙胺1份、玻璃微珠10份、二氧化钛3份、乙撑双脂肪酰胺2份和季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯2份，将上述原料混合均匀；纤维组合原料B料按重量计为：长玻璃纤维50份、玻璃布15份、碳纤维10份、芳纶纤维布15份和橡胶垫10份。将A料和B料按照重量比为1∶1混合，在拉挤成型设备中进行复合固化，得到公路护栏用拉挤复合材料。

对上述所得复合材料进行性能测试，得到的结果为：密度为1.6，只是钢材密度的不到四分之一，抗张强度达到180MPa，弯曲强度达到230MPa，缺口冲击强度为120kg.cm/cm²是钢材的两倍。

实施例2

原料组成如下：A料按重量计为：不饱和聚酯树脂60份、酚醛树脂20份、氯化苯乙烯10份、胺基封端尼龙1份、过氧化苯甲酰1.5份、三甲基六亚甲基二胺0.5份、碳酸钙3份、高岭土2份、季铵盐1份和4，4′-(β，β′-二羟基二丙氧苯基)-2，2-丙烷0.5份和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5份，将上述原料混合均匀；B料按重量计为：长玻璃纤维30份、玻璃布45份、涤纶纤维布10份和橡胶垫15份。将A料和B料按照重量比为1∶5混合，在拉挤成型设备中进行复合固化，得到公路护栏用拉挤复合材料。

对上述所得复合材料进行性能测试，得到的结果为：密度为2.0，只是钢材密度的不到三分之一，抗张强度达到280MPa，弯曲强度达到300MPa，缺口冲击强度为200kg.cm/cm²是钢材的4倍。

实施例3

原料组分如下：A料按重量计为：不饱和聚酯树脂70份、丁二烯15份、甲氧基封端聚乙二醇9份、过氧化二异丙苯1份、偶氮二异丁腈0.5份、二氧化硅1.5份和木粉0.7份、硅油2份、2，2’-甲撑双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)0.2份和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1份混合均匀；B料按重量计为：长玻璃纤维50份、玻璃纤维毡25份、涤纶纤维5份、钢丝纤维网10份和泡沫塑料垫10份。将A料和B料按照重量比为1∶3混合，在拉挤成型设备中进行复合固化，得到公路护栏用拉挤复合材料。

对上述所得复合材料进行性能测试，得到的结果为：密度为1.95，只是钢材密度的四分之一，抗张强度达到260MPa，弯曲强度达到270MPa，缺口冲击强度为220kg.cm/cm²是钢材的4.4倍。

从实施例的结果可以看出，本发明得到的公路护栏用复合材料具有很好的综合性能，可以替代钢材作为公路护栏使用，而且可连续化生产，安全耐用，有着广阔的应用及工业化前景。

Claims

1.一种公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，其特征在于：

1)配制树脂基原料和纤维组合原料；所述树脂基原料组分按重量计为：复配热固性树脂60-80份、交联剂10-30份、可反应增韧剂0.3-12份、固化剂0.1-7份、填料1-30份、脱模剂0.02-4份和稳定剂0.01-3份，各组分之和为100份，混合均匀；所述纤维组合原料按重量计为：玻璃纤维60-80份，辅配纤维10-25份，缓冲剂为10-15份，各原料组分之和为100份；

2)将树脂基原料和纤维组合原料按照重量比为1∶1-1∶5混合，在拉挤成型设备中进行复合固化，得到公路护栏用拉挤复合材料；

其中，所述的复配热固性树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂和双马来酰亚胺中的两种以上混合物；

所述的交联剂为氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2，5-二溴苯乙烯或丁二烯，或它们的混合物；

所述的可反应增韧剂为单羧基封端尼龙、胺基封端尼龙、甲氧基封端聚乙二醇、马来酸酐接枝聚醋酸乙烯酯、马来酸酐接枝低分子量聚乙烯或羟基封端聚二甲基硅氧烷，或它们的混合物。

2.根据权利要求1的公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，其特征在于所述的固化剂为过氧化环己酮、甲基四氢邻苯二甲酸酐、偶氮二异丁腈、过氧化甲乙酮、偶氮二异丁酸二甲酯、2，2-偶氮双(2-甲基丙脒)盐酸盐、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二酰、二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、过氧化二烷烃、过氧化二异丙苯、过氧乙酸叔丁酯、马来酸酐、三聚氰胺、过氧化苯甲酰，取其中两种以上的混合物。

3.根据权利要求1的公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，其特征在于所述的填料为碳酸钙、玻璃微珠、二氧化硅、云母、晶须、二氧化钛、硅灰石、三氧化二铝、木粉、高岭土、氧化镁、硫酸钡、氧化锌或炭黑，或是它们的混合物。

4.根据权利要求1的公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，其特征在于所述的脱模剂为硬脂酸、硅酯、硅油、N’，N-乙撑双油酸酰胺、N’，N-亚乙基双油酸酰胺、乙撑双脂肪酰胺、季铵盐、芥酸酰胺、卵磷脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钡、十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸山梨坦，或是它们的混合物。

5.根据权利要求1的公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，其特征在于所述的稳定剂是4，4′-(β，β′-二羟基二丙氧苯基)-2，2-丙烷、硫代二丙酸二月桂酯、季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯、N，N′-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2，2′-甲撑双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，或是它们的混合物。

6.根据权利要求1的公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，其特征在于所述的玻璃纤维为长玻璃纤维、玻璃布或玻璃毡，或是它们的混合物；所述的辅配纤维为棉纤维、蔴纤维、碳纤维、钢纤维、铜纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、涤纶纤维或由上述纤维制成的布或毡或网，或是它们的混合物。

7.根据权利要求1的公路护栏用拉挤复合材料的制备方法，其特征在于所述的缓冲剂为橡胶垫或泡沫塑料垫。