CN101942130A - 热塑性复合材料及其制备方法和电缆槽及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热塑性复合材料及其制备方法和由该热塑性复合材料制备的用于铁路路基的电缆槽及其制备方法。所述热塑性复合材料包括以下组分及重量分含量：10％～95％的热塑性塑料、3％～80％的填料和1％～20％的添加剂。本发明热塑性复合材料中采用的热塑性塑料可以多次回收利用，解决了环境污染的问题；填料可以采用碳酸钙等工业原料，也可以采用粉煤灰等工业废渣，加添加剂处理后，可以提高其在热塑性塑料中的分散能力，从而使制备的热塑性复合材料具有较高的硬度和模量、防水、耐霉菌、耐盐碱等优点；采用所述热塑性复合材料制成的电缆槽重量轻、美观，可以降低工人的劳动强度，方便施工。

Description

热塑性复合材料及其制备方法和电缆槽及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料及其制备方法和电缆槽及其制备方法，尤其涉及一种热塑性复合材料及其制备方法和由该热塑性复合材料制备的用于铁路路基的电缆槽及其制备方法。
背景技术
在现有技术中，用于铁路路基的电缆槽通常为钢筋混凝土制件，这种制件重量大，需要多人抬或借助小型机械施工，由于该材料缺乏韧性，在施工中易破损，工人劳动强度大。采用玻璃钢制成的电缆槽虽然克服了以钢筋混凝土制成的电缆槽的重量大、工人劳动强度高的问题，但玻璃钢在生产过程中污染严重，且产品破损后不能回收，只能焚烧，会带来严重的大气污染。
发明内容
本发明针对采用钢筋混凝土或者玻璃钢制成的用于铁路路基的电缆槽存在的上述不足，提供一种热塑性复合材料及其制备方法和由该热塑性复合材料制备的用于铁路路基的电缆槽及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种热塑性复合材料包括以下组分及重量分含量：10％～95％的热塑性塑料、3％～80％的填料和1％～20％的添加剂。
本发明的有益效果是：本发明热塑性复合材料中采用的热塑性塑料可以多次回收利用，解决了环境污染的问题；填料可以采用碳酸钙等工业原料，也可以采用粉煤灰等工业废渣，加添加剂处理后，可以提高其在热塑性塑料中的分散能力，从而使制备的热塑性复合材料具有较高的硬度和模量、防水、耐霉菌、耐盐碱等优点；采用所述热塑性复合材料制成的电缆槽重量轻、美观，可以降低工人的劳动强度，方便施工。
所述热塑性塑料包括聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯、聚氯乙烯和工程塑料中的一种或几种。
进一步，所述填料包括碳黑、粉煤灰、玻璃微珠、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、钛白粉和木粉中的一种或几种。
进一步，所述添加剂包括增韧剂、增塑剂、偶联剂、润滑剂和稳定剂中的一种或几种。
进一步，所述增韧剂包括三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、热塑性丁苯橡胶、丙烯酸酯类共聚物、MBS树脂、粉末丁腈橡胶、氯化聚乙烯和天然橡胶中的一种或几种；所述增塑剂包括邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、柠檬酸酯类、亚磷酸酯类和脂肪酸酯类增塑剂中的一种或几种；所述偶联剂包括硅烷酯、钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种或几种；所述润滑剂包括石蜡、硬脂酸铅和硬脂酸钙中的一种或几种。
进一步，所述稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂中的一种或者两种。
进一步，所述热稳定剂包括二盐稳定剂、三盐稳定剂、钙-锌复合稳定剂、有机锡稳定剂、受阻酚稳定剂和位阻胺稳定剂中的一种或几种；所述光稳定剂包括水杨酸酯、二苯甲酮、苯并三唑、丙烯腈衍生物和三嗪类化合物及其衍生物类中的一种或几种。
本发明还提供一种热塑性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量分含量取1％～20％的添加剂加入3％～80％的填料后，于下25℃～150℃下高速搅拌10分钟～30分钟；
步骤二、按重量百分比取10％～95％的热塑性塑料加入混合均匀的添加剂和填料中高速搅拌10分钟～30分钟，即可制得热塑性复合材料的初级混合料；
步骤三、将热塑性复合材料的初级混合料于150℃～280℃下经高温捏合或挤出即可制得热塑性复合材料。
本发明还提供一种电缆槽，由上述的热塑性复合材料制成，所述电缆槽用于铁路路基，其包括槽体，所述槽体具有底板和左右两个侧壁，所述槽体内部设有隔板，将槽体分为左右两室。
本发明还提供一种电缆槽的制备方法，该制备方法包括对上述热塑性复合材料经挤出或捏合后，再进行挤出成型或者进行挤出成型后再采用板材焊接或者压制成型的步骤。
附图说明
图1为本发明热塑性复合材料制备方法的流程示意图；
图2为本发明电缆槽的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明热塑性复合材料制备方法的流程示意图。如图1所示，该制备方法包括以下步骤：
步骤11、按重量分含量取1％～20％的添加剂加入3％～80％的填料后，于下25℃～150℃下高速搅拌10分钟～30分钟。
所述添加剂包括增韧剂、增塑剂、偶联剂、润滑剂和稳定剂中的一种或几种。所述增韧剂包括三元乙丙橡胶(Ethylene-Propylene-Diene Monomer，简称EPDM)、二元乙丙橡胶(ethylene-propylene rubber，简称EPR)、聚烯烃弹性体(简称POE)、热塑性丁苯橡胶(简称SBS)、丙烯酸酯类共聚物(简称ACR)、MBS树脂即甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三元共聚物、粉末丁腈橡胶、氯化聚乙烯和天然橡胶中的一种或几种，可以提高热塑性复合材料的抗冲击性能。所述增塑剂包括邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、柠檬酸酯类、亚磷酸酯类和脂肪酸酯类增塑剂中的一种或几种，如邻苯二甲酸二辛酯(简称DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(简称DBP)、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯等。所述偶联剂包括硅烷酯、钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种或几种。所述润滑剂包括石蜡、硬脂酸铅和硬脂酸钙中的一种或几种。所述稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂中的一种或者两种，所述热稳定剂包括二盐稳定剂、三盐稳定剂、钙-锌复合稳定剂、有机锡稳定剂、受阻酚稳定剂和位阻胺稳定剂中的一种或几种；所述光稳定剂包括水杨酸酯、二苯甲酮、苯并三唑、丙烯腈衍生物和三嗪类化合物及其衍生物类中的一种或几种。所述添加剂还可以包括抗氧剂、阻燃剂和紫外线吸收剂中的一种或几种。
根据实际需要，选用不用的添加剂，即选择一种或几种不同类型的添加剂或者同一类型添加剂中的一种或者几种添加剂，从而实现对热塑性复合材料的赋形。
所述填料包括碳黑、粉煤灰、玻璃微珠、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、钛白粉和木粉中的一种或几种，还可以是其它的天然矿物粉、有机粉体或者无机粉体。通过添加剂的加入可以对填料进行表面处理，经过表面处理后，可以提高填料在热塑性塑料中的分散性及与界面粘结力。所述添加剂优选偶联剂。其中，填料的表面处理工艺为：在高速混合器中加入一定重量的填料，将偶联剂直接或溶于特定溶剂中，按规定的配比，加入到填料中，高速混合，从而实现填料的表面处理。
为了有效地降低热塑性复合材料的成本并提高热塑性复合材料的硬度、模量等力学性能，在热塑性复合材料的制备中需要高的填料添加量。通常高填料添加量下会存在热塑性复合材料的流动性变差，冲击性能劣化等问题。因此需要精细设计并控制复合材料内无机粉体与聚合物之间的界面，使其在承受冲击载荷时能够有效的传递应力。
步骤12、按重量百分比取10％～95％的热塑性塑料加入混合均匀的添加剂和填料中高速搅拌10分钟～30分钟，即可制得热塑性复合材料初级混合物。
所述热塑性塑料包括聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯、聚氯乙烯和工程塑料中的一种或几种。
本发明可以用新的热塑性塑料也可以用回收的热塑性塑料，由于回收热塑性塑料通常都为多种聚合物材料的混合物，将其完全分拣开几乎不可能。不同聚合物之间由于极性与分子结构的差别，造成它们之间的相容性很差，若直接使用，会影响基体树脂的力学性能，并最终影响复合材料的强度。因此需要制备多功能的相容剂，在不相容的聚合物材料之间架起桥梁。相容剂的制备采用挤出过程中原位生成的方法。将一定量的MAH(马来酸酐)与聚丙烯等，在过氧化物的存在下，经挤出机挤出，制备相容剂。相容剂的加入可以再不相容或相容性不好的聚合物之间建立连接桥梁，从而提高热塑性复合材料的力学性能、加工性及耐老化性。
步骤13、将热塑性复合材料的初级混合料于150℃～280℃下经高温捏合或挤出即可制得热塑性复合材料。
下面以五个实施例对本发明的热塑性复合材料及其性能作进一步详细的描述。
实施例一：
本实施例中的热塑性复合材料包括以下组分：100份的聚丙烯、100份的粉煤灰、1份的铝酸酯偶联剂和10份的POE。
本实施例中的热塑性复合材料具有以下性能：
  项目  指标
  拉伸强度(MPa)  20
  弯曲强度(MPa)  23
  悬臂梁冲击强度(J/m)  20
  热变形温度(℃)(0.46MPa)  110
  熔体流动速率(g/10min)  1～10
  弯曲模量(MPa)  1300
  模塑收缩率(％)  ＜2.5
  氧化诱导期(220℃，Al/min)  10
实施例二：
本实施例中的热塑性复合材料包括以下组分：100份的聚氯乙烯、100份的粉煤灰、1份的硅烷酯偶联剂、10份的ACR、8份的DBP和10份的钙-锌复合稳定剂。
本实施例中的热塑性复合材料具有以下性能：
  项目  指标
  拉伸强度(MPa)  30
  弯曲强度(MPa)  35
  悬臂梁冲击强度(J/m)  30
  热变形温度(？)(0.46MPa)  80
  熔体流动速率(g/10min)  1～10
  弯曲模量(MPa)  1300
  模塑收缩率(％)  ＜2.5
实施例三：
本实施例中的热塑性复合材料包括以下组分：100份的聚氯乙烯、4份的碳酸钙、2份的ACR、8的DOP、3份的三盐稳定剂、1.5份的二盐稳定剂、0.6份的硬脂酸铅、0.5份的硬脂酸钙、0.2的份硬脂酸、0.1份的石蜡、8份的氯化聚乙烯和0.2份二苯甲酮类光稳定剂。
本实施例中的热塑性复合材料具有以下性能：
  项目  指标
  拉伸强度(MPa)  40
  弯曲强度(MPa)  53
  悬臂梁冲击强度(J/m)  40
  热变形温度(？)(0.46MPa)  75
  熔体流动速率(g/10min)  1～10
  弯曲模量(MPa)  1500
  模塑收缩率(％)  ＜2.0
实施例四：
本实施例中的热塑性复合材料包括以下组分：100份的聚乙烯、80份的碳酸钙、2份的钛酸酯偶联剂和10份的EPDM、0.1份抗氧剂B215和0.3份二苯甲酮类光稳定剂。
本实施例中的热塑性复合材料具有以下性能：
  项目   指标
  拉伸强度(MPa)   18
  弯曲强度(MPa)   20
  悬臂梁冲击强度(J/m)   40
 热变形温度(？)(0.46MPa)  80
 熔体流动速率(g/10min)  1～10
 弯曲模量(MPa)  1000
 模塑收缩率(％)  ＜2.0
实施例五：
本实施例中的热塑性复合材料包括以下组分：100份的聚丙烯、120份的碳酸钙、1份的铝酸酯偶联剂和10份的EPR。
本实施例中的热塑性复合材料具有以下性能：
  项目  指标
  拉伸强度(MPa)  22
  弯曲强度(MPa)  24
  悬臂梁冲击强度(J/m)  20
  热变形温度(？)(0.46MPa)  110
  熔体流动速率(g/10min)  1～10
  弯曲模量(MPa)  1400
  模塑收缩率(％)  ＜2
从上述五个实施例可以看出，通过本发明热塑性复合材料制备的热塑性复合材料具有较高的硬度和模量、防水性能好、耐霉菌且耐盐碱性能优越等优点，可用于制备管槽、板材、管材等制品，而且制备过程中采用的热塑性塑料，可以多次回收利用，解决了环境污染的问题，填料可以为碳酸钙等工业填料，也可采用粉煤灰等工业废渣，且热塑性复合材料制备方法简单，制备过程中基本没有废弃物的排放和对水体或者大气的污染。
图2为本发明电缆槽的结构示意图。如图2所示，所述电缆槽由所述热塑性复合材料经挤出或捏合后，再进行挤出成型或者进行挤出成型后再采用板材焊接或者压制成型制成，所述电缆槽用于铁路路基，其包括槽体21，所述槽体21具有底板211和左右两个侧壁212，所述槽体21内部设有隔板22，将槽体21分为左右两室23，分别走电缆和信号缆。
以本发明热塑性复合材料制备的电缆槽重量轻、美观、力学性能及耐久性能优异，还具有内壁光滑、摩擦系数低的特点，可以方便穿线等后续应用与操作，由于电缆槽的重量轻可以降低工人的劳动强度且方便施工，同时，电缆槽的制备工艺成熟，能有效提高生产效率和产品的经济性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热塑性复合材料，其特征在于，该热塑性复合材料包括以下组分及重量分含量：10％～95％的热塑性塑料、3％～80％的填料和1％～20％的添加剂。
2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料，其特征在于，所述热塑性塑料包括聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯、聚氯乙烯和工程塑料中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的热塑性复合材料，其特征在于，所述填料包括碳黑、粉煤灰、玻璃微珠、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、钛白粉和木粉中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的热塑性复合材料，其特征在于，所述添加剂包括增韧剂、增塑剂、偶联剂、润滑剂和稳定剂中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的热塑性复合材料，其特征在于，所述增韧剂包括三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、热塑性丁苯橡胶、丙烯酸酯类共聚物、MBS树脂、粉末丁腈橡胶、氯化聚乙烯和天然橡胶中的一种或几种；所述增塑剂包括邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、柠檬酸酯类、亚磷酸酯类和脂肪酸酯类增塑剂中的一种或几种；所述偶联剂包括硅烷酯、钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种或几种；所述润滑剂包括石蜡、硬脂酸铅和硬脂酸钙中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的热塑性复合材料，其特征在于，所述稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂中的一种或者两种。
7.根据权利要求6所述的热塑性复合材料，其特征在于，所述热稳定剂包括二盐稳定剂、三盐稳定剂、钙-锌复合稳定剂、有机锡稳定剂、受阻酚稳定剂和位阻胺稳定剂中的一种或几种；所述光稳定剂包括水杨酸酯、二苯甲酮、苯并三唑、丙烯腈衍生物和三嗪类化合物及其衍生物类中的一种或几种。
8.一种热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、按重量分含量取1％～20％的添加剂加入3％～80％的填料后，于下25℃～150℃下高速搅拌10分钟～30分钟；
步骤二、按重量百分比取10％～95％的热塑性塑料加入混合均匀的添加剂和填料中高速搅拌10分钟～30分钟，即可制得热塑性复合材料的初级混合料；
步骤三、将热塑性复合材料的初级混合料于150℃～280℃下经高温捏合或挤出即可制得热塑性复合材料。
9.一种电缆槽，其特征在于，由如权利要求1至7任一所述的热塑性复合材料制成，所述电缆槽用于铁路路基，其包括槽体(21)，所述槽体(21)具有底板(211)和左右两个侧壁(212)，所述槽体(21)内部设有隔板(22)，将槽体(21)分为左右两室(23)。
10.一种电缆槽的制备方法，其特征在于，该制备方法包括对如权利要求1至7任一所述的热塑性复合材料经挤出或捏合后，再进行挤出成型或者进行挤出成型后再采用板材焊接或者压制成型的步骤。
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