CN102312404B - 采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热塑性树脂复合材料在制备道路增强板中的应用，包括以下步骤：将连续纤维置于浸渍复合设备中浸渍热塑性树脂，得到单向连续纤维增强预浸带，其中，连续纤维的重量含量为15％～85％；将若干层单向连续纤维增强预浸带铺层在平板热压机上，于树脂熔融温度下，一定时间热压成层压道路增强板。与现有技术相比，本发明作为坦克等工程车辆通过沙漠、沼泽、泥地等松软地面的道路增强板，减小坦克的接地压力，有利于提高坦克等工程车辆的通行性能。

Description

采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法
技术领域
本发明涉及一种道路增强板，尤其是涉及一种热塑性树脂复合材料在制备道路增强板中的应用。
背景技术
坦克等工程车辆在通过沙漠、沼泽、泥地等松软地面时，因自重较大，经常出现工程车辆履带陷入松软地面而影响其通行性能。因此需采用道路增强板来提高工程车辆的通行性能。道路增强板主要有钢质道路增强板、热固性复合材料道路增强板等。钢质道路增强板增强效果好，但太重，不利于运输、搬运、铺放，影响工程车辆的快速作业。热固性复合材料道路增强板重量轻，但可变形性小，在较小的形变下即发生断裂。研制轻质高强的道路增强板，对于提高我国军队坦克等工程车辆在松软地面的作业能力，提高军事实力，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以作为坦克等工程车辆通过沙漠、沼泽、泥地等松软地面的道路增强板，显著改善和减小坦克的接地压力，有利于提高坦克等工程车辆的通行性能的采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a) 单向连续纤维增强预浸带的制备
将连续纤维置于浸渍复合设备中浸渍热塑性树脂，得到单向连续纤维增强预浸带，其中，连续纤维的重量含量为15%~85%；
(b) 道路增强板的制备
将若干层步骤（1）制得的单向连续纤维增强预浸带铺层在平板热压机上，于树脂熔融温度下，一定时间热压成层压道路增强板。
所述的浸渍复合设备采用交错的双挤出模头及压延辊对连续纤维带进行预浸渍。
所述的连续纤维为无机纤维，有机纤维或金属纤维；所述的热塑性树脂为聚烯烃，热塑性聚酯，聚酰胺，聚碳酸酯PC，其他通用树脂或高性能工程塑料。
所述的无机纤维包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或玄武岩纤维；所述的有机纤维包括芳香族聚酰胺纤维或超高分子量聚乙烯纤维，所述的金属纤维包括不锈钢纤维；所述的聚烯烃包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯，所述的热塑性聚酯包括PET、PTT或PBT，所述的聚酰胺包括尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212或尼龙612，所述的其他通用树脂包括聚氯乙烯PVC、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚苯乙烯PS或高抗冲聚苯乙烯HIPS，所述的高性能工程塑料包括聚醚醚酮PEEK、聚苯硫醚PPS、改性聚苯醚MPPO或聚醚酰亚胺PEI。
所述的热塑性树脂中还添加有添加剂，该添加剂选自抗氧剂、抗紫外光稳定剂、阻燃剂、接枝改性剂、抗静电剂等中的一种或几种。
所述的单向连续纤维增强预浸带铺层在平板热压机上的层数在3~100层之间。
所述的热压的温度高于所采用树脂熔点温度5~60℃，热压时间为10~60min。
与现有技术相比，本发明通过特殊的浸渍复合设备，使用热塑性树脂浸渍连续纤维，制备得到单向连续纤维增强预浸带，其中，连续纤维的重量含量不低于15%，不高于85%。将若干层预浸带按一定的顺序和方式铺层，于树脂熔融温度下，一定时间压制成层压道路增强板。
将本发明增强板进行通载试验：路基为砂地上面铺放连续纤维增强热塑性树脂复合材料道路增强板，板面密度为13.1kg/m2 ,6块道路增强板组成，长2.4m，宽4.4m。重约40吨的坦克以10码的速度通过，通过次数超过100次，道路增强板无破坏痕迹。
本发明具有如下优点：
1.首次提出采用连续纤维增强热塑性树脂复合材料做道路增强板，为坦克等工程车辆在松软地面提高同性性能的研究开创了一条新思路，对提高我国军队坦克等工程车辆快速作业水平，降低成本具有重要意义；
2.采用采用连续纤维增强热塑性树脂复合材料道路增强板，其提高坦克等工程车辆在松软地面通行能力的水平优于传统的道路增强板；
3.该道路增强板采用热塑性加工工艺，工艺简单，可大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
使用聚丙烯(PP)浸渍连续玻璃纤维，制备得到单向连续玻璃纤维增强PP预浸带，其中，玻璃纤维的重量含量为50%。将32层单向预浸带按正交方式叠放铺层，放入2.8米长，1.5米宽的热压机中，于185℃温度下，热压30min，然后保压冷却压制成2.3米长，1.2米宽的层压道路增强板，厚度10.2mm。
实施例2
使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)浸渍连续Kevlar纤维，制备得到单向连续Kevlar纤维增强PET预浸带，其中，Kevlar纤维的重量含量为40%。将25层单向预浸带按正交方式叠放铺层，放入2米长，1.5米宽的热压机中，于280℃温度下，热压25min,然后保压冷却压制成1.6米长，1.2米宽的层压道路增强板，厚度8.1mm。
实施例3
使用尼龙6(PA6)浸渍连续不锈钢纤维，制备得到单向连续不绣钢纤维增强PA6预浸带，其中，不锈钢纤维的重量含量为80%。将12层单向预浸带按正交方式叠放铺层，放入2.0米长，1.5米宽的热压机中，于240℃温度下，热压15min,然后保压冷却压制成1.6米长，1.2米宽的层压道路增强板，厚度4.1mm。
实施例4
使用聚氯乙烯(PVC)浸渍连续超高分子量聚乙烯纤维，制备得到单向连续超高分子量聚乙烯纤维增强PVC预浸带，其中，超高分子量聚乙烯纤维的重量含量为30%。将88层单向预浸带按正交方式叠放铺层，放入2.8米长，1.5米宽的热压机中，于185℃温度下，热压50min,然后保压冷却压制成2.3米长，1.2米宽的层压道路增强板，厚度20.6mm。
实施例5
采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，包括以下步骤：
(a) 单向连续纤维增强预浸带的制备
将碳纤维置于浸渍复合设备中, 采用交错的双挤出模头及压延辊对连续纤维带预浸渍热塑性树脂均聚聚丙烯，得到单向连续纤维增强预浸带，其中，连续纤维的重量含量为15%；热塑性树脂均聚聚丙烯中含有0.1wt%的抗氧剂1010；
(b) 道路增强板的制备
将3层步骤（1）制得的单向连续纤维增强预浸带铺层在平板热压机上，在比上述热塑性树脂熔点温度高5℃下，热压60min成层压道路增强板。
实施例6
采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，包括以下步骤：
(a) 单向连续纤维增强预浸带的制备
将芳香族聚酰胺纤维置于浸渍复合设备中, 采用交错的双挤出模头及压延辊对连续纤维带预浸渍热塑性树脂改性聚苯醚MPPO，得到单向连续纤维增强预浸带，其中，连续纤维的重量含量为85%；热塑性树脂均聚聚丙烯中含有2wt%的抗氧剂168，和4wt%市售抗紫外光稳定剂；
(b) 道路增强板的制备
将100层步骤（1）制得的单向连续纤维增强预浸带铺层在平板热压机上，在比上述热塑性树脂熔点温度高60℃下，热压10min成层压道路增强板。

Claims (8)

1.一种采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a) 单向连续纤维增强预浸带的制备
将连续纤维置于浸渍复合设备中浸渍热塑性树脂，得到单向连续纤维增强预浸带，其中，连续纤维的重量含量为15%~85%；
(b) 道路增强板的制备
将若干层步骤（1）制得的单向连续纤维增强预浸带铺层在平板热压机上，于树脂熔融温度下，热压成层压道路增强板；热压的温度高于所采用树脂熔点温度5~60℃，热压时间为10~60min；
其中，所述的浸渍复合设备采用交错的双挤出模头及压延辊对连续纤维带进行预浸渍。
2.根据权利要求1所述的采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，其特征在于，所述的连续纤维为无机纤维，无机纤维包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或玄武岩纤维。
3.根据权利要求1所述的采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，其特征在于，所述的连续纤维为有机纤维，有机纤维包括芳香族聚酰胺纤维或超高分子量聚乙烯纤维。
4.根据权利要求1所述的采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，其特征在于，所述的连续纤维为金属纤维，金属纤维包括不锈钢纤维。
5.根据权利要求1所述的采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，其特征在于，所述的热塑性树脂为聚烯烃，热塑性聚酯，聚酰胺或聚碳酸酯，所述的聚烯烃包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯，所述的热塑性聚酯包括PET、PTT或PBT，所述的聚酰胺包括尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212或尼龙612。
6.根据权利要求1所述的采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，其特征在于，所述的热塑性树脂为聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、改性聚苯醚或聚醚酰亚胺。
7.根据权利要求1所述的采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，其特征在于，所述的热塑性树脂中还添加有添加剂，该添加剂选自抗氧剂、抗紫外光稳定剂、阻燃剂、接枝改性剂、抗静电剂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的采用热塑性树脂复合材料制备道路增强板的方法，其特征在于，所述的单向连续纤维增强预浸带铺层在平板热压机上的层数在3~100层。
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