CN102382369A - 一种可发光的马路井盖专用料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可发光的马路井盖专用料及其制备方法，由以下组分按质量百分比所组成：聚丙烯10～70％，增强母粒10～60％，填充母粒5～40％，增韧剂3～20％，蓄光型发光材料1～30％，抗氧剂0.1～1％，其它助剂0～3％。本发明通过选用特定的材料配方和生产工艺，使制得的产品具有强度高、承载大、不腐蚀、耐冲击、抗疲劳、工艺简单、成本低等优点，并能很好地解决铸铁井盖被盗、钢筋混凝土井盖容易崩边或破裂等当前使用的各类井盖材料存在的不足。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料的改性技术领域，具体地说，涉及一种马路井盖专用料及其制备技术。
背景技术
井盖是通往地下设施出入口顶部的封闭物。凡是安装自来水、电信、电力、燃气、热力、光缆、消防、环卫等公用设施的地方就需要安装检查井盖。因此，井盖的市场容量很大。传统的检查井盖多为铸铁井盖，由于铸铁井盖经常被盗而引起了许多社会问题，人们纷纷采取各种措施，从无回收利用价值角度出发，研发了不少新型井盖。其中新型的高分子复合材料井盖出现后，由于其产品回收价值极低，较好的解决了防盗的问题。目前的高分子复合材料井盖大多主要是采用树脂和纤维作为主要原料，经高温高压一次模压成型，该产品由于具有密度高、硬度高、压强高、重量轻、抗腐蚀、抗老化等特点，是铸铁井盖最理想的替代品。
另外，目前采用的金属或水泥井盖都存在一个共同的缺点是均无反光功能，这使行人或车辆不能够辨认出井盖所处的位置，特别是在夜间一些凸出或凹进路面的井盖给夜间行人行走和车辆的行驶带来很大的安全隐患，同时也给在窨井下进行夜间检修作业的工人留下隐患。使用各种颜色的发光井盖除了可以提醒司机夜晚行车时有意地避开井盖，减少其被碾压的次数增加其使用寿命，还可以起到美化城市的作用。
人们为了使塑料制品具有夜间发光的性能主要采取两种途径：一种是在塑料制品上涂覆发光涂料、粘贴和镶嵌发光体，另一种就是在塑料中添加发光填料。
在塑料制品上涂覆发光涂料、粘贴和镶嵌发光体，实际上是将塑料作为结构主体，外加具有发光功能的表面。该塑料并非真正意义上的发光塑料，而且其操作过程复杂、效率低下、制造成本较高、具有发光功能的表面易磨损使用期不长，因而在实际应用中难以推广。因此一般采用在塑料中填充蓄光型自发光填料来获得长期的发光效果。蓄光型自发光材料又称为光致超长余辉蓄光材料、非放射性蓄光材料、无电源自发光材料等。该材料主动吸蓄太阳光、灯光、紫外光、杂散光等可见光5-10min后，把这种激发光能储存起来，当光激发停止后，就可在黑暗中持续发光12h以上，并可根据实际需要，使其发出红、绿、蓝、黄、紫等多种彩色光。
发明专利CN1865604A公开了一种抗压发光多彩井盖的制备方法，采用有机和无机化学原料混合而成。使用的配方中不含任何增强填料，制备的井盖力学性能较差，很难在实际中得到应用。专利CN1405233A公开了一种树脂基复合材料井盖，该井盖由不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、固化剂、促进剂组成，将玻璃纤维铺设在成型模具的型腔内，相互交错角为45度，然后将其它组分注入模具内，合模固化而成。该成型工艺复杂、生产效率低、制备的产品韧性差，难以得到推广应用。专利CN1520984A公开了一种复合材料井盖及其工艺方法，该井盖的配方中使用了河沙或矿砂，因其颗粒尺寸一般较大，对复合材料的性能影响较大，以此材料制备的井盖冲击韧性较差，容易破裂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用高分子复合材料制作的可发光的马路井盖专用料及其制备方法，通过选用特定的材料配方和生产工艺，使制得的产品具有强度高、承载大、不腐蚀、耐冲击、抗疲劳、工艺简单、成本低等优点，并能很好地解决铸铁井盖被盗、钢筋混凝土井盖容易崩边或破裂等当前使用的各类井盖材料存在的不足。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可发光的马路井盖专用料，由以下组分按质量百分比所组成：
聚丙烯10～70％
增强母粒10～60％
填充母粒5～40％
增韧剂3～20％
蓄光型发光材料1～30％
抗氧剂0.1～1％
其它助剂0～3％。
其中，所述聚丙烯包括现有技术公开的各类聚丙烯材料，包括各种粒状、粉状、块状的回收聚丙烯或原生共聚聚丙烯、均聚聚丙烯树脂或其共混物；
所述增强母粒为长玻璃纤维增强的聚丙烯（LFT-PP）母粒，其玻璃纤维填充量为30～70%，增强母粒料粒的长度为4mm～50mm，优选为10mm～30mm。增强母粒是一种特定长度和玻纤含量的长玻璃纤维（LFT）增强的聚丙烯母粒，在本配方体系中主要起提高井盖的强度和刚性的作用。
所述填充母粒为碳酸钙母粒、滑石粉母粒、硫酸钡母粒、重晶石母粒中的至少一种，其母粒的基体可选择聚乙烯或聚丙烯，优选为聚丙烯。上述各类填充母粒中无机填充剂的目数为800～5000目，优选为800～2000目。填充母粒的作用是提高复合材料的密度和降低材料成本，以及改善井盖的表面外观。
所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物POE、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种或几种。增韧剂可以提高井盖的抗冲击韧性，避免承载较大的负荷时出现破裂的现象，并使复合材料获得优异的均衡物理力学性能。
所述蓄光型发光材料包括硫化物体系蓄光型自发光材料、铝酸盐体系蓄光型自发光材料、硅酸盐体系蓄光型自发光材料中的一种或几种，优选为铝酸盐体系蓄光型自发光材料或硅酸盐体系蓄光型自发光材料中的一种或两种，其平均粒度为10-65μm，余辉时间12小时以上。蓄光型发光材料的作用是白天吸收太阳光后，将光能储存起来，晚上再把储存的光能以光的形式慢慢释放出来，并可持续十几个小时，从而可使井盖起到夜晚发光的作用。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂中的至少一种。抗氧剂的作用是提高聚丙烯的受热稳定性，避免聚丙烯受热过程中与氧气等强氧化物质作用，发生氧化降解。
所述其它助剂包括润滑剂、紫外线吸收剂、成核剂、色母粒中的一种或几种。
助剂可根据需求选择添加。
上述可发光的马路井盖专用料的制备方法包括如下步骤：
（a）将各组分按照配比称量，然后加入到搅拌机中搅拌；
（b）将搅拌均匀的上述物料加入到加压式翻转密炼机中，控制加料容量为密炼室有效容积的50～75%，密炼室内的温度为150～190℃，转子转速为20～80r/min，密炼时间为3～30min，进而将物料熔融共混，即得可发光的马路井盖专用料。
利用上述可发光的马路井盖专用料制备马路井盖的方法，包括如下步骤：将马路井盖专用料直接放入模具型腔中，控制压力30T～200T、温度190～230℃，即可制备各种形状的马路井盖。
本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
（1）现有公开的专利技术中，发光井盖的制作方法一般都是通过在井盖上涂覆发光涂料、粘贴和镶嵌发光体来实现的，这种井盖在长期风吹日晒的气象条件下及行人和车辆在其表面不断地摩擦作用下，这种表层发光体很容易磨损、脱落，从而失去发光的作用，而本发明将蓄光型自发光材料均匀地添加到井盖的配方体系中，可保证井盖在何种受损条件下都可长期稳定地发光；（2）本发明采用了长玻璃纤维增强聚丙烯母粒做为增强体，可避免直接添加玻璃纤维时引起的皮肤过敏对工人造成的健康危害，另一方面，填充剂直接采用母粒添加到配方体系中可避免直接添加粉体引起粉尘飞扬造成车间环境的恶化和给工人身体健康带来危害，也可提高分散效果；（3）本发明采用密炼机来进行熔融共混制备这种可发光的井盖材料，这种较强的混合分散效果和较弱的剪切应力一方面可保证玻璃纤维不被剪切断裂而降低其增强作用，另一方面可降低因较大的剪切摩擦力引起的蓄光型发光材料辉度降低的现象；（4）此发明制备的发光井盖专用料因其配方的廉价性和具有长期发光的特点而不具有回收再利用的特点，从而可解决井盖被盗的社会问题，另外其夜间发光的特点可给行人和车辆一个很好的指示作用。（5）普通短玻纤和连续玻璃纤维增强热塑性材料中GF的长度为0.2～1mm，该长度范围导致材料的强度、刚度、硬度、韧性较差，而本发明提供的发光井盖专用料中包含长度为4～50mm的长玻璃纤维使得本发明所提供的材料制备的井盖具有强度高、承载大、耐冲击、抗疲劳、工艺简单和成本低等优点。（6） 本发明所提供的材料可直接用于模压成型井盖，具有工艺简单易行、设备投资少、生产效率高等优点。
具体实施方式
实施例1
按以下质量百分比组成进行配比：聚丙烯25.8％（牌号PPH1315，韩国LG公司），长玻璃纤维增强聚丙烯母粒30％（牌号B1050，东莞塑之道高分子材料有限公司），滑石粉母粒10％（市购常规型号），硫酸钡母粒10%（市购常规型号），乙烯-辛烯共聚物3％(牌号8200，美国杜邦公司)，铝酸盐系蓄光型自发光材料20%（重庆上游发光材料有限公司），抗氧剂1010和抗氧剂168各0.1％（瑞士汽巴公司），硬脂酸钙1％（市购常规型号）。将上述物料准确称量后加入到高速搅拌机中搅拌10min，然后将搅拌均匀的上述物料加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为170～180℃，转子转速为40r/min，密炼时间为10min，将密炼完的复合材料直接从密炼室内翻转倾到出来，经冷却破碎后用注塑机制备标准测试样条进行物理力学性能和光学性能检测。检测结果见表1。
实施例2
按以下质量百分比组成进行配比：聚丙烯17.8％（牌号PPH1315，韩国LG公司），长玻璃纤维增强聚丙烯母粒40％（牌号B1050，东莞塑之道高分子材料有限公司），滑石粉母粒5％（市购常规型号），硫酸钡母粒15%（市购常规型号），乙烯-辛烯共聚物5％(牌号8200，美国杜邦公司)，铝酸盐系蓄光型自发光材料16%（重庆上游发光材料有限公司），抗氧剂1010和抗氧剂168各0.1％（瑞士汽巴公司），硬脂酸钙1％（市购常规型号）。将上述物料准确称量后加入到高速搅拌机中搅拌10min，然后将搅拌均匀的上述物料加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为170～180℃，转子转速为40r/min，密炼时间为10min，将密炼完的复合材料直接从密炼室内翻转倾到出来，经冷却破碎后用注塑机制备标准测试样条进行物理力学性能和光学性能检测。检测结果见表1。
实施例3
按以下质量百分比组成进行配比：聚丙烯13.8％（牌号EPS30R，中国石油化工集团公司茂名分公司），长玻璃纤维增强聚丙烯母粒50％（牌号B1050，东莞塑之道高分子材料有限公司），硫酸钡母粒15%（市购常规型号），乙烯-辛烯共聚物8％(牌号8200，美国杜邦公司)，铝酸盐系蓄光型自发光材料12%（重庆上游发光材料有限公司），抗氧剂1010和抗氧剂168各0.1％（瑞士汽巴公司），硬脂酸钙1％（市购常规型号）。将上述物料准确称量后加入到高速搅拌机中搅拌10min，然后将搅拌均匀的上述物料加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为170～180℃，转子转速为40r/min，密炼时间为10min，将密炼完的复合材料直接从密炼室内翻转倾到出来，经冷却破碎后用注塑机制备标准测试样条进行物理力学性能和光学性能检测。检测结果见表1。
实施例4
按以下质量百分比组成进行配比：聚丙烯10.8％（牌号EPS30R，中国石油化工集团公司茂名分公司），长玻璃纤维增强聚丙烯母粒60％（牌号B1050，东莞塑之道高分子材料有限公司），硫酸钡母粒10%（市购常规型号），乙烯-辛烯共聚物8％(牌号8200，美国杜邦公司)，铝酸盐系蓄光型自发光材料10%（重庆上游发光材料有限公司），抗氧剂1010和抗氧剂168各0.1％（瑞士汽巴公司），硬脂酸钙1％（市购常规型号）。将上述物料准确称量后加入到高速搅拌机中搅拌10min，然后将搅拌均匀的上述物料加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为170～180℃，转子转速为40r/min，密炼时间为10min，将密炼完的复合材料直接从密炼室内翻转倾到出来，经冷却破碎后用注塑机制备标准测试样条进行物理力学性能和光学性能检测。检测结果见表1。
实施例5
按以下质量百分比组成进行配比：聚丙烯再生粒13.8％（东莞普能塑料科技有限公司），长玻璃纤维增强聚丙烯母粒60％（牌号B1050，东莞塑之道高分子材料有限公司），硫酸钡母粒5%（市购常规型号），三元乙丙橡胶10％(牌号505，韩国SK株式会社)，铝酸盐系蓄光型自发光材料10%（重庆上游发光材料有限公司），抗氧剂1010和抗氧剂168各0.1％（瑞士汽巴公司），硬脂酸钙1％（市购常规型号）。将上述物料准确称量后加入到高速搅拌机中搅拌10min，然后将搅拌均匀的上述物料加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为170～180℃，转子转速为40r/min，密炼时间为10min，将密炼完的复合材料直接从密炼室内翻转倾到出来，经冷却破碎后用注塑机制备标准测试样条进行物理力学性能和光学性能检测。检测结果见表1。
上述实施例中所得材料的性能指标如下表1所示：
表1
Claims (9)
1.一种可发光的马路井盖专用料，其特征在于由以下组分按质量百分比所组成：
聚丙烯10～70％
增强母粒10～60％
填充母粒5～40％
增韧剂3～20％
蓄光型发光材料1～30％
抗氧剂0.1～1％
其它助剂0～3％。
2.如权利要求1所述的可发光的马路井盖专用料，其特征在于，所述增强母粒为长玻璃纤维增强的聚丙烯母粒，其玻璃纤维填充量为30～70重量%，增强母粒料粒的长度为4mm～50mm。
3.如权利要求1所述的可发光的马路井盖专用料，其特征在于，所述填充母粒为碳酸钙母粒、滑石粉母粒、硫酸钡母粒、重晶石母粒中的至少一种，其母粒的基体为聚乙烯或聚丙烯。
4.如权利要求1所述的可发光的马路井盖专用料，其特征在于，所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种或两种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的可发光的马路井盖专用料，其特征在于，所述蓄光型发光材料包括硫化物体系蓄光型自发光材料、铝酸盐体系蓄光型自发光材料、硅酸盐体系蓄光型自发光材料中的一种或两种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的可发光的马路井盖专用料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂中的至少一种。
7.如权利要求1所述的可发光的马路井盖专用料，其特征在于，所述其它助剂包括润滑剂、紫外线吸收剂、成核剂、色母粒中的一种或几种。
8.权利要求1所述可发光的马路井盖专用料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（a）将各组分按照配比称量，然后加入到搅拌机中搅拌；
（b）将搅拌均匀的上述物料加入到加压式翻转密炼机中，控制加料容量为密炼室有效容积的50～75%，密炼室内的温度为150～190℃，转子转速为20～80r/min，密炼时间为3～30min，进而将物料熔融共混，即得可发光的马路井盖专用料。
9.利用权利要求1所述可发光的马路井盖专用料制备马路井盖的方法，其特征在于包括如下步骤：将马路井盖专用料直接放入模具型腔中，控制压力30T～200T、温度190～230℃，即可制备各种形状的马路井盖。
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