CN102391576B

CN102391576B - 一种可反光的复合材料井盖及其制备方法

Info

Publication number: CN102391576B
Application number: CN201110286728.1A
Authority: CN
Inventors: 郝源增; 袁海兵; 郝建鑫; 任萍
Original assignee: GUANGZHOU SUPER-DRAGON ENGINEERING PLASTIC Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU SUPER-DRAGON ENGINEERING PLASTICS CO., LTD.
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: CN102391576A

Abstract

本发明公开了一种可反光的复合材料井盖及其制备方法，由以下组分按质量百分比组成：聚丙烯15～60％，增强母粒20～60％，填充母粒5～40％，增韧剂3～20％，反光材料0.1～10％，抗氧剂0.1～1％，其它助剂0～3％。本发明通过采用价廉易得的热塑性树脂作为基体材料和特定的生产工艺，使制得的井盖具有强度高、耐冲击、耐腐蚀、工艺简单、成本低等优点，并具有夜间反光的功能。

Description

一种可反光的复合材料井盖及其制备方法

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，涉及一种复合材料井盖的制造技术。

背景技术

城市中的道路下面一般都设置有下水管道或电缆管道，为了方便检修，每隔一段距离都会设置一个通往地面的井口，井口处一般都用井盖盖住。现有的井盖多为铸铁材料制成，但铸铁井盖脆性大，不耐冲击，腐蚀严重，不美观，车压有很大噪音，重量大，不易施工，而且被盗现象严重。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。但当高分子技术应用到井盖的实际生产中时，人们发现在生产过程中复合材料的组份及各组份的比例是影响产品质量和成本的关键因素，若组份控制不当，会造成产品抗压和抗冲击能力下降、容易变形、使用寿命短等缺陷。

另外，目前广泛使用的井盖还存在一个共同的缺点是均无反光功能，这会给夜间行人行走和车辆的行驶带来不便，同时也给在窨井下进行夜间检修作业的工人留下隐患。使用具有反光功能的井盖除了可以给夜晚行车的司机一个很好的指示作用，另外还可以提醒司机有意地避开井盖，减少其被碾压的次数增加其使用寿命。

中国专利CN1405233A公开了一种树脂基复合材料井盖，它是由不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、固化剂、促进剂所组成，其生产方法是将玻璃纤维方格布铺设在井盖成型模具的型腔内，并在型腔的加强筋部位缠绕玻璃纤维束，然后将上述组分注入模具进行模压。该方法工艺复杂，生产效率低，产品成本较高。

发明专利CN1990961A公开了一种复合材料模压井盖，它是由平板和平板底部的肋组成，其中在全部肋或部分肋中间侧向加入扁金属形成加强筋，并且肋的底部和上部分别采用连续纤维和短纤维增强的聚合物复合材料所组成。该方法工艺复杂，生产成本较高，产品难以推广应用。

公开号为CN1864962A的发明专利公开了一种高分子复合材料井盖及其制造方法，该井盖利用煤灰为主要填料，虽然可以降低成本，实现废物的二次利用，但制备的井盖承载能力有限，耐冲击性能较差。

中国专利CN1865604A公开了一种抗压发光多彩井盖的制备方法，其配方组分主要包括水、氯化镁、氧化镁、木硝、竹片、不饱和树脂、滑石粉等，制备的井盖负荷承载能力不大，容易出现破损，影响车辆和行人的交通安全，并且加入的发光材料比例较低，发光强度较弱，效果不明显。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用高分子复合材料制作的可反光复合材料井盖及其制备方法，通过采用价廉易得的热塑性树脂作为基体材料和特定的生产工艺，使制得的井盖具有强度高、耐冲击、耐腐蚀、工艺简单、成本低等优点，并具有夜间反光的功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可反光的复合材料井盖，由以下组分按质量百分比组成：

聚丙烯15～60％

增强母粒20～60％

填充母粒5～40％

增韧剂3～20％

反光材料0.1～10％

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。

所述反光材料为高折射率的玻璃微珠，其半球面镀膜作为后向反射器，粒径大小为20～100μm，折射率为1.0～2.8，优选1.9～2.5。反光材料的作用主要是赋予井盖夜间反光的功能，它是一种高折射率的玻璃微珠，具有极强的逆向回归反射性能，能将85％的光线直接反射回光源处。回归反射所造成的反光亮度，可使驾驶人员和带光源的夜间作业人员在夜间或视野不佳的情况下清楚地看见井盖的位置，从而具有很好的路面指示作用。

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。

其它颜料、润滑剂和紫外线吸收剂等助剂可根据需求选择添加。

上述可反光的复合材料井盖的制备方法，包括如下步骤：

（a）将上述配方中的聚丙烯、增强母粒、填充母粒、增韧剂、抗氧剂及其它助剂按照一定配比准确称量，然后加入到高速搅拌机（转速500～3000rpm）中搅拌5～30分钟。

（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55～70%，密炼室内的温度为160～200℃，转子转速为25～70r/min，密炼时间为3～30min，进而将物料熔融共混。

（c）将上述密炼后的熔融共混料直接转入井盖的模具型腔中，合模，控制压力50T～200T，保压1～2分钟，然后开模，接着将用溶剂调配的含玻璃微珠的反光浆液均匀地涂刷或喷涂在井盖的上表面，合模后保压5～30分钟，开启模具，取出井盖。所述溶剂为脂肪烃、芳香烃、醇、酯、酮、卤代烃、萜烯中的一种或几种。

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，反光井盖的制作方法一般都是通过在井盖上涂覆反光涂料或粘贴反光膜来实现的，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，表层很薄而且粘附力不强的涂料很容易被磨损，粘贴的反光膜也很容易受损和剥落，从而失去反光的作用，而本发明将具有极强的逆向回归反射性能的玻璃微珠通过模压的方式镶嵌在井盖的表面，其部分表面裸露出来产生反光效果。

（2）本发明采用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，同时也可提高分散效果。

（3）本发明采用密炼机来进行熔融共混制备这种可反光的井盖材料，这种较强的混合分散效果和较弱的剪切应力可保证玻璃纤维不被剪切断裂而降低其增强作用。

（4）与现有技术直接将物料搅拌均匀后就放入模具型腔进行热压的方式相比，本发明的这种先密炼熔融共混再冷压的方式，更能提高材料的均一性、产品质量的稳定性和产品的机械强度。

（5）此发明制备的反光井盖因其配方的廉价性和具有长期反光的特性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，另外其夜间反光的特点可给行人和车辆一个很好的指示作用。

（6）普通短玻纤和连续玻璃纤维增强热塑性材料中玻璃纤维的长度为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的玻璃纤维使得本发明所提供的井盖具有强度高、承载大、耐冲击、抗疲劳和成本低等优点。

（7）本发明所提供的井盖的成型方法，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30.8％（牌号PPH1315，韩国LG公司），长玻璃纤维增强聚丙烯母粒35％（牌号FHLFTG-50PP，无锡市朗格拉斯新材料科技有限公司），滑石粉母粒20％（市购常规型号），硫酸钡母粒5%（市购常规型号），乙烯-辛烯共聚物3％(牌号8200，美国杜邦公司)，高折射玻璃微珠5%（折射率2.2,天津市瑞达鑫华研磨材料有限公司），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）。除高折射玻璃微珠外，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170～185℃，转子转速为40r/min，密炼时间为10min，将密炼完的熔融共混料直接转入井盖的模具型腔中，合模，控制压力100T，保压1分钟，然后开模，接着将称量好的高折射玻璃微珠用溶剂（环已酮）调成糊状，用毛刷均匀地涂刷在井盖的上表面，合模后保压10分钟，开启模具，取出井盖。（取密炼完的熔融共混料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18.8％（牌号PPH1315，韩国LG公司），长玻璃纤维增强聚丙烯母粒45％（牌号FHLFTG-50PP，无锡市朗格拉斯新材料科技有限公司），滑石粉母粒20％（市购常规型号），硫酸钡母粒5%（市购常规型号），乙烯-辛烯共聚物6％(牌号8200，美国杜邦公司)，高折射玻璃微珠4%（折射率2.2,天津市瑞达鑫华研磨材料有限公司），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）。其加工工艺同实施例1。（取密炼完的熔融共混料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17.8％（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55％（牌号B1050，东莞塑之道高分子材料有限公司），滑石粉母粒15％（市购常规型号），乙烯-辛烯共聚物8％(牌号8200，美国杜邦公司)，高折射玻璃微珠3%（折射率1.93,天津市瑞达鑫华研磨材料有限公司），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）。其加工工艺同实施例1。（取密炼完的熔融共混料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16.8％（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），滑石粉母粒15％（市购常规型号），乙烯-辛烯共聚物5％(牌号8200，美国杜邦公司)，高折射玻璃微珠2%（折射率1.9,天津市瑞达鑫华研磨材料有限公司），抗氧剂1010和抗氧剂168各0.1％（瑞士汽巴公司），硬脂酸锌1％（市购常规型号）。除高折射玻璃微珠外，将上述物料准确称量后加入到高速搅拌机中搅拌15min，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180～195℃，转子转速为40r/min，密炼时间为15min，将密炼完的熔融共混料直接转入井盖的模具型腔中，合模，控制压力100T，保压1.5分钟，然后开模，接着将称量好的高折射玻璃微珠用溶剂（环已酮）调成糊状，采用喷涂的方法将反光浆液均匀地喷涂在井盖的上表面，操作时喷枪和表面需要保持15～20cm，喷枪角度45°，喷涂完毕后合模保压10分钟，然后开启模具，取出井盖。（取密炼完的熔融共混料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17.8％（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），滑石粉母粒10％（市购常规型号），乙烯-辛烯共聚物10％(牌号8200，美国杜邦公司)，高折射玻璃微珠1%（折射率2.2,天津市瑞达鑫华研磨材料有限公司），抗氧剂1010和抗氧剂168各0.1％（瑞士汽巴公司），硬脂酸锌1％（市购常规型号）。其加工工艺同实施例4。（取密炼完的熔融共混料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

Figure 2011102867281100002DEST_PATH_IMAGE001

Claims

1.一种可反光的复合材料井盖，其特征在于，由以下组分按质量百分比组成：

聚丙烯15 ～ 60％

增强母粒20 ～ 60％

填充母粒5 ～ 40％

增韧剂3 ～ 20％

反光材料0.1 ～ 10％

抗氧剂0.1 ～ 1％

其它助剂0 ～ 3％；

所述反光材料为高折射率的玻璃微珠，其半球面镀膜作为后向反射器，粒径大小为20 ～ 100μm，折射率为1.0 ～2.8；

所述可反光的复合材料井盖按如下步骤制得：

（a）将反光材料以外的组分按照配比准确称量，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55 ～ 70%，密炼室内的温度为160 ～ 200℃，转子转速为25 ～ 70r/min，密炼时间为3 ～ 30min，进而将物料熔融共混；

（c）将上述密炼后的熔融共混料直接转入井盖的模具型腔中，合模，控制压力50T ～200T，保压1 ～ 2 分钟，然后开模，接着将用溶剂调配的含玻璃微珠的反光浆液均匀地涂刷或喷涂在井盖的上表面，合模后保压5 ～ 30 分钟，开启模具，取出井盖；

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%。

2. 如权利要求1 所述的可反光的复合材料井盖，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。

3. 如权利要求1 所述的可反光的复合材料井盖，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几种。

4. 如权利要求1 所述的可反光的复合材料井盖，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。

5. 如权利要求1 所述的可反光的复合材料井盖，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。

6. 如权利要求1 所述的可反光的复合材料井盖，其特征在于，所述溶剂为脂肪烃、芳香烃、醇、酯、酮、卤代烃、萜烯中的一种或几种。