CN102991046B - 一种轻质高强的塑钢夹芯板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑装饰和交通运输技术领域，公开了一种轻质高强的塑钢夹芯板及其制备方法。本发明的塑钢夹芯板包括两个面板和一个夹芯层，该夹芯层固定于所述的两个面板之间。本发明的塑钢夹芯板的制备方法包括以下步骤：将夹芯层置于两个面板中间，两个面板通过胶粘剂分别粘合于夹芯层的正反两面，制备得到塑钢夹芯板，其中：面板是连续纤维增强热塑性塑料板的一面与无纺布通过热压成型复合而成。本发明的塑钢夹芯板具有质量轻、强度高、保温、防火、防潮、防腐蚀等优点。

Description

一种轻质高强的塑钢夹芯板及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑装饰和交通运输技术领域，涉及一种轻质高强的塑钢夹芯板及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，用于建筑装潢、交通运输领域的夹芯板材类型层出不穷。不仅在结构和板材的样式上别出心裁，在功能上也发生着翻天覆地的变化。人们对其要求不仅美观、质量可靠，还要求质量轻、强度高、具有阻燃、保温、隔热、防腐蚀等功能。目前市场上销售的夹芯板有金属板和其它类非金属板，如木质板、石膏板、玻璃钢板等。

常用金属夹芯板是以彩钢板与聚苯乙烯等泡沫塑料组合而成，中国专利CN201517251U公开了一种以彩钢板为面板，聚氨酯泡沫为夹芯层的保温夹芯板。

中国专利CN2658245Y介绍了一种双面彩钢镀锌夹芯板，由一层彩钢板和一层镀锌钢板以及粘合于两板之间的聚苯乙烯泡沫组成。中国专利CN101417450A介绍了一种木质夹芯板，包括木板层和芯层，芯层是由木结构骨架和填充在木结构骨架内的填充物构成，木板层与芯层之间通过胶粘成整体。中国专利CN201658036U介绍了一种利用废弃竹料构成的竹木夹芯板。中国专利CN201053181Y公开了以石膏板和聚苯乙烯泡沫制作的夹芯墙板。中国专利CN201411818Y介绍了一种氟石膏夹芯板，将粉磨煅烧处理过的氟石膏、硫酸盐水泥、硫酸钠、玻璃纤维或木纤维混合均匀后，加水搅拌成浆体注入嵌有聚苯乙烯泡沫的模具中，硬化后脱模形成氟石膏夹芯板。中国专利CN1915650A公开了一种玻璃钢夹层结构，以玻璃钢层板为内外层板，以泡沫塑料或蜂窝为芯材，通过真空成型工艺制作而成。中国专利CN201604328U介绍了一种玻璃钢夹芯层压板，包括由多层玻璃纤维编织物经树脂浸润固化构成的上层和下层，以及夹在上下层板间的发泡聚氨酯板。但上述各类加芯板的不足之处在于：金属板密度大、耐腐蚀性差、导热系数大、达不到高效的隔热保温作用；木质板易燃，不具有防火性，且易吸水变形，防潮性能差，遇到酸碱易腐蚀；石膏板、玻璃钢板不仅重量大，强度差，且应用范围较小。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种轻质高强的塑钢夹芯板，该塑钢夹芯板具有质量轻、强度高、保温、防火、防潮、防腐蚀等优点。

本发明的另一个目的是提供一种上述塑钢夹芯板的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种轻质高强的塑钢夹芯板，该塑钢夹芯板包括两个面板和一个夹芯层，该夹芯层固定于所述的两个面板之间。

所述的面板的厚度为0.5mm～5mm。

所述的面板包括连续纤维增强热塑性塑料板和覆盖于所述的连续纤维增强热塑性塑料板上的无纺布。

所述的夹芯层的厚度为10mm～100mm。

所述的夹芯层的材料选自聚氨酯泡沫、酚醛泡沫或聚苯乙烯泡沫。

本发明还提供了一种上述轻质高强的塑钢夹芯板的制备方法，该方法包括以下步骤：

将夹芯层置于两个面板中间，两个面板通过胶粘剂分别粘合于夹芯层的正反两面，制备得到塑钢夹芯板。

所述的面板是连续纤维增强热塑性塑料板的一面与无纺布通过热压成型复合而成。

所述的面板含有无纺布的一面粘于夹芯层的正反两面。

所述的面板不含无纺布的一面进一步进行油漆处理。

所述的胶粘剂选自聚氨酯胶、酚醛胶、环氧胶水或白乳胶水。

所述的无纺布是聚酯(PET)无纺布。

所述的连续纤维增强热塑性塑料板包括以下重量份的组分：连续纤维为300～600份、热塑性塑料为200～500份、偶联剂为1～20份、抗氧剂为1～30份、光稳定剂为1～5份，阻燃剂为10～150份、助剂为0～20份。

所述的连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或凯夫拉纤维；其中：纤维选自纤维纱束、纤维布或纤维毡，连续纤维作为增强材料。

所述的热塑性塑料选自聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、尼龙6或聚苯硫醚，热塑性塑料作为基体材料。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂，其中：硅烷偶联剂进一步选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(A-1110)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷(A-172)、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷(A-174)、(γ-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(A-187)或γ-巯基丙基三乙氧基硅烷(KH-580)中的一种或一种以上的物质。

所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)或硫代二丙酸二月桂酯(抗氧剂DLTDP)中的一种或一种以上的物质。

所述的光稳定剂选自2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮(UV-531)、2-(3’-叔丁基-2’-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-326)、2-(3’，5’-二叔丁基-2’-羟基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-327)或2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)中的一种或一种以上的物质。

所述的阻燃剂选自氯化石蜡70、氯化石蜡40、全氯戊环癸烷、三苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、四溴双酚A、十溴二苯醚、四溴双酚A(二溴丙基)醚、三(2，3-二溴-1丙基)氰酸酯、六溴环十二烷或五溴甲苯中的一种或一种以上的物质。

所述的助剂选自硬脂酸钙、碳酸钙或色粉。

所述的面板的制备方法包括以下步骤：将热塑性塑料200～500份、偶联剂1～20份、抗氧剂1～30份、阻燃剂10～150份、光稳定剂1～5份和助剂0～20份，置于高混机中混合2～5分钟；将混合物料在挤出机中挤出，在挤出过程中，熔融的热塑性塑料熔体浸渍牵引拉伸的连续纤维300～600份，经过辊压冷却形成预浸带；叠加预浸带铺层；在成型过程中，在下模具内依次铺放PET脱模塑料、无纺布、上述的预浸带铺层、PET脱模塑料，放好上模具；将铺放好的物料进行热压；然后进行冷压；进行脱模，形成一面覆有无纺布的连续纤维增强热塑性塑料板，即制备得到的面板。

所述的热压，热压温度为180～350℃，热压压力为2～5MPa，保温时间为30～60min。

所述的冷压，冷压压力为1～3MPa，保压时间为10～30min。

所述的铺层所需预浸带的数量是由面板的厚度决定的。

所述的预浸带铺层数计算方法：预浸带层数＝面板厚度/预浸带厚度+补充层(一般为1层)

所述的胶粘剂，在面板的覆有无纺布的一面与夹芯材料的结合处涂有胶黏剂，让其三层粘结牢固成整体，即为制作的轻质高强塑钢夹芯板。

本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1.本发明的一种轻质高强的塑钢夹芯板，采用聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、聚苯乙烯泡沫做夹芯材料，上下两个面板为下表面覆有无纺布的连续纤维增强热塑性塑料板，面板是用聚丙烯、聚乙烯、尼龙6、聚苯乙烯等热塑性塑料为基体材料，以连续的纤维为增强体，经熔融浸渍、挤出成型、热压、冷压的方法加工而成，具有设备简单，易成型加工的特点，以连续纤维做增强体，得到的增强热塑性塑料板密度为钢材的1/5～1/7，质量更轻、比强度高，比模量高，设计灵活性好，可选择适当的纤维种类、纤维含量和纤维取向来满足具体用途的要求，使得制成的夹芯板质量轻、强度高、具有保温、防火、防潮、防腐蚀等性能。

2.由于塑料板与芯材之间的粘结性不好，本发明通过在连续纤维增强热塑性塑料板下表面覆有一层无纺布，可使其与泡沫夹芯材料通过胶粘剂更好的粘结；同时可以使胶粘剂的选择范围更广，成本更低廉。

3.本发明的一种轻质高强的塑钢夹芯板，将热塑性塑料引入夹芯板的生产制作过程中，不仅大大减轻了夹芯板的重量，而且具有较高的强度，从而扩大了夹芯板的应用范围。一方面可用于工业厂房屋面、活动房板、门、墙的保温和装饰材料，另一方面可在交通运输领域替代钢结构，用于火车棚车厢体，集装箱地板，高速公路防护板；还可以广泛应用到汽车、电子电气、军工等诸多领域，由于其质轻以及高的比强度、比模量，成为现代以塑代钢的先驱，起到节能减排的作用，并可回收利用，有利于环保。

附图说明

图1为本发明的轻质高强的塑钢夹芯板截面示意图。

其中：面板1，连续纤维增强热塑性塑料板11，无纺布12，夹芯层2。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

实施例中铺层所需预浸带的数量是由面板的厚度决定的。

预浸带铺层数计算方法：预浸带层数＝面板厚度/预浸带厚度+补充层(一般为1层)

实施例1

取200份聚丙烯粒料为热塑性塑料基体材料，600份玻璃纤维(无碱)纱束为增强材料，10份抗氧剂1010，20份抗氧剂168为抗氧剂，10份有机硅烷A-151为偶联剂，1份UV-531为光稳定剂，150份十溴二苯醚为阻燃剂，10份硬脂酸钙为助剂。

将上述物料除玻璃纤维外，置于高混机中混合2～5分钟，然后在180～200℃下通过挤出机挤出，在挤出过程中，熔融的热塑性塑料熔体浸渍牵引拉伸的无碱玻璃纤维纱束600份，经过辊压冷却形成预浸带。预浸带的厚度约为0.23mm。在成型过程中，在下模具内依次铺放PET脱模塑料，PET无纺布，预浸带铺3层，沿纤维方向和垂直纤维方向依次交错排布，PET脱模塑料，放好上模具，将铺放好的物料送入热压机进行热压，热压温度180～200℃，热压压力为2.5MPa，保温时间50min，热压后转入冷压机进行冷压，冷压压力依次设置为1.5MPa，保压时间5min，改变压力为2.5MPa，保压时间5min，改变压力为3MPa，保压时间为10min，脱模便形成下表面覆有无纺布的连续玻璃纤维增强聚丙烯热塑性塑料板，即面板。

图1为本发明的轻质高强的塑钢夹芯板截面示意图。将夹芯层2置于两个面板1中间，面板是上段中制备得到的面板，面板的厚度为0.72mm，面板1是连续纤维增强热塑性塑料板11的一面与PET无纺布12通过热压成型复合而成，两个面板1含有PET无纺布12的一面通过聚氨酯胶胶粘剂分别粘合于夹芯层2的正反两面，面板1不含PET无纺布12的一面：即连续纤维增强热塑性塑料板11进一步进行油漆处理，夹芯层2的材料为聚氨酯泡沫，夹芯层2的厚度为50mm，制备得到塑钢夹芯板。

实施例2

取530份聚丙烯粒料为热塑性塑料基体材料，450份玻璃纤维(无碱)布为增强材料，1份抗氧剂1076，1份有机硅烷A-174为偶联剂，3份UV-327为光稳定剂，10份氯化石蜡70为阻燃剂，5份硬脂酸钙为助剂。

将上述物料除玻璃纤维外，置于高混机中混合2～3分钟，然后在180～200℃下通过挤出机挤出，在挤出过程中，熔融的热塑性塑料熔体浸渍牵引拉伸的无碱玻璃纤维布450份，经过辊压冷却形成预浸带。预浸带的厚度约为0.29mm。在成型过程中，在下模具内依次铺放PET脱模塑料，PET无纺布，预浸带铺5层，沿纤维方向和垂直纤维方向依次交错排布，PET脱模塑料，放好上模具，将铺放好的物料送入热压机进行热压，热压温度180～200℃，热压压力为2.5MPa，保温时间50min，热压后转入冷压机进行冷压，冷压压力依次设置为1.5MPa，保压时间5min，改变压力为2.5MPa，保压时间5min，改变压力为3MPa，保压时间为10min，脱模便形成下表面覆有无纺布的连续玻璃纤维增强聚丙烯热塑性塑料板，即面板。

将夹芯层置于两个面板中间，面板是上段中制备得到的面板，面板的厚度为1.68mm，面板是连续纤维增强热塑性塑料板的一面与PET无纺布通过热压成型复合而成，两个面板含有PET无纺布的一面通过白乳胶水胶粘剂分别粘合于夹芯层的正反两面，面板不含PET无纺布的一面：即连续纤维增强热塑性塑料板进一步进行油漆处理，夹芯层的材料为聚氨酯泡沫，夹芯层的厚度为40mm，制备得到塑钢夹芯板。

实施例3

取430份聚碳酸酯粒料作为为热塑性塑料基体材料，450份碳纤维布作为增强材料，1份抗氧剂1010、5份抗氧剂1076、10份抗氧剂168为抗氧剂，取20份A-187为偶联剂，取3份UV-9为光稳定剂，取80份四溴双酚A为阻燃剂。

将上述物料除碳纤维外，置于高混机中混合2～3分钟，然后在250～260℃下通过挤出机挤出，在挤出过程中，熔融的热塑性塑料熔体浸渍牵引拉伸的碳纤维布450份，经过辊压冷却形成预浸带，预浸带的厚度为0.43mm。在成型过程中，在下模具内依次铺放PET脱模塑料，PET无纺布，预浸带铺层7层，PET脱模塑料，放好上模具，将铺放好的物料送入热压机进行热压，热压温度250～260℃，热压压力为2MPa，保温时间60min，热压后转入冷压机进行冷压，冷压压力依次设置为1MPa，保压时间5min，改变压力为2MPa，保压时间5min，改变压力为3MPa，保压时间为10min，脱模便形成下表面覆有无纺布的连续碳纤维增强聚碳酸酯热塑性塑料板，即面板。

将夹芯层置于两个面板中间，面板是上段中制备得到的面板，面板的厚度为3.24mm，面板是连续纤维增强热塑性塑料板的一面与PET无纺布通过热压成型复合而成，两个面板含有PET无纺布的一面通过酚醛胶胶粘剂分别粘合于夹芯层的正反两面，面板不含PET无纺布的一面进一步进行油漆处理，夹芯层的材料为酚醛泡沫，夹芯层的厚度为10mm，制备得到塑钢夹芯板。

实施例4

取500份尼龙6粒料作为为热塑性塑料基体材料，取300份芳纶纤维毡作为增强材料，取1份抗氧剂1010份、2份抗氧剂1076和20份抗氧剂DLTDP为抗氧剂，取1份有机硅烷A-1110和5份A-151为偶联剂，取10份三苯基磷酸酯和135份六溴环十二烷为阻燃剂，取2份UV-531和3份UV-P为光稳定剂，色粉20份为助剂。

将上述物料除芳纶纤维外，置于高混机中混合3～4min，然后在220～230℃下通过挤出机挤出，在挤出过程中，熔融的热塑性塑料熔体浸渍牵引拉伸的芳纶纤维毡300份，经过辊压冷却形成预浸带，预浸带的厚度为0.56mm。在成型过程中，在下模具内依次铺放PET脱模塑料，PET无纺布，预浸带铺9层，PET脱模塑料，放好上模具，将铺放好的物料送入热压机进行热压，热压温度220～230℃，热压压力为5MPa，保温时间30min，热压后转入冷压机进行冷压，冷压压力依次设置为2MPa，保压时间5min，改变压力为2.5MPa，保压时间5min，改变压力为3MPa，保压时间为10min，脱模便形成下表面覆有无纺布的连续芳纶纤维增强尼龙6热塑性塑料板，即面板。

将夹芯层置于两个面板中间，面板是上段中制备得到的面板，面板的厚度为4.96mm，面板是连续纤维增强热塑性塑料板的一面与PET无纺布通过热压成型复合而成，两个面板含有PET无纺布的一面通过环氧胶水胶粘剂分别粘合于夹芯层的正反两面，面板不含PET无纺布的一面进一步进行油漆处理，夹芯层的材料为聚苯乙烯泡沫，夹芯层的厚度为100mm，制备得到塑钢夹芯板。

根据具体所需成品的厚度，选择不同泡沫夹芯材料和厚度。根据夹芯板所需要的强度，选择不同的种类和厚度的面板，在制备夹芯板过程中的工艺参数根据所选择的热塑性树脂的种类不同而不同。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：该塑钢夹芯板包括两个面板和一个夹芯层，该夹芯层固定于所述的两个面板之间；

所述的轻质高强的塑钢夹芯板的制备方法包括以下步骤：将夹芯层置于两个面板中间，两个面板通过胶粘剂分别粘合于夹芯层的正反两面，制备得到塑钢夹芯板；

所述的面板的制备方法包括以下步骤：将热塑性塑料200～500份、偶联剂1～20份、抗氧剂1～30份、阻燃剂10～150份、光稳定剂1～5份和助剂0～20份，置于高混机中混合2～5分钟；将混合物料在挤出机中挤出，在挤出过程中，熔融的热塑性塑料熔体浸渍牵引拉伸的连续纤维300～600份，经过辊压冷却形成预浸带；叠加预浸带铺层；在成型过程中，在下模具内依次铺放PET脱模塑料、无纺布、上述的预浸带铺层、PET脱模塑料，放好上模具；将铺放好的物料进行热压；然后进行冷压；进行脱模，形成一面覆有无纺布的连续纤维增强热塑性塑料板，即制备得到的面板。

2.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的面板的厚度为0.5mm～5mm。

3.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的面板包括连续纤维增强热塑性塑料板和覆盖于所述的连续纤维增强热塑性塑料板上的无纺布。

4.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的夹芯层的厚度为10mm～100mm。

5.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的夹芯层的材料选自聚氨酯泡沫、酚醛泡沫或聚苯乙烯泡沫。

6.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的面板是连续纤维增强热塑性塑料板的一面与无纺布通过热压成型复合而成。

7.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的面板含有无纺布的一面粘于夹芯层的正反两面。

8.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的面板不含无纺布的一面进行油漆处理。

9.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的胶粘剂选自聚氨酯胶、酚醛胶、环氧胶水或白乳胶水。

10.根据权利要求3、6或7任一所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的无纺布是聚酯无纺布。

11.根据权利要求3或6所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的连续纤维增强热塑性塑料板包括以下重量份的组分，连续纤维为300～600份、热塑性塑料为200～500份、偶联剂为1～20份、抗氧剂为1～30份、光稳定剂为1～5份，阻燃剂为10～150份、助剂为0～20份。

12.根据权利要求11所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或凯夫拉纤维。

13.根据权利要求12所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的纤维选自纤维纱束、纤维布或纤维毡。

14.根据权利要求11所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的热塑性塑料选自聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、尼龙6或聚苯硫醚。

15.根据权利要求11所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂。

16.根据权利要求15所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、(γ-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷或γ-巯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或一种以上的物质。

17.根据权利要求11所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或硫代二丙酸二月桂酯中的一种或一种以上的物质。

18.根据权利要求11所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的光稳定剂选自2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-(3’-叔丁基-2’-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(3’,5’-二叔丁基-2’-羟基苯基)-5-氯代苯并三唑或2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑中的一种或一种以上的物质。

19.根据权利要求11所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的阻燃剂选自氯化石蜡70、氯化石蜡40、全氯戊环癸烷、三苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、四溴双酚A、十溴二苯醚、四溴双酚A(二溴丙基)醚、三(2，3-二溴-1丙基)氰酸酯、六溴环十二烷或五溴甲苯中的一种或一种以上的物质。

20.根据权利要求11所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的助剂选自硬脂酸钙、碳酸钙或色粉。

21.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的热压，热压温度为180～350℃，热压压力为2～5MPa，保温时间为30～60min。

22.根据权利要求1所述的轻质高强的塑钢夹芯板，其特征在于：所述的冷压，冷压压力为1～3MPa，保压时间为10～30min。