CN103059559B

CN103059559B - 一种地铁隧道平台用高强度阻燃热塑性复合材料及其复合板材的制备方法

Info

Publication number: CN103059559B
Application number: CN201310004805.9A
Authority: CN
Inventors: 邓凯桓; 王雄刚
Original assignee: Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2033-01-07
Also published as: CN103059559A

Abstract

本发明提供了一种地铁隧道平台用高强度阻燃热塑性复合材料，按重量份数计包括：组分A：热塑性树脂：100份；阻燃剂：10~20份；阻燃协效剂：2~5份；增韧剂：5~10份；抗氧剂：0.1~1.0份；组分B：玻璃纤维：40~60份。使用该板材制造地铁隧道平台具有高强度，保证人行过程不会断裂或塌陷。所述复合材料具有很好的阻燃性，可保障电缆安全以及防火安全。与钢材相比，具有重量轻、强度高、抗腐蚀、易更换等优点。与热固性复合材料比较而言，具有良好的耐低温韧性及其安全可靠性。本发明还提供了一种复合板材的制备方法以及使用所述复合板材的地铁隧道平台。

Description

一种地铁隧道平台用高强度阻燃热塑性复合材料及其复合板材的制备方法

技术领域

本发明涉及聚合物材料领域，尤其涉及一种地铁隧道平台用高强度阻燃热塑性复合材料及其复合板材的制备方法。

背景技术

近年来，我国高速铁路、地铁建设发展很快。在地铁隧道设计中，轨道两边设置疏散平台，该平台有两个作用。一是在列车出现故障时，通过该平台迅速疏散乘客，使乘客快速跑出隧道。二是平台支撑架除了作为平台支撑架，又可作为电缆支撑架。

因此，地铁隧道平台要满足通行与电缆支撑两大安全要求。一方面是要求具有足够的强度，保持人行走过程中不至于塌陷与断裂。另一方面是作为电缆支架，除保证强度外，必须具有防火功能。即所用材料具有阻燃特性，以保证车辆运行安全。

由于隧道中潮湿，钢材平台易生锈腐蚀，一般采用热固性复合材料平台。热固性复合材料具有强度高的优点，但低温脆性大，抗冲击性能差。环氧类树脂复合材料不具阻燃性。酚醛类复合材料阻燃性好，但甲醛含量控制不好，则低分子甲醛挥发污染环境。同时，热固性复合材料不可回收利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于地铁隧道平台的复合材料，具有良好的安全性以及环保性。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种地铁隧道平台用高强度阻燃热塑性复合材料，按重量份数计包括：

组分A：

热塑性树脂：100份；

阻燃剂：10~20份；

阻燃协效剂：2~5份；

增韧剂：5~10份；

抗氧剂：0.1~1.0份；

组分B：

玻璃纤维：40~60份。

优选的，所述热塑性树脂为聚酰胺树脂或聚烯烃树脂。

优选的，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、四溴双酚A。

优选的，所述阻燃协效剂为三氧化二锑和硼酸锌的一种或两种。

优选的，所述三氧化二锑与所述硼酸锌配比为2-4：1。

优选的，所述阻燃剂与所述阻燃协效剂配比为5~7：1。

优选的，所述增韧剂为马来酸酐接枝乙烯/辛烯共聚物（POE-g-MHA）,马来酸酐接枝PP（PP-g-MHA）和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶（EPDM-g-MHA）中的一种或多种。

优选的，所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯或β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯。

本发明的复合材料及其板材制备方法包括：

采用双螺杆挤出机将组分A按原料配比熔融共混挤出至浸渍模头；

将所述玻璃纤维连续喂入所述浸渍模头，经组分A形成的熔体浸渍包覆，得到复合材料；

将所述复合材料连续牵引，形成阻燃增强热塑性复合材料带条；

扁带条经编织成薄板；

将若干张编织薄板叠加，经热压成板材；

本发明还提供了一种地铁隧道平台，由面板和支架组成，支架固定于隧道墙壁或地面，所述支架用于支撑所述面板和电缆；面板固定于所述支架上；

所述面板和/或支架由权利要求1所述的复合板材制成。

本发明提供一种高强度热塑性复合板材，用于地铁隧道平台。采用双螺杆共混挤出阻燃树脂，玻纤连续通过双螺杆挤出机模具，被阻燃树脂所浸渍和包覆，并连续牵引辊压得到阻燃性较好的连续玻纤增强复合材料带条。该带条经编织成薄板，根据需要，多层薄板叠加模压成板材。使用该板材制造地铁隧道平台具有高强度，保证人行过程不会断裂或塌陷。材料具有很好的阻燃性，可保障电缆安全以及防火安全。与钢材相比，具有重量轻、强度高、抗腐蚀、易更换等优点。与热固性复合材料比较而言，具有良好的耐低温韧性及其安全可靠性。

附图说明

图1本发明提供复合板材的制备方法流程图；

图2本发明实施例提供的地铁隧道平台的示意图；

图3本发明实施例提供的地铁隧道平台的主视图；

图4本发明实施例提供的地铁隧道平台的俯视剖面图；

图5本发明实施例提供的地铁隧道平台的侧视图；

图6本发明实施例提供的地铁隧道平台的面板示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明的增强阻燃热塑性复合板材的组成如下：

组分A：

热塑性树脂：100份；

阻燃剂：10~20份；

阻燃协效剂：2~5份；

增韧剂：5~10份；

抗氧剂：0.1~1.0份；

组分B：

玻璃纤维：40~60份。

本发明所用热塑性树脂包括：PA6、PA66、PP等热塑性树脂。所用玻璃纤维为无碱长玻纤，长玻纤经PA6、PA66等热塑性树脂浸渍所制备的长玻纤增强复合材料具有高强度、高模量等特性。

本发明采用的阻燃剂为环保型溴系阻燃剂，包括十溴二苯乙烷、四溴双酚A等，协助挤为三氧化二锑或硼酸锌以及两者共混合物，其共混配比为6-8：2-4，阻燃剂与协效剂配比为5-6：1

本发明用增韧剂为POE-g-MHA、EPDM-g-MHA或PP-g-MHA可以单独使用，也可以混合使用。

所述增韧剂为马来酸酐接枝乙烯/辛烯共聚物（POE-g-MHA）,马来酸酐接枝PP（PP-g-MHA）和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶（EPDM-g-MHA）中的一种或两种混合物。

所述抗氧剂为抗氧剂1098（N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺）、抗氧剂168（三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯）、抗氧剂1010（四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）或抗氧剂1076（β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯）。更优选为抗氧剂1098或抗氧剂168。

本发明对使用的玻璃纤维没有特殊要求，纤维直径为11～13μm，纤度为2000tex，含水量为1%。

本发明的复合材料及其板材制备方法，如图1所示，包括：

采用双螺杆挤出机将权利要求1中的组分A按原料配比熔融共混挤出至浸渍模头；

将权利要求1所述的组分B玻璃纤维连续喂入所述浸渍模头，经组分A形成的熔体浸渍包覆，形成阻燃增强热塑性复合材料；

将所述复合材料经连续牵引得到复合材料扁带条；

将所述扁带条经编织成薄板；

将若干编织薄板叠加，热压成板材，即得到隧道平台制作所用阻燃增强复合板材。

按照本发明，所述复合板材的制备方法具体为：树脂与阻燃剂等助剂均混后加入双螺杆挤出机连续熔融共混挤出至模头，玻纤连续喂入模头，被熔体浸渍与包覆，经牵引拉成长玻纤增强阻燃热塑性复合带条。双螺杆共混挤出温度：230-270℃，根据不同基料选择合适的挤出温度。

模压工艺条件：温度：240-280℃、加热时间：2-3h、压力：7-10MPa，模压温度与压力，可根据本体树脂不同以及板材厚度来选择。所述薄板的层数根据需要进行选择，层数不做限定。

本发明的板材用来制造一种地铁隧道平台，其结构由面板和支架组成，支架固定于隧道墙壁或地面，所述支架用于支撑所述面板和电缆；所述面板固定于所述支架上。作为具体实施例，本发明提供的地铁隧道平台如图1所示，包括面板1和支架2，又如图2~图6所示，其中图图3为本发明实施例提供的地铁隧道平台的主视图；图4本发明实施例提供的地铁隧道平台的俯视剖面图；图5本发明实施例提供的地铁隧道平台的侧视图；图6本发明实施例提供的地铁隧道平台的面板示意图。图5中，2a和2b为支架的两侧不同的示意图。需要说明的是图6所示的面板的扁带的走向和编制的方法仅是本发明的一个实施例，只要是使用本发明的复合材料进行编制，其他任何的编制方法都属于本发明的范围之内。

本发明提供的复合板材的制备方法采用双螺杆共混挤出阻燃树脂，玻纤连续通过双螺杆挤出机模具，被阻燃树脂所浸渍和包覆，并连续牵引辊压得到阻燃性较好的连续玻纤增强复合材料带条。该带条经编织成薄板，根据需要，多层薄板叠加模压成板材。使用该板材制造地铁隧道平台具有高强度，保证人行过程不会断裂或塌陷。材料具有很好的阻燃性，可保障电缆安全以及防火安全。与钢材相比，具有重量轻、强度高、抗腐蚀、易更换等优点。与热固性复合材料比较而言，具有良好的耐低温韧性及其安全可靠性。

以下为本发明具体实施例，详细阐述本发明技术方案。

实施例

树脂与阻燃剂等助剂均混后加入双螺杆挤出机连续熔融共混挤出至模头，玻纤连续喂入模头，被熔体浸渍与包覆，经牵引拉成长玻纤增强阻燃热塑性复合带条。双螺杆共混挤出温度：230-270℃，根据不同基料选择合适的挤出温度。

带条经编织机编织成薄板

将多层薄板叠加模压得到所需板材

模压工艺条件：温度：240-280℃、加热时间：2-3h、压力：7-10MPa，模压温度与压力，可根据本体树脂不同以及板材厚度来选择。

板材经雕刻制样，按相关标准检测材料的力学性能与阻燃性能。弯曲强度按GB/T9341-2008，拉伸强度按GB/T1040.2-2006，冲击强度按GB/T1043.1-2008，阻燃按ANSI/UL-94标准测试，相关实施例与检测结果分列于表-1、表-2、表-3中。其中表1中的数值单位为重量份。

表-1实施例与对比实施配方与工艺

表-2实施例加工条件

表-3实施例与对比例检测结果

通过表2实验数据的对比，说明：本发明的长玻纤增强阻燃复合板材具有很高的强度，极高的低温抗冲击性能，材料燃烧性达到UL-94-V-0级。用此材料经多层复合制造隧道平台，既耐高温又可抗低温冲击，同时可回收利用。因此，具有可靠的安全性，且环保，是地铁隧道平台理想的材料。

以上对本发明提供的一种地铁隧道平台用高强度阻燃热塑性复合板材及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种地铁隧道平台用高强度阻燃热塑性复合材料，其特征在于，按重量份数计包括：

组分A：

热塑性树脂：100份；

阻燃剂：10~20份；

阻燃协效剂：2~5份；

增韧剂：5~10份；

抗氧剂：0.1~1.0份；

组分B：

玻璃纤维：40~60份；

所述阻燃剂为十溴二苯乙烷或四溴双酚A，所述阻燃协效剂为三氧化二锑和硼酸锌；

所述三氧化二锑与所述硼酸锌配比为2-4：1，所述阻燃剂与所述阻燃协效剂配比为5~7：1；

所述玻璃纤维为无碱长玻纤。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述热塑性树脂为热塑性聚酰胺树脂或热塑性聚烯烃树脂。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述增韧剂为马来酸酐接枝乙烯/辛烯共聚物,马来酸酐接枝PP和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶中的一种或两种混合物。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯或β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯。

5.一种隧道平台制作所用阻燃增强复合板材，其特征在于，由以下方法制备得到：

采用双螺杆挤出机将权利要求1所述的复合材料中组分A按原料配比熔融共混挤出至浸渍模头；

将权利要求1所述的复合材料中组分B玻璃纤维连续喂入所述浸渍模头，经组分A形成的熔体浸渍包覆，形成阻燃增强热塑性复合材料；

将所述复合材料经连续牵引得到复合材料扁带条；

将所述扁带条经编织成薄板；

6.一种地铁隧道平台，其特征在于，由面板和支架组成，支架固定于隧道墙壁或地面，所述支架用于支撑面板和电缆；面板固定于所述支架上；

所述平台面板和支架均由权利要求1所述的复合材料制成。