CN103160030B - 一种中空建筑模板用热塑性复合材料及其制造方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中空建筑模板用热塑性复合材料及其制造方法和应用，按重量份称取聚丙烯20～55、玻璃纤维30～50、无机填料5～10、增韧剂5～10、相容剂5～10、偶联剂0.1～0.5、偶联剂0～0.5、抗氧剂0.1～0.3、光稳剂0.2～0.3，放入高速混合机中混合3～5分钟，在双螺杆挤出机中挤出得到热塑性复合材料，经熔融、挤出成型、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割制成符合要求的中空建筑模板。与现有技术相比，本发明具有高强度、高韧性、高尺寸稳定性等优点。

Description

一种中空建筑模板用热塑性复合材料及其制造方法和应用
技术领域
本发明属于高分子技术领域，涉及一种建筑领域，包括民用建筑、桥梁道路建筑、铁路建筑、工业建筑等用的高强高韧性的热塑性复合材料及其用作建筑模板的应用。
背景技术
建筑模板是混凝土结构工程施工的重要工具，在现浇混凝土结构工程中，模板工程一般占混凝土结构工程造价的20％～30％，占工程用工量的30％～40％，占工期的50％左右。模板技术直接影响工程建设的质量、造价和效益，因此它是推动我国建筑技术进步的一个重要内容。
目前建筑模板应用最多的是使用木模板和钢模板，木模板由于其不能防水，应用次数有限，一般不超过8次，这样造成了大量的木材浪费，钢模板由于其重量重，使用不方便，又很容易生锈，与混凝土易粘结，给模板的施工带来了很多不便。目前亟需新的材料替代木模板与钢模板，国家提倡“以塑代钢、以塑代木”，发明热塑性复合材料建筑模板正是解决目前遇到的实际问题。
韩敏等在专利“挤出级玻璃纤维增强聚丙烯组合物”(CN1125126C)中阐述了挤出的玻纤增强材料，适用于挤出各种管材、棒材、异型材等。对于建筑用的板材没有涉及到，挤出的板材因为有玻璃纤维的加入，产品容易翘曲，同时因为挤出的板材挤出量大，对设备与工艺有特殊的要求。
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高强度、高韧性、高尺寸稳定性的中空建筑模板用热塑性复合材料及其制造方法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种中空建筑模板用热塑性复合材料，其特征在于，该复合材料由包括以下重量份的组分制成：
聚丙烯20～55；
玻璃纤维30～50；
无机填料5～10；
增韧剂5～10；
相容剂5～10；
偶联剂0.1～0.5；
偶联剂0～0.5；
抗氧剂0.1～0.5；
光稳剂0.2～0.5。
所述的聚丙烯选自熔融指数为1～3g/10min的共聚聚丙烯或均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物。
所述的无机填料为硅灰石、短切玻纤、连续玻纤、滑石粉、碳酸钙、碳酸钙晶须、高岭土、蒙脱土、重晶石、云母、钛酸钾晶须、玻璃微珠、陶瓷微珠、玻璃微片、钛白粉、氢氧化镁、氢氧化铝、钨粉、铁粉、凹凸棒、陶土、粉煤灰中的一种或几种的混合物。
所述的增韧剂为热塑性弹性体，丁苯橡胶，丁腈橡胶，顺丁橡胶，异戊橡胶，天然橡胶，氯丁橡胶，动态交联橡胶，热塑性聚氨酯，乙烯-α-烯烃共聚物，乙烯-丙烯-二烯共聚物，乙丙橡胶，乙烯-丙烯酸共聚物，乙烯-丙烯酸酯共聚物，乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物，苯乙烯-二烯-苯乙烯共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，丙烯酸酯-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或几种的混合物。
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，密度为0.89～0.91g/cm3，接枝率为1～4％。
所述的复合材料还包括偶联剂，偶联剂的加入量优选0.01～0.5重量份。
所述的偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酸丙酯基硅烷，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，γ-丙硫醇三甲氧基硅烷，正钛酸四异丙酯，三(二辛基焦磷酸酯氧基)钛酸酯，异丙基三异十八酰钛酸酯其中的一种或几种的混合物。
所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；所述的玻璃纤维为无碱长玻璃纤维或无碱短切玻璃纤维；所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或者几种的混合物；辅抗氧剂选自亚磷酸盐或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或者几种的混合物。
所述的光稳定剂为光稳定剂3346和光稳定剂3853S按重量比3∶4混合；所述的主抗氧剂为抗氧剂1010，所述的辅抗氧剂为抗氧剂618或抗氧剂168。
一种中空建筑模板用热塑性复合材料的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：按重量份称取聚丙烯20～55、玻璃纤维30～50、无机填料5～10、增韧剂5～10、相容剂5～10、偶联剂0～0.5、抗氧剂0.1～0.3、光稳剂0.2～0.3，放入高速混合机中混合3～5分钟，在双螺杆挤出机中挤出即得产品，双螺杆挤出机的料筒温度为180～200℃。
一种中空建筑模板用热塑性复合材料的应用，其特征在于，将热塑性复合材料熔融、挤出成型、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割制成符合要求的中空建筑模板。
与现有技术相比，本发明所生产的热塑性复合材料中空建筑模板具有高的刚性和韧性，重量轻，变形小，热变形温度高，同时具有长久的耐候性能，能保证建筑模板的长久应用。
具体实施方式
如下实施例中采用以下物料：
聚丙烯为中石化生产的K8003。
南京曙光化工总厂生产的KH-550.(γ～氨基丙基三乙氧基硅烷)
瑞士汽巴精华公司生产的抗氧剂1010
瑞士汽巴精华公司生产的抗氧剂168
瑞士汽巴精华公司生产的光稳剂3346和光稳定剂3853S。
巨石生产的无碱玻璃纤维ER14-1000-988A
滑石粉、相容剂、增韧剂均为市购化学品。
相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，密度为0.89％～0.91g/cm3，接枝率为1～4％。
实施例1-3
(1)按表1提供的组分与配比称量物料；
(2)在高速混合机中混合均匀，放入高速混合机中混合3分钟
(3)在双螺杆挤出机挤出后得到组合物。挤出机的料筒温度为180～230℃。各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃。
(4)挤出成型中空建筑模板，经过热塑性复合材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装等9个过程，制作成符合建筑要求的产品。
产品的材料性能的测试按GB标准进行。测试结果见表2。
表1实施例1-4的组分与配比(以下实施例均按重量百分比计)
表2实施例1-4的性能(GB)
实施例5
(1)按重量份称取熔融指数为2～5g/10min的共聚聚丙烯20、无碱长玻璃纤维50、无机填料硅灰石10、增韧剂丁腈橡胶9.5、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯10、0.1偶联剂KH550、0.05抗氧剂1010、0.05抗氧剂618、光稳定剂3346和光稳定剂3853S按重量比3∶4混合的光稳定剂0.4；
(2)在高速混合机中混合均匀，放入高速混合机中混合5分钟；
(3)在双螺杆挤出机挤出后得到组合物。挤出机的料筒温度为180～230℃。各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃；
(4)挤出成型中空建筑模板，经过热塑性复合材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装等9个过程，制作成符合建筑要求的产品。
实施例6
(1)按重量份称取熔融指数为2～5g/10min的均聚聚丙烯25、1～3g/10min的共聚聚丙烯25、无碱短切玻璃纤维30、无机填料硅灰石5、增韧剂乙烯-丙烯酸酯共聚物7、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯6.5、偶联剂0.5、0.2抗氧剂1010、0.3抗氧剂168、光稳定剂3346和光稳定剂3853S按重量比3∶4混合的光稳定剂0.5；
(2)在高速混合机中混合均匀，放入高速混合机中混合5分钟；
(3)在双螺杆挤出机挤出后得到组合物。挤出机的料筒温度为180～230℃。各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃；
(4)挤出成型中空建筑模板，经过热塑性复合材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装等9个过程，制作成符合建筑要求的产品。
实施例7
(1)按重量份称取熔融指数为2～5g/10min的均聚聚丙烯55、无碱短切玻璃纤维30、蒙脱土5、增韧剂乙烯-丙烯酸酯共聚物10、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯5、偶联剂0.1、0.2抗氧剂1010、0.3抗氧剂168、光稳定剂3346和光稳定剂3853S按重量比3∶4混合的光稳定剂0.2；
(2)在高速混合机中混合均匀，放入高速混合机中混合5分钟；
(3)在双螺杆挤出机挤出后得到组合物。挤出机的料筒温度为180～230℃。各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃；
(4)挤出成型中空建筑模板，经过热塑性复合材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装等9个过程，制作成符合建筑要求的产品。
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。
本发明的热塑性复合材料中空建筑模板解决了目前一般塑料模板的热变形大，使用次数低的问题，节约了资源，降低了施工使用成本。经过全国多个工地的使用，证明能满足工地使用要求，同时经国家建材所检测，各项指标均超过建筑用材料的要求。

Claims (4)

1.一种中空建筑模板用热塑性复合材料，其特征在于，该复合材料由包括以下重量份的组分制成：
所述的无机填料为短切玻纤、连续玻纤、碳酸钙晶须、高岭土、蒙脱土、重晶石、钛酸钾晶须、玻璃微珠、陶瓷微珠、玻璃微片、钛白粉、氢氧化镁、氢氧化铝、钨粉、铁粉、凹凸棒、陶土、粉煤灰中的一种或几种的混合物；
所述的聚丙烯选自熔融指数为1～3g/10min的共聚聚丙烯或均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物；
所述的增韧剂为丁苯橡胶，丁腈橡胶，顺丁橡胶，异戊橡胶，天然橡胶，氯丁橡胶，动态交联橡胶，乙烯-α-烯烃共聚物，乙烯-丙烯-二烯共聚物，乙丙橡胶，乙烯-丙烯酸共聚物，乙烯-丙烯酸酯共聚物，乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物，苯乙烯-二烯-苯乙烯共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，丙烯酸酯-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或几种的混合物；
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，密度为0.89～0.91g/cm3，接枝率为1～4%；
所述的偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酸丙酯基硅烷，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，γ-丙硫醇三甲氧基硅烷，正钛酸四异丙酯，三(二辛基焦磷酸酯氧基)钛酸酯，异丙基三异十八酰钛酸酯其中的一种或几种的混合物；
所述的光稳剂为受阻胺类光稳剂；所述的玻璃纤维为无碱长玻璃纤维或无碱短切玻璃纤维；所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或者几种的混合物；辅抗氧剂选自亚磷酸盐或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或者几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种中空建筑模板用热塑性复合材料，其特征在于，所述的光稳剂为光稳剂3346和光稳剂3853S按重量比3：4混合；所述的主抗氧剂为抗氧剂1010，所述的辅抗氧剂为抗氧剂618或抗氧剂168。
3.一种如权利要求1所述的中空建筑模板用热塑性复合材料的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：按重量份称取聚丙烯20～55、玻璃纤维30～50、无机填料5～10、增韧剂5～10、相容剂5～10、偶联剂0.1～0.5、抗氧剂0.1～0.3、光稳剂0.2～0.3，放入高速混合机中混合3～5分钟，在双螺杆挤出机中挤出即得产品，双螺杆挤出机的料筒温度为180～200℃。
4.一种如权利要求1所述的中空建筑模板用热塑性复合材料的应用，其特征在于，将热塑性复合材料熔融、挤出成型、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割制成符合要求的中空建筑模板。
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