CN103240929A - 一种高强轻质聚丙烯复合板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强轻质聚丙烯复合板及其制作方法，为五层结构，从上到下依次为连续玻纤增强的聚丙烯预浸带表层、细钢丝网层、玻纤/聚丙烯毡中间层、细钢丝网层及连续玻纤增强的聚丙烯预浸带表层，在多层玻纤/聚丙烯毡的上下两面铺设细钢丝网，压制后在其上下两面铺设连续玻纤增强聚丙烯预浸带，压制裁剪得到高强轻质聚丙烯复合板。与现有技术相比，本发明冲击强度提高了1倍多，单位重量有了很大程度的削减，抗拉、抗弯、抗冲击性能优于一般的板材，具有重量轻，寿命长，耐酸碱，耐化学溶剂等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗冲击板材及其生产工艺，尤其是涉及一种高强轻质聚丙烯复合板及其制作方法。
背景技术
通用塑料的高性能化是当前高分子新材料领域优先发展的重点领域之一。聚丙烯作为通用塑料具有优良的耐腐蚀性、电绝缘性，加工性好，密度小，价格低等诸多优点，但由于其成型收缩率较大，力学强度偏低，热稳定性欠佳等缺点，使该材料直接用于制造结构部件时，尚难满足产品对材料性能的要求。为改善聚丙烯材料的综合性能，扩大应用领域，在实际使用过程中一般采取增强、填充、合金化的改性措施，其不仅降低了成本，改善了聚丙烯的加工性能，更能够提高聚丙烯的使用性能。
玻璃纤维制品具有耐热性高、强度大、抗损伤能力强、断裂延伸率高、尺寸稳定性好、原料易得、价格低廉等优点，因此其广泛应用于树脂增强。中国专利CN101338051B公开了一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，采用聚丙烯、长玻璃纤维、偶联剂、相容剂、流动改性剂、抗氧剂、润滑剂等组分通过双螺杆挤出造粒来改善材料的力学性能。通过玻纤改性增强的聚丙烯复合材料，在性能价格比方面高于常用的聚酯、ABS等工程塑料，因此具有广泛的应用领域。玻纤增强从最初的短纤增强、长纤增强发展到今天的连续玻纤增强，其玻纤增强聚丙烯的性能也得到了很大程度的提高，但即便如此，连续玻纤增强聚丙烯的承重能力和抗冲击载荷的能力还是比较差，因而大大限制了其作为工程塑料在其它领域的应用。目前主要是增强玻纤增强聚丙烯的厚度来提高其承重和抗冲击载荷的能力，但是这就大大增加了玻纤增强聚丙烯的重量，降低了其质轻的优势；
中国专利CN1238652C公开了一种非金属法兰盘，由高密度聚乙烯、玻璃纤维、丁基或丙基醋酸纤维素混合造粒后加入放有金属网的模具中压制而成。该发明利用废旧塑料降低了法兰盘的成本，相对于金属法兰提高了耐腐蚀性，但其金属网在模腔中的位置容易在成型过程中发生位移，导致产品力学性能下降，且该方法并不适合加工板材。
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冲击强度提高了1倍多、单位重量大幅降低的高强轻质聚丙烯复合板及其制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高强轻质聚丙烯复合板，其特征在于，该复合板为五层结构，从上到下依次为连续玻纤增强的聚丙烯预浸带表层、细钢丝网层、玻纤/聚丙烯毡中间层、细钢丝网层及连续玻纤增强的聚丙烯预浸带表层。
所述的连续玻纤增强聚丙烯预浸带表层由多层连续玻纤增强聚丙烯预浸带组成，每层的重量为250-300g/m2，厚度为0.2-0.3mm，玻纤含量为50-65wt％。
所述的细钢丝网层为市售钢丝网，重量为1000-2000g/m2。
所述的细钢丝网层为经过等离子体处理过的钢丝网。
所述的玻纤/聚丙烯毡中间层由多层玻璃纤维和聚丙烯纤维杂化毡组成，每层的重量为1200-2000g/m2，厚度为3-5mm，玻纤含量为30-60wt％。
一种高强轻质聚丙烯复合板的制作方法，包括以下步骤：
(1)在多层玻纤/聚丙烯毡的上下两面铺设细钢丝网，然后置于热压机上，先在4MPa的条件下热压20-60min，然后在2MPa的条件下冷压10min；
(2)在带细钢丝网的玻纤/聚丙烯毡的上下两面铺设连续玻纤增强聚丙烯预浸带，先在2MPa的条件下热压10-60min，然后在2MPa的条件下冷压10min；
(3)对冷压后的聚丙烯复合板进行裁剪，即制作得到高强轻质聚丙烯复合板。
步骤(1)中所述的多层玻纤/聚丙烯毡的层数为2-6层。
步骤(1)中所述的热压温度为190～210℃，优选200℃，冷压温度为常温。
步骤(2)中连续玻纤增强聚丙烯预浸带在带细钢丝网的玻纤/聚丙烯毡的上下表面铺设5-25层。
步骤(2)中所述的热压温度为200～220℃，优选210℃，冷压温度为常温。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：
1.本发明在连续玻纤增强聚丙烯的基础上，在其内部增加了两个抗拉作用的细钢丝网，经过测试聚丙烯复合板的弯曲强度、弯曲模量和抗冲击强度均有提高，其冲击强度提高了1倍多；
2.本发明在复合板的中间采用了轻质的玻纤/聚丙烯毡，使聚丙烯复合板的单位重量有了很大程度的削减；
3.本发明的高强轻质聚丙烯复合板在建筑用脚手架，托盘，模板等领域，其抗拉、抗弯、抗冲击性能优于一般的板材，重量轻，寿命长，耐酸碱，耐化学溶剂，是其他材料不可比拟的。
4.本发明采用等离子对细钢丝网表面进行了处理，增强了其与聚丙烯材料之间的粘结性能，使产品不易分层，机械性能得到进一步提高。
附图说明
图1为高强轻质聚丙烯复合板的结构示意图；
图中1为连续玻纤增强的聚丙烯预浸带、2为细钢丝网、3为玻纤/聚丙烯毡。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，本发明为一种高强轻质聚丙烯复合板，其包括五层结构，从上到下依次为连续玻纤增强的聚丙烯预浸带1、细钢丝网2、玻纤/聚丙烯毡3、细钢丝网2和连续玻纤增强的聚丙烯预浸带1。选择的连续玻纤增强聚丙烯预浸带1为辽宁杰事杰新材料有限公司提供的TPAC系列预浸带，其单位重量为300g/m2，厚度为0.25mm，宽度为635mm，玻纤含量为60％；选择的细钢丝网2为安平县宏通五金丝网制品有限公司提供的普通钢丝网，单位重量为1700g/m2；选择的玻纤/聚丙烯毡3为滁州杰事杰新材料有限公司提供的玻璃纤维和聚丙烯纤维杂化毡，其单位重量为1700g/m2，厚度为4mm，玻纤含量为45％。工艺步骤如下：
(1)在三层玻纤/聚丙烯毡3的上下两面铺上细钢丝网2，然后铺到热压机上，先在200℃和4MPa的条件下热压30min，然后在常温2MPa的条件下冷压10min；
(2)在带细钢丝网2的玻纤/聚丙烯毡3的上下面各铺上20层连续玻纤增强预浸带1，先在210℃和2MPa的条件下热压30min，然后在常温2MPa的条件下冷压10min；
(3)最后对冷压后的聚丙烯复合板进行裁剪，制得高强轻质聚丙烯复合板。
实施例2
如图1所示，本发明为一种高强轻质聚丙烯复合板，其包括五层结构，从上到下依次为连续玻纤增强的聚丙烯预浸带1、细钢丝网2、玻纤/聚丙烯毡3、细钢丝网2和连续玻纤增强的聚丙烯预浸带1。选择的连续玻纤增强聚丙烯预浸带1为辽宁杰事杰新材料有限公司提供的TPAC系列预浸带，其单位重量为250g/m2，厚度为0.2mm，宽度为635mm，玻纤含量为50％；选择的细钢丝网2为安平县宏通五金丝网制品有限公司提供的表面经过等离子体处理过的钢丝网，单位重量为1000g/m2；选择的玻纤/聚丙烯毡3为滁州杰事杰新材料有限公司提供的玻璃纤维和聚丙烯纤维杂化毡，其单位重量为1200g/m2，厚度为3mm，玻纤含量为30％。工艺步骤如下：
(1)在二层玻纤/聚丙烯毡3的上下两面铺上细钢丝网2，然后铺到热压机上，先在190℃和4MPa的条件下热压60min，然后在常温2MPa的条件下冷压10min；
(2)在带细钢丝网2的玻纤/聚丙烯毡3的上下面各铺上25层连续玻纤增强预浸带1，先在200℃和2MPa的条件下热压60min，然后在常温2MPa的条件下冷压10min；
(3)最后对冷压后的聚丙烯复合板进行裁剪，制得高强轻质聚丙烯复合板。
实施例3
如图1所示，本发明为一种高强轻质聚丙烯复合板，其包括五层结构，从上到下依次为连续玻纤增强的聚丙烯预浸带1、细钢丝网2、玻纤/聚丙烯毡3、细钢丝网2和连续玻纤增强的聚丙烯预浸带1。选择的连续玻纤增强聚丙烯预浸带1为辽宁杰事杰新材料有限公司提供的TPAC系列预浸带，其单位重量为300g/m2，厚度为0.3mm，宽度为635mm，玻纤含量为65％；选择的细钢丝网2为安平县宏通五金丝网制品有限公司提供的表面经过等离子体处理过的钢丝网，单位重量为2000g/m2；选择的玻纤/聚丙烯毡3为滁州杰事杰新材料有限公司提供的玻璃纤维和聚丙烯纤维杂化毡，其单位重量为2000g/m2，厚度为3mm，玻纤含量为60％。工艺步骤如下：
(1)在六层玻纤/聚丙烯毡3的上下两面铺上细钢丝网2，然后铺到热压机上，先在210℃和4MPa的条件下热压20min，然后在常温2MPa的条件下冷压10min；
(2)在带细钢丝网2的玻纤/聚丙烯毡3的上下面各铺上5层连续玻纤增强预浸带1，先在220℃和2MPa的条件下热压10min，然后在常温2MPa的条件下冷压10min；
(3)最后对冷压后的聚丙烯复合板进行裁剪，制得高强轻质聚丙烯复合板。
实施例4
如图1所示，本发明为一种高强轻质聚丙烯复合板，其包括五层结构，从上到下依次为连续玻纤增强的聚丙烯预浸带1、细钢丝网2、玻纤/聚丙烯毡3、细钢丝网2和连续玻纤增强的聚丙烯预浸带1。选择的连续玻纤增强聚丙烯预浸带1为辽宁杰事杰新材料有限公司提供的TPAC系列预浸带，其单位重量为270g/m2，厚度为0.25mm，宽度为635mm，玻纤含量为58％；选择的细钢丝网2为安平县宏通五金丝网制品有限公司提供的表面经过等离子体处理过的钢丝网，单位重量为1500g/m2；选择的玻纤/聚丙烯毡3为滁州杰事杰新材料有限公司提供的玻璃纤维和聚丙烯纤维杂化毡，其单位重量为1600g/m2，厚度为5mm，玻纤含量为45％。工艺步骤如下：
(1)在四层玻纤/聚丙烯毡3的上下两面铺上细钢丝网2，然后铺到热压机上，先在200℃和4MPa的条件下热压40min，然后在常温2MPa的条件下冷压10min；
(2)在带细钢丝网2的玻纤/聚丙烯毡3的上下面各铺上15层连续玻纤增强预浸带1，先在210℃和2MPa的条件下热压35min，然后在常温2MPa的条件下冷压10min；
(3)最后对冷压后的聚丙烯复合板进行裁剪，制得高强轻质聚丙烯复合板。
为了作比较，采用双螺杆挤出制备了玻纤含量为20％、30％和40％的长玻纤增强聚丙烯颗粒，并用注塑样条机进行了制样。
按照相关国家标准对所述实施例中制得的高强轻质聚丙烯复合板进行测试，测试结果与不同玻纤含量的长纤增强聚丙烯性能进行对比，其中实施例中制得的产品采用机械加工制成样条后测试，对比例中的样品直接注塑成标准样条后进行测试，测试结果如表1：
表1
Claims (10)
1.一种高强轻质聚丙烯复合板，其特征在于，该复合板为五层结构，从上到下依次为连续玻纤增强的聚丙烯预浸带表层、细钢丝网层、玻纤/聚丙烯毡中间层、细钢丝网层及连续玻纤增强的聚丙烯预浸带表层。
2.根据权利要求1所述的一种高强轻质聚丙烯复合板，其特征在于，所述的连续玻纤增强聚丙烯预浸带表层由多层连续玻纤增强聚丙烯预浸带组成，每层的重量为250-300g/m2，厚度为0.2-0.3mm，玻纤含量为50-65wt％。
3.根据权利要求1所述的一种高强轻质聚丙烯复合板，其特征在于，所述的细钢丝网层为市售钢丝网，重量为1000-2000g/m2。
4.根据权利要求1所述的一种高强轻质聚丙烯复合板，其特征在于，所述的细钢丝网层为经过等离子体处理过的钢丝网。
5.根据权利要求1所述的一种高强轻质聚丙烯复合板，其特征在于，所述的玻纤/聚丙烯毡中间层由多层玻璃纤维和聚丙烯纤维杂化毡组成，每层的重量为1200-2000g/m2，厚度为3-5mm，玻纤含量为30-60wt％。
6.一种如权利要求1所述高强轻质聚丙烯复合板的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)在多层玻纤/聚丙烯毡的上下两面铺设细钢丝网，然后置于热压机上，先在4MPa的条件下热压20-60min，然后在2MPa的条件下冷压10min；
(2)在带细钢丝网的玻纤/聚丙烯毡的上下两面铺设连续玻纤增强聚丙烯预浸带，先在2MPa的条件下热压10-60min，然后在2MPa的条件下冷压10min；
(3)对冷压后的聚丙烯复合板进行裁剪，即制作得到高强轻质聚丙烯复合板。
7.根据权利要求6所述的一种高强轻质聚丙烯复合板的制作方法，其特征在于，步骤(1)中所述的多层玻纤/聚丙烯毡的层数为2-6层。
8.根据权利要求6所述的一种高强轻质聚丙烯复合板的制作方法，其特征在于，步骤(1)中所述的热压温度为190～210℃，优选200℃，冷压温度为常温。
9.根据权利要求6所述的一种高强轻质聚丙烯复合板的制作方法，其特征在于，步骤(2)中连续玻纤增强聚丙烯预浸带在带细钢丝网的玻纤/聚丙烯毡的上下表面铺设5-25层。
10.根据权利要求6所述的一种高强轻质聚丙烯复合板的制作方法，其特征在于，步骤(2)中所述的热压温度为200～220℃，优选210℃，冷压温度为常温。
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