CN104818704A - Pbo纤维高强土工格栅 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PBO纤维高强土工格栅。本发明采用PBO纤维增强热塑性聚合物材料制备土工格栅筋条包覆层，通过对PBO纤维束进行包覆制备土工格栅筋条，通过该土工格栅筋条制备的土工格栅具有良好抗拉强度高，其断裂伸长率较低。采用PBO纤维作为土工格栅加筋材料，使土工材料具有抗蠕变的性能，适合长期使用；当熔融挤出中加入填料和加工助剂后，能够具有较好的耐腐蚀、抗老化等性能。该种土工格栅制备工艺简单，综合性能优异，可进行连续的生产，具有一定的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种PBO纤维高强土工格栅。
背景技术
PBO纤维是聚对苯撑苯并二噁唑纤维的简称，是20世纪80年代美国为发展航天航空事业而开发的复合材料用增强材料，是含有杂环芳香族的聚酰胺家族中最有发展前途的一个成员，被誉为21世纪超级纤维。PBO纤维的强度不仅超过钢纤维，而且可凌驾于碳纤维之上。此外，PBO纤维的耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异，并且质轻而柔软，是极其理想的纺织原料。
PBO作为21世纪超性能纤维，具有十分优异的物理机械性能和化学性能，其强力、模量为Kevlar(凯夫拉)纤维的2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能，而且物理化学性能完全超过迄今在高性能纤维领域处于领先地位的Kevlar纤维。一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量，其强度是钢丝纤维的10倍以上。
采用热塑性聚合物包裹PBO纤维制备PBO纤维筋条，再通过超声波焊接筋条制备成PBO纤维高强土工格栅。由于PBO纤维具有优异的力学和化学性能，所制备的PBO纤维土工格栅具有抗拉强度高，断裂伸长率较低，较好的耐腐蚀、抗老化等性能，适合长期使用。
中国专利公开号CN103741663A，于2014年4月23日公开了“一种玻璃纤维土工格栅”。该种玻璃纤维土工格栅，由玻璃纤维长丝编织涂覆而成的网状结构而成。该玻璃纤维长丝是由氧化硅制成的。该发明提供的玻璃纤维土工格栅，理化性能极具稳定，并具有强度大、模量高，很高的耐磨性和优异的对寒性，无长期蠕变；热稳定性好；网状结构使集料嵌锁和限制；提高沥青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性沥青使其具有两重的复合性能，极大地提高了土工格栅的耐磨性及剪切能力。
中国专利公开号CN101956354A，于2011年1月26日公开了“高强度玻塑复合土工格栅”。该专利涉及一种高强度玻塑复合土工格栅，该土工格栅由纵横交错排列玻纤束经高密度聚乙烯隔层包裹的筋带组成，该筋带经超音波焊接为一整体。该发明的高强度土工格栅既增强了格栅的抗拉强度，提高了格栅的抗蠕变性能，又延长了格栅的使用寿命。筋带和筋带纵横通过超音波焊接而成。筋带中的玻纤束可根据工程需要，用不同直径及根数来改变筋带的拉力大小。
由此可见，上述专利均未涉及到采用PBO纤维增强热塑性聚合物制备PBO纤维土工格栅。
发明内容
本发明的目的是：提供一种PBO纤维高强土工格栅，它抗拉强度高和断裂延伸率低，而且制备工艺简单，综合性能优异。
本发明是这样实现的：PBO纤维高强土工格栅，包括包裹层，包裹层由热塑性聚合物、填料、炭黑及加工助剂经挤出机熔融挤出制备而成；格栅筋条由包裹层包裹连续的PBO纤维束制备而成，再由土工格栅筋条交错排列并连接成不同的网格结构。
所述的热塑性聚合物为PP、PE、PA6、PA66、PVC、PC、POM或PS中的一种或几种的任意组合。
所述的PBO纤维束为1束以上。
所述的PBO纤维束的类型为10-5000D。
所述的填料为碳酸钙、碳酸钙晶须、硫酸钙、硫酸钙晶须、碳化硅晶须、氧化锌晶须、短PBO纤维、玻璃纤维、二氧化硅、蒙脱土或云母粉中的一种或几种的任意组合。
所述的助剂为抗老化剂、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸锌其中的一种或几种的任意组合。
所述的工格栅类型网格类型为三角型或四边形。
所述的土工格栅筋条的连接为超声波焊接、热熔焊接或固定件固定。
所述的包裹层中，按重量份数计算，包括85-90份热塑性聚合物，7.5-10份填料，1-2.5份炭黑以及1.5-3份加工助剂。
由于采用了以上技术方案，本发明采用PBO纤维增强热塑性聚合物材料制备土工格栅筋条包覆层，通过对PBO纤维束进行包覆制备土工格栅筋条，通过该土工格栅筋条制备的土工格栅具有良好抗拉强度高，其断裂伸长率较低。采用PBO纤维作为土工格栅加筋材料，使土工材料具有抗蠕变的性能，适合长期使用；当熔融挤出中加入填料和加工助剂后，能够具有较好的耐腐蚀、抗老化等性能。该种土工格栅制备工艺简单，综合性能优异，可进行连续的生产，具有一定的市场竞争力。本发明简单易行，成本低廉，使用效果好。
附图说明
附图1为本发明的实施例1的产品结构示意图；
附图2为本发明的实施例2的产品结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例1：PBO纤维高强土工格栅，按重量份数计算，将90份HDPE、6份蒙脱土、2份炭黑、0.5份抗光稳定剂及1.5份硬脂酸加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，通过挤出机模头与200D的PBO纤维100根4束进行熔融复合，经复合浸胶包裹，通过牵引、冷却装置制备成土工格栅筋条。经裁剪，超声波焊接成四边形网格型土工格栅，如图1所示；所制得的PBO纤维土工格栅拉伸强度为600MPa，断裂延伸率为3%。
本发明的实施例1：PBO纤维高强土工格栅，按重量份数计算，将85份PP、10份氧化锌晶须、2份炭黑、0.5份抗光稳定剂及2.5份石蜡在双螺杆挤出机上熔融挤出，通过挤出机模头与500D的PBO纤维100根8束进行熔融复合，经复合浸胶包裹，通过牵引、冷却装置制备成土工格栅筋条；经裁剪后，通过超声波焊接成三边形网格型土工格栅，如图2所示；所制得的PBO纤维土工格栅拉伸强度为1800MPa，断裂延伸率为4%。
本发明所述并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。显然本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术范围内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种PBO纤维高强土工格栅，其特征在于：包括包裹层，包裹层由热塑性聚合物、填料、炭黑及加工助剂经挤出机熔融挤出制备而成；格栅筋条由包裹层包裹连续的PBO纤维束制备而成，再由土工格栅筋条交错排列并连接成不同的网格结构。
2.根据权利要求1所述的PBO纤维高强土工格栅，其特征在于：所述的热塑性聚合物为PP、PE、PA6、PA66、PVC、PC、POM或PS中的一种或几种的任意组合。
3.根据权利要求1所述的PBO纤维高强土工格栅，其特征在于：所述的PBO纤维束为1束以上。
4.根据权利要求1或3所述的PBO纤维高强土工格栅，其特征在于：所述的PBO纤维束的类型为10-5000D。
5.根据权利要求1所述的PBO纤维高强土工格栅，其特征在于：所述的填料为碳酸钙、碳酸钙晶须、硫酸钙、硫酸钙晶须、碳化硅晶须、氧化锌晶须、短PBO纤维、玻璃纤维、二氧化硅、蒙脱土或云母粉中的一种或几种的任意组合。
6.根据权利要求1所述的PBO纤维高强土工格栅，其特征在于：所述的助剂为抗老化剂、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸锌其中的一种或几种的任意组合。
7.根据权利要求1所述的PBO纤维高强土工格栅，其特征在于：所述的工格栅类型网格类型为三角型或四边形。
8.根据权利要求1所述的PBO纤维高强土工格栅，其特征在于：所述的土工格栅筋条的连接为超声波焊接、热熔焊接或固定件固定。
9.根据权利要求1所述的PBO纤维高强土工格栅，其特征在于：所述的包裹层中，按重量份数计算，包括85-90份热塑性聚合物，7.5-10份填料，1-2.5份炭黑以及1.5-3份加工助剂。
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