CN105623104A - 碳纤维复合面皮及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维复合面皮，包括以下原料：碳纤维布、水刺无纺布、无规共聚聚丙烯和粘结剂，粘结剂与无规共聚聚丙烯的质量比为1:（5-8）；粘结剂包括以下各原料：液体树脂、石英砂、双氰胺、二甲基甲酰胺、聚丙烯酸酯、硅微粉、丙烯酸硅丙乳液、二丙二醇甲醚和阴离子表面活性剂。本发明还公开了一种碳纤维复合面皮的生产方法，包括以下步骤：准备原料；制备固化液；辊压热固化；进行快速冷却形成半固化板；裁切半固化板，自然冷却至常温，得到碳纤维复合面皮。本发明以碳纤维布和水刺无纺布为基材，加入无规共聚聚丙烯和粘结剂，生产的碳纤维复合面皮在美观、高致密度、高强度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐酸碱、低膨胀方面具有优异性能。

Description

碳纤维复合面皮及生产方法
技术领域
本发明涉及一种建筑用面皮及生产方法，尤其涉及一种碳纤维复合面皮及生产方法。
背景技术
建筑用面皮是粘贴于混凝土结构表面的一种表层建筑材料，其目的是使混凝土表面更加美观，也可承受部分作用在其上的外部荷载。
传统的建筑用面皮，以木质面皮、塑料面皮、金属面皮或这些面皮组合而成的复合面皮居多，虽然在美观和承重方面起到相应作用，但传统面皮在耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐酸碱、低膨胀方面的性能较差，导致面皮的功能单一且存在后期易于陈旧和损坏的缺陷。
碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量新型纤维材料，它是由片状石墨微晶等有机纤维维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维内柔外刚，质量比金属铝轻，但强度高于钢铁，具有耐腐蚀，高模量特性，是新一代增强纤维。水刺无纺布是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上，使纤维相互缠结在一起，从而使纤网得以加固而具备一定强力，得到的织物即为水刺无纺布。
碳纤维和水刺无纺布虽然在建筑上应用较为成熟，但目前少见其用于建筑用面皮，即使有也因其原材料较为单一而存在致密度、硬度不足等缺陷。。
发明内容
实施例1：
按以下步骤生产碳纤维复合面皮：
（1）根据所要生产的碳纤维复合面皮的厚度准备一张或多张碳纤维布、由碳纤维制成的水刺无纺布和适量的无规共聚聚丙烯本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种以碳纤维为基材且致密度高的碳纤维复合面皮及生产方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种碳纤维复合面皮，包括以下原料：碳纤维布、水刺无纺布、无规共聚聚丙烯和粘结剂，所述碳纤维布、水刺无纺布和所述无规共聚聚丙烯的用量以满足所述碳纤维复合面皮的尺寸要求为准，所述粘结剂与所述无规共聚聚丙烯的质量比为1:（5-8）；所述粘结剂包括以下质量份的各原料：液体树脂10份、石英砂6-8份、双氰胺1-3份、二甲基甲酰胺1-3份、聚丙烯酸酯1-2份、硅微粉1-3份、丙烯酸硅丙乳液3-5份、二丙二醇甲醚2-4份和阴离子表面活性剂1-2份。
作为优选，所述液体树脂为酚树脂、呋喃树脂或酰亚胺树脂，所述阴离子表面活性剂为含有下式所示疏水基的阴离子表面活性剂：
其中，R1是C1-C3的链状羟基，R2、R3是C3以下的链状羟基，m为1或2。这种阴离子表面活性剂的乳化性能优异，对碳纤维复合面皮生产过程中的各种原料成份的充分融合、提高致密度有更好的作用。
作为优选，所述粘结剂与所述无规共聚聚丙烯的质量比为1:6；所述粘结剂中各原料的质量份为：液体树脂10份、石英砂7份、双氰胺2份、二甲基甲酰胺2份、聚丙烯酸酯1.5份、硅微粉2份、丙烯酸硅丙乳液4份、二丙二醇甲醚3份和阴离子表面活性剂1.5份。
一种碳纤维复合面皮的生产方法，包括以下步骤：
（1）根据所要生产的碳纤维复合面皮的厚度准备一张或多张碳纤维布和水刺无纺布；
（2）将碳纤维布与水刺无纺布叠放于固化模具中；
（3）高温热熔无规共聚聚丙烯，然后将液体树脂、石英砂、丙烯酸硅丙乳液和阴离子表面活性剂加入熔化后的无规共聚聚丙烯中并混合均匀；
（4）再加入双氰胺、二甲基甲酰胺、聚丙烯酸酯、硅微粉和二丙二醇甲醚并迅速搅拌均匀，形成固化液；
（5）将固化液快速加入固化模具中并完全包覆碳纤维布和水刺无纺布，再进行辊压热固化；
（6）完成辊压热固化后，进行快速冷却，其冷却速度为20-30℃/分钟，待其冷却至80-90℃时，结束快速冷却，形成半固化板；
（7）对半固化板进行裁切形成设计形状的板材，在常温中自然冷却至常温，得到碳纤维复合面皮。
本发明的有益效果在于：
本发明以碳纤维布和水刺无纺布为基材，加入高温熔化的无规共聚聚丙烯（即PPR）和粘结剂进行融合冷却，利用粘结剂中的各种原料使碳纤维布和无规共聚聚丙烯充分融合，形成高致密度、高硬度的碳纤维复合面皮，应用于建筑混凝土结构表面，不但在美观和承重方面起到相应作用，而且在耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐酸碱、低膨胀方面具有优异性能，后期不易陈旧，更不易损坏；通过采用二次入粘结剂、二次冷却和热裁切的生产工艺，使碳纤维复合面皮的致密度更高、更便于加工成形，提高了产品质量和生产效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
以及粘结剂，其中，粘结剂与无规共聚聚丙烯的质量比为1:6且粘结剂包括以下质量份的各原料：酚树脂10份、石英砂7份、双氰胺2份、二甲基甲酰胺2份、聚丙烯酸酯1.5份、硅微粉2份、丙烯酸硅丙乳液4份、二丙二醇甲醚3份和阴离子表面活性剂1.5份，阴离子表面活性剂为含有下式所示疏水基的阴离子表面活性剂：
其中，R1是C3的链状羟基，R2是C2的链状羟基，R3是C1的链状羟基，m为1；
（2）将碳纤维布与水刺无纺布叠放于固化模具中；
（3）高温（具体温度以能够充分熔化无规共聚聚丙烯为准）热熔无规共聚聚丙烯，然后将粘结剂中的液体树脂、石英砂、丙烯酸硅丙乳液和阴离子表面活性剂加入熔化后的无规共聚聚丙烯中并混合均匀；
（4）再加入粘结剂中的双氰胺、二甲基甲酰胺、聚丙烯酸酯、硅微粉和二丙二醇甲醚并迅速搅拌均匀，形成固化液；
（5）将固化液快速加入固化模具中并完全包覆碳纤维布和水刺无纺布，再进行辊压热固化，这里的固化模具、辊压热固化均为常规器材和工艺，不作具体说明；
（6）完成辊压热固化后，进行快速冷却，其冷却速度为25℃/分钟，待其冷却至85℃时，结束快速冷却，形成半固化板；
（7）对半固化板进行裁切形成设计形状的板材，在常温中自然冷却至常温，得到碳纤维复合面皮。
实施例2：
按以下步骤生产碳纤维复合面皮：
（1）根据所要生产的碳纤维复合面皮的厚度准备一张或多张碳纤维布、由碳纤维制成的水刺无纺布和适量的无规共聚聚丙烯以及粘结剂，其中，粘结剂与无规共聚聚丙烯的质量比为1:5且粘结剂包括以下质量份的各原料：呋喃树脂10份、石英砂6份、双氰胺1份、二甲基甲酰胺1份、聚丙烯酸酯1份、硅微粉1份、丙烯酸硅丙乳液3份、二丙二醇甲醚2份和阴离子表面活性剂1份，阴离子表面活性剂为含有下式所示疏水基的阴离子表面活性剂：
其中，R1是C2的链状羟基，R2是C1的链状羟基，R3是C3的链状羟基，m为2；
（2）将碳纤维布与水刺无纺布叠放于固化模具中；
（3）高温热熔无规共聚聚丙烯，然后将粘结剂中的液体树脂、石英砂、丙烯酸硅丙乳液和阴离子表面活性剂加入熔化后的无规共聚聚丙烯中并混合均匀；
（4）再加入粘结剂中的双氰胺、二甲基甲酰胺、聚丙烯酸酯、硅微粉和二丙二醇甲醚并迅速搅拌均匀，形成固化液；
（5）将固化液快速加入固化模具中并完全包覆碳纤维布和水刺无纺布，再进行辊压热固化；
（6）完成辊压热固化后，进行快速冷却，其冷却速度为20℃/分钟，待其冷却至80℃时，结束快速冷却，形成半固化板；
（7）对半固化板进行裁切形成设计形状的板材，在常温中自然冷却至常温，得到碳纤维复合面皮。
实施例3：
按以下步骤生产碳纤维复合面皮：
（1）根据所要生产的碳纤维复合面皮的厚度准备一张或多张碳纤维布、由碳纤维制成的水刺无纺布和适量的无规共聚聚丙烯以及粘结剂，其中，粘结剂与无规共聚聚丙烯的质量比为1:8且粘结剂包括以下质量份的各原料：酰亚胺树脂10份、石英砂8份、双氰胺3份、二甲基甲酰胺3份、聚丙烯酸酯2份、硅微粉3份、丙烯酸硅丙乳液5份、二丙二醇甲醚4份和阴离子表面活性剂2份，阴离子表面活性剂为含有下式所示疏水基的阴离子表面活性剂：
其中，R1是C1的链状羟基，R2是C2的链状羟基，R3是C2的链状羟基，m为1；
（2）将碳纤维布与水刺无纺布叠放于固化模具中；
（3）高温热熔无规共聚聚丙烯，然后将粘结剂中的液体树脂、石英砂、丙烯酸硅丙乳液和阴离子表面活性剂加入熔化后的无规共聚聚丙烯中并混合均匀；
（4）再加入粘结剂中的双氰胺、二甲基甲酰胺、聚丙烯酸酯、硅微粉和二丙二醇甲醚并迅速搅拌均匀，形成固化液；
（5）将固化液快速加入固化模具中并完全包覆碳纤维布和水刺无纺布，再进行辊压热固化；
（6）完成辊压热固化后，进行快速冷却，其冷却速度为30℃/分钟，待其冷却至90℃时，结束快速冷却，形成半固化板；
（7）对半固化板进行裁切形成设计形状的板材，在常温中自然冷却至常温，得到碳纤维复合面皮。
上述三个实施例所生产的碳纤维复合面皮的整体致密度相差不大，其它性能如耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐酸碱、低膨胀有一些差异，但差别都不大，整体性能优异。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种碳纤维复合面皮，其特征在于：包括以下原料：碳纤维布、水刺无纺布、无规共聚聚丙烯和粘结剂，所述碳纤维布、水刺无纺布和所述无规共聚聚丙烯的用量以满足所述碳纤维复合面皮的尺寸要求为准，所述粘结剂与所述无规共聚聚丙烯的质量比为1:（5-8）；所述粘结剂包括以下质量份的各原料：液体树脂10份、石英砂6-8份、双氰胺1-3份、二甲基甲酰胺1-3份、聚丙烯酸酯1-2份、硅微粉1-3份、丙烯酸硅丙乳液3-5份、二丙二醇甲醚2-4份和阴离子表面活性剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合面皮，其特征在于：所述液体树脂为酚树脂、呋喃树脂或酰亚胺树脂，所述阴离子表面活性剂为含有下式所示疏水基的阴离子表面活性剂：
其中，R1是C1-C3的链状羟基，R2、R3是C3以下的链状羟基，m为1或2。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合面皮，其特征在于：所述粘结剂与所述无规共聚聚丙烯的质量比为1:6；所述粘结剂中各原料的质量份为：液体树脂10份、石英砂7份、双氰胺2份、二甲基甲酰胺2份、聚丙烯酸酯1.5份、硅微粉2份、丙烯酸硅丙乳液4份、二丙二醇甲醚3份和阴离子表面活性剂1.5份。
4.一种如权利要求1或2所述的碳纤维复合面皮的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）根据所要生产的碳纤维复合面皮的厚度准备一张或多张碳纤维布和水刺无纺布；
（2）将碳纤维布与水刺无纺布叠放于固化模具中；
（3）高温热熔无规共聚聚丙烯，然后将液体树脂、石英砂、丙烯酸硅丙乳液和阴离子表面活性剂加入熔化后的无规共聚聚丙烯中并混合均匀；
（4）再加入双氰胺、二甲基甲酰胺、聚丙烯酸酯、硅微粉和二丙二醇甲醚并迅速搅拌均匀，形成固化液；
（5）将固化液快速加入固化模具中并完全包覆碳纤维布和水刺无纺布，再进行辊压热固化；
（6）完成辊压热固化后，进行快速冷却，其冷却速度为20-30℃/分钟，待其冷却至80-90℃时，结束快速冷却，形成半固化板；
（7）对半固化板进行裁切形成设计形状的板材，在常温中自然冷却至常温，得到碳纤维复合面皮。
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