CN108162561B - 用于盛装酒精饮品的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于盛装酒精饮品的复合材料的制备方法，包括如下步骤：提供第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片；在第二玻璃基片两面均匀铺放碳纤维布；依次将第一玻璃基片、铺放有碳纤维布的第二玻璃基片以及第三玻璃基片叠放到一起，得到第一层合体；将第一层合体放入模具，并对第一层合体进行热压融合处理，得到第二层合体，其中，热压融合处理在氩气气氛中进行，热压融合处理分为第一热压融合处理阶段和第二热压融合处理阶段，其中，第一热压融合处理阶段的温度为400‑500℃，保温时间为0.5‑1h，压力为10‑20MPa，第二热压融合处理阶段的温度为850‑900℃，保温时间为3‑4h，压力为30‑40MPa；以及对第二层合体进行吹制，得到用于盛装酒精饮品的复合材料。

Description

用于盛装酒精饮品的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于层状材料技术领域，涉及一种用于盛装酒精饮品的复合材料及其制备方法。
背景技术
众所周知的是，盛装酒精饮料的容器一般都是玻璃材料。而玻璃是一种历史悠久而又具有广阔发展前途的无机材料，它与我们同常生活息息相关。但是玻璃材料脆性大、突发事故多、极限变形小、能量吸收少、损伤容限低、对缺陷敏感。在盛装酒精饮料时，玻璃的这些缺陷尤其致命，例如，当使用玻璃制品盛装啤酒或者香槟时，由于运输过程中的晃动，容器中的气压可能显著升高，当购买者拿到酒瓶时，可能会遇到酒瓶爆炸的事故，造成人员人身损害；再例如，某些酒精饮品价格非常昂贵，一旦购买者不小心磕碰到酒瓶，极容易造成容器破裂，此时会给购买者造成非常大的经济损失。
为了解决玻璃材料脆性大、极限变形小等缺陷，现有技术提出了玻璃基复合材料的概念。但是现有技术中存在的玻璃基复合材料至少存在如下问题：1、在玻璃与纤维材料的融合过程中，由于为了防止纤维材料的高温变脆的问题，所以需要严格控制融合过程中的温度，而在较低温度下，玻璃的粘度较大，流动性较差，所以玻璃与纤维材料融合的不好；2、将纤维缠绕在玻璃片上，导致玻璃端部的纤维无法融合到玻璃基体内部，造成了玻璃端部凹凸不平的表面以及宏观缺陷；3、在融合过程中，没有考虑原料吸附氧气的问题，导致纤维内部始终存在少量氧化，导致玻璃基复合材料脆性仍然较大。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于盛装酒精饮品的复合材料及其制备方法，从而克服现有技术的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于盛装酒精饮品的复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：提供第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片；在第二玻璃基片两面均匀铺放碳纤维布；依次将第一玻璃基片、铺放有碳纤维布的第二玻璃基片以及第三玻璃基片叠放到一起，得到第一层合体；将第一层合体放入模具，并对第一层合体进行热压融合处理，得到第二层合体，其中，热压融合处理在氩气气氛中进行，热压融合处理分为第一热压融合处理阶段和第二热压融合处理阶段，其中，第一热压融合处理阶段的温度为400-500℃，保温时间为0.5-1h，压力为10-20MPa，第二热压融合处理阶段的温度为850-900℃，保温时间为3-4h，压力为30-40MPa；以及对第二层合体进行吹制，得到用于盛装酒精饮品的复合材料。
优选地，上述技术方案中，碳纤维布的体积是第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片体积之和的20-30％。
优选地，上述技术方案中，第一玻璃基片的厚度大于第二玻璃基片，第二玻璃基片的厚度大于第三玻璃基片的厚度。
优选地，上述技术方案中，在第一热压融合处理阶段中，升温速率为5-6℃/min。
优选地，上述技术方案中，在完成第二热压融合处理阶段之后，降温速率为50-60℃/min。
优选地，上述技术方案中，在吹制步骤中，吹制温度为700-750℃，升温速率为7-9℃/min，吹制时间小于3min。
本发明还提供了一种用于盛装酒精饮品的复合材料，该复合材料是由如下方法制备的：提供第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片；在第二玻璃基片两面均匀铺放碳纤维布；依次将第一玻璃基片、铺放有碳纤维布的第二玻璃基片以及第三玻璃基片叠放到一起，得到第一层合体；将第一层合体放入模具，并对第一层合体进行热压融合处理，得到第二层合体，其中，热压融合处理在氩气气氛中进行，热压融合处理分为第一热压融合处理阶段和第二热压融合处理阶段，其中，第一热压融合处理阶段的温度为400-500℃，保温时间为0.5-1h，压力为10-20MPa，第二热压融合处理阶段的温度为850-900℃，保温时间为3-4h，压力为30-40MPa；以及对第二层合体进行吹制，得到用于盛装酒精饮品的复合材料。
优选地，上述技术方案中，第一玻璃基片的厚度大于第二玻璃基片，第二玻璃基片的厚度大于第三玻璃基片的厚度。
优选地，上述技术方案中，在第一热压融合处理阶段中，升温速率为5-6℃/min。
优选地，上述技术方案中，在完成第二热压融合处理阶段之后，降温速率为50-60℃/min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、在本发明特定的玻璃基复合材料的制备过程中，碳纤维具有更好的抗氧化效果，能够防止纤维氧化造成的一系列问题，并能够由此提高融合处理的温度；2、本发明设计了在氩气气氛中的融合处理，进一步防止了纤维氧化的问题；3、使用了两步融合处理的设计，使得材料中的吸附氧基本被排除干净，使得之后的吹制过程中材料性能不会恶化。
具体实施方式
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。本发明的各种化学原料可以购自化工商店。在本发明中，玻璃基片的材料优选是彭硅酸盐玻璃；在吹制为酒精饮品容器之后，第一玻璃基片朝向容器外侧，第三玻璃基片朝向容器内侧并与酒精饮品接触。
实施例1
用于盛装酒精饮品的复合材料的制备方法包括如下步骤：提供第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片；在第二玻璃基片两面均匀铺放碳纤维布；依次将第一玻璃基片、铺放有碳纤维布的第二玻璃基片以及第三玻璃基片叠放到一起，得到第一层合体；将第一层合体放入模具，并对第一层合体进行热压融合处理，得到第二层合体，其中，热压融合处理在氩气气氛中进行，热压融合处理分为第一热压融合处理阶段和第二热压融合处理阶段，其中，第一热压融合处理阶段的温度为400℃，保温时间为1h，压力为20MPa，第二热压融合处理阶段的温度为850℃，保温时间为4h，压力为40MPa；以及对第二层合体进行吹制，碳纤维布的体积是第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片体积之和的20％。第一玻璃基片的厚度大于第二玻璃基片，第二玻璃基片的厚度大于第三玻璃基片的厚度。在第一热压融合处理阶段中，升温速率为5℃/min。在完成第二热压融合处理阶段之后，降温速率为50℃/min。在吹制步骤中，吹制温度为700℃，升温速率为7℃/min，吹制时间3min。
实施例2
用于盛装酒精饮品的复合材料的制备方法包括如下步骤：提供第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片；在第二玻璃基片两面均匀铺放碳纤维布；依次将第一玻璃基片、铺放有碳纤维布的第二玻璃基片以及第三玻璃基片叠放到一起，得到第一层合体；将第一层合体放入模具，并对第一层合体进行热压融合处理，得到第二层合体，其中，热压融合处理在氩气气氛中进行，热压融合处理分为第一热压融合处理阶段和第二热压融合处理阶段，其中，第一热压融合处理阶段的温度为500℃，保温时间为0.5h，压力为10MPa，第二热压融合处理阶段的温度为900℃，保温时间为3h，压力为30MPa；以及对第二层合体进行吹制，碳纤维布的体积是第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片体积之和的30％。第一玻璃基片的厚度大于第二玻璃基片，第二玻璃基片的厚度大于第三玻璃基片的厚度。在第一热压融合处理阶段中，升温速率为6℃/min。在完成第二热压融合处理阶段之后，降温速率为60℃/min。在吹制步骤中，吹制温度为750℃，升温速率为9℃/min，吹制时间2min。
实施例3
用于盛装酒精饮品的复合材料的制备方法包括如下步骤：提供第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片；在第二玻璃基片两面均匀铺放碳纤维布；依次将第一玻璃基片、铺放有碳纤维布的第二玻璃基片以及第三玻璃基片叠放到一起，得到第一层合体；将第一层合体放入模具，并对第一层合体进行热压融合处理，得到第二层合体，其中，热压融合处理在氩气气氛中进行，热压融合处理分为第一热压融合处理阶段和第二热压融合处理阶段，其中，第一热压融合处理阶段的温度为450℃，保温时间为40min，压力为15MPa，第二热压融合处理阶段的温度为870℃，保温时间为3.5h，压力为35MPa；以及对第二层合体进行吹制，碳纤维布的体积是第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片体积之和的25％。第一玻璃基片的厚度大于第二玻璃基片，第二玻璃基片的厚度大于第三玻璃基片的厚度。在第一热压融合处理阶段中，升温速率为5℃/min。在完成第二热压融合处理阶段之后，降温速率为55℃/min。在吹制步骤中，吹制温度为730℃，升温速率为8℃/min，吹制时间1min。
实施例4
将碳纤维布替换为玻璃纤维布，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例5
用于盛装酒精饮品的复合材料的制备方法包括如下步骤：提供第一玻璃基片、第二玻璃基片；在第二玻璃基片朝向第一玻璃的一面均匀铺放碳纤维布；依次将第一玻璃基片、铺放有碳纤维布的第二玻璃基片叠放到一起，得到第一层合体；将第一层合体放入模具，并对第一层合体进行热压融合处理，得到第二层合体，第一玻璃基片的厚度大于第二玻璃基片，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例6
热压融合处理在空气气氛中进行，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例7
热压融合处理只有第二热压融合处理阶段，没有第一热压融合处理阶段，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例8
第一热压融合处理阶段的温度为300℃，保温时间为40min，压力为15MPa，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例9
第一热压融合处理阶段的温度为600℃，保温时间为40min，压力为15MPa，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例10
第一热压融合处理阶段的温度为450℃，保温时间为2h，压力为30MPa，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例11
第一热压融合处理阶段的温度为450℃，保温时间为10min，压力为30MPa，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例12
第二热压融合处理阶段的温度为750℃，保温时间为3.5h，压力为35MPa，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例13
第二热压融合处理阶段的温度为950℃，保温时间为3.5h，压力为35MPa，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例14
第二热压融合处理阶段的温度为870℃，保温时间为2h，压力为50MPa，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例15
第二热压融合处理阶段的温度为870℃，保温时间为5h，压力为35MPa，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例16
第二热压融合处理阶段的温度为870℃，保温时间为3.5h，压力为50MPa，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例17
碳纤维布的体积是第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片体积之和的15％，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例18
碳纤维布的体积是第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片体积之和的35％，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例19
第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片的厚度相同，且玻璃基片的厚度均与实施例3中第一玻璃基片厚度保持一致，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例20
在第一热压融合处理阶段中，升温速率为4℃/min，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例21
在第一热压融合处理阶段中，升温速率为7℃/min，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例22
在完成第二热压融合处理阶段之后，降温速率为40℃/min，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
实施例23
在吹制步骤中，吹制温度为800℃，升温速率为8℃/min，吹制时间1min，其余条件、结构、参数、步骤与实施例3相同。
对实施例1-23进行抗弯强度测试，断裂韧性测试，抗热震性能测试。其中，抗弯强度测试和断裂韧性测试是本领域公知的测试方式，此处不再赘述。抗热震性能测试方法如下，将复合材料在300℃下保温20min，然后将复合材料置入冰水混合物中，在循环30次之后，再次测试断裂韧性数值。为了方便比较，将测试数值以实施例1为基准进行归一化。结果如表1所述。
表1
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种用于盛装酒精饮品的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
提供第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片；
在所述第二玻璃基片两面均匀铺放碳纤维布；
依次将所述第一玻璃基片、铺放有碳纤维布的第二玻璃基片以及所述第三玻璃基片叠放到一起，得到第一层合体；
将所述第一层合体放入模具，并对所述第一层合体进行热压融合处理，得到第二层合体，其中，所述热压融合处理在氩气气氛中进行，所述热压融合处理分为第一热压融合处理阶段和第二热压融合处理阶段，其中，所述第一热压融合处理阶段的温度为400-500℃，保温时间为0.5-1h，压力为10-20MPa，所述第二热压融合处理阶段的温度为850-900℃，保温时间为3-4h，压力为30-40MPa；以及
对所述第二层合体进行吹制，得到用于盛装酒精饮品的复合材料，所述碳纤维布的体积是所述第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片体积之和的20-30％，所述第一玻璃基片的厚度大于所述第二玻璃基片，所述第二玻璃基片的厚度大于所述第三玻璃基片的厚度。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一热压融合处理阶段中，升温速率为5-6℃/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在完成所述第二热压融合处理阶段之后，降温速率为50-60℃/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述吹制步骤中，吹制温度为700-750℃，升温速率为7-9℃/min，吹制时间小于3min。
5.一种用于盛装酒精饮品的复合材料，其特征在于，所述复合材料是由如下方法制备的：
提供第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片；
在所述第二玻璃基片两面均匀铺放碳纤维布；
依次将所述第一玻璃基片、铺放有碳纤维布的第二玻璃基片以及所述第三玻璃基片叠放到一起，得到第一层合体；
将所述第一层合体放入模具，并对所述第一层合体进行热压融合处理，得到第二层合体，其中，所述热压融合处理在氩气气氛中进行，所述热压融合处理分为第一热压融合处理阶段和第二热压融合处理阶段，其中，所述第一热压融合处理阶段的温度为400-500℃，保温时间为0.5-1h，压力为10-20MPa，所述第二热压融合处理阶段的温度为850-900℃，保温时间为3-4h，压力为30-40MPa；以及
对所述第二层合体进行吹制，得到所述用于盛装酒精饮品的复合材料，所述碳纤维布的体积是所述第一玻璃基片、第二玻璃基片以及第三玻璃基片体积之和的20-30％，所述第一玻璃基片的厚度大于所述第二玻璃基片，所述第二玻璃基片的厚度大于所述第三玻璃基片的厚度。
6.根据权利要求5所述的复合材料，其特征在于，在所述第一热压融合处理阶段中，升温速率为5-6℃/min。
7.根据权利要求5所述的复合材料，其特征在于，在完成所述第二热压融合处理阶段之后，降温速率为50-60℃/min。
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