CN109337405A

CN109337405A - 一种新型树脂基复合材料及其制备井盖的应用

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Publication number: CN109337405A
Application number: CN201811107025.6A
Authority: CN
Inventors: 李光照; 韩锐; 任建; 彭婷; 鲁睿; 杜发鑫
Original assignee: Xihua University
Current assignee: Xihua University
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2019-02-15
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: CN109337405B

Abstract

本发明公开了一种新型树脂基复合材料，包括树脂、以及占树脂10～40wt％的玄武岩纤维、1～5wt％的稳定剂、1～5wt％的抗氧剂和1～5wt％的光稳定剂；将树脂、玄武岩纤维、稳定剂、抗氧剂和光稳定剂按照比例熔融共混后制备成复合材料，该复合材料同时具备了树脂和玄武岩纤维的特点，即具备耐高温、耐氧化、抗压强度高、高抗热变形能力、抗弯曲疲劳能力和抗腐蚀能力等综合性能，且原料价格低廉；利用该复合材料制备的井盖，价格较低廉，可避免井盖被盗窃。

Description

一种新型树脂基复合材料及其制备井盖的应用

技术领域

本发明属于井盖技术领域，具体涉及一种新型树脂基复合材料及其制备井盖的应用。

背景技术

地下窖井是城市污水排放以及通信、电力、消防和国防线缆敷设或掩埋的重要基础设施。为城市的防灾、减灾和市容市貌环境做出了贡献，也为日后维护或检修地下设施提供了极大的方便。为保证道路的正常使用，在所述地下窖井上均为安装井盖。现有井盖大多数采用有金属材料制成的，容易被不法分子盗窃。另外，大多数的井盖结构都是在一个环形底座上安装一个与其匹配的盖板，这样结构不够醒目且打开井盖费力。同时在打开后井盖后无警示牌，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非金属且强度高的新型树脂基复合材料，该材料可应用于井盖，满足井盖对强度的需求，且因其材质原料价格低，从而可避免被盗窃。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种新型树脂基复合材料，包括树脂、以及占树脂10～40wt％的玄武岩纤维、1～5wt％的稳定剂、1～5wt％的抗氧剂和1～5wt％的光稳定剂。

进一步地，所述玄武岩纤维通过酸处理或硅烷处理或先经过酸处理后再进行马来酸酐处理。

进一步地，所述酸处理是指将玄武岩纤维在室温下浸泡在浓度为1mol/L且占玄武岩纤维8～15wt％的硫酸或磷酸中24h后清洗、滤干；即制得酸刻蚀改性玄武岩纤维。

进一步地，所述马来酸酐处理是指先将酸刻蚀改性玄武岩纤维分散在乙醇溶液中后加入占其7～16wt％的马来酸酐，搅拌至溶解后加入占马来酸酐4～8wt％的引发剂，最后搅拌2h后真空抽滤、干燥；即制得改性玄武岩纤维。

进一步地，所述硅烷处理是指先将无水乙醇和蒸馏水按照质量比7:3混合后加入占玄武岩纤维2～4wt％的硅烷偶联剂，搅拌至水解后再加入玄武岩纤维，静置15min再搅拌5min后清洗、干燥，即制得硅烷改性玄武岩纤维。

进一步地，所述玄武岩纤维的直径为6～30μm，且长度为3～20mm。

本发明还提供了一种应用新型树脂基复合材料制备的井盖。

本发明还提供了一种应用新型树脂基复合材料制备井盖的制备方法，先将树脂、玄武岩纤维、稳定剂、抗氧剂和光稳定剂经过熔融共混挤出切粒，再将复合材料粒料经加热模压成型，冷却固化后脱模，最后打磨修正，即制得井盖。

本发明的另一目的在于提供一种醒目、打开井盖容易且可降低安全隐患的折叠天窗井盖。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：

一种井盖，包括环形底座和盖板，所述环形底座底部设有预埋套筒，所述环形底座内设有中心开有天窗A的加强筋网，所述环形底座上固定有向上凸起且中心开有天窗B的盖板座，所述盖板座上设有数个蓄光型自发光涂层，且其外侧设有与环形底座连接的分压筋板，所述天窗B相对的内壁上对称开有滑槽，滑槽的一端开有固定槽，另一端开有安装锁具的锁槽，所述盖板安装在天窗B内，它包括大小相同且相互铰接的盖板A和盖板B，盖板A远离盖板B一侧设有卡合在固定槽内的固定轴，盖板B远离盖板A的一侧设有可在滑槽内滑动的转轴，转轴在滑槽内滑动使盖板A和盖板B可在天窗B中折叠或展平，转轴滑动至锁槽后盖板A和盖板B展平且与天窗B相匹配；所述天窗A和天窗B的侧面设有用于警示的反光警示贴。

进一步地，所述环形底座、预埋套筒、加强筋网和盖板座一体成型。

本发明具有以下有益效果：

(1)通过将树脂、玄武岩纤维、稳定剂、抗氧剂和光稳定剂按照比例熔融共混后制备的复合材料，同时具备了树脂和玄武岩纤维的特点，即具备耐高温、耐氧化、抗压强度高、高抗热变形能力、抗弯曲疲劳能力和抗腐蚀能力等综合性能，且原料价格低廉；

(2)通过酸处理或硅烷处理或先经过酸处理后再进行马来酸酐处理后的玄武岩纤维进一步的提升了抗压强度和抗冲击强度；

(3)通过该复合材料制备的井盖，价格低，可避免井盖被盗窃；

(4)通过该复合材料制备井盖，方法简单，只需要将复合材料进行加热压模成型即可；

(5)通过复合材料制备的井盖，在其底座上设置加强筋网，提高井盖的承受力，从而提高井盖的使用寿命；在底座上设有分压筋板，可将车辆或行人施加在井盖上的压力分向井盖的边缘甚至是掩埋井盖的地面上，分散径向受力，防止井盖在使用过程中下沉；通过在盖板座上设有蓄光型自发光涂层，使其醒目，便于行人和驾驶车辆的司机看到，尤其是在夜间；将盖板对称分成两块，并在其上安装转轴以及在盖板座上开使转轴滑动的滑槽，通过滑动可是他盖板打开，省时省力；在盖板的侧面设有反光警示贴，提醒行人和驾驶车辆的司机，前方地下窖井在维修，小心慢行，降低了安全隐患；在盖板座上设有锁具，可将盖板上转轴锁住，可防止盖板松动打开或者认为恶意破坏。

附图说明

图1为本发明井盖的爆炸图。

图2为本发明盖板打开状态示意图。

图中标记：1、环形底座；11、预埋套筒；2、加强筋网；3、盖板座；31、分压筋板；32、蓄光型自发光涂层；41、盖板A；411、固定轴；42、盖板B；421、转轴；5、拉手槽；6、天窗A；7、天窗B；71、滑槽；72、固定槽；73、锁具。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的新型树脂基复合材料包括树脂、以及占树脂10wt％的玄武岩纤维、2wt％的稳定剂、3wt％的抗氧剂和2wt％的光稳定剂，所述玄武岩纤维的直径为13μm，且长度为3mm。

实施例2

本实施例提供的新型树脂基复合材料包括树脂、以及占树脂20wt％的玄武岩纤维、4wt％的稳定剂、2wt％的抗氧剂和3wt％的光稳定剂，所述玄武岩纤维的直径为8μm，且长度为6mm。

实施例3

本实施例提供的新型树脂基复合材料包括树脂、以及占树脂30wt％的玄武岩纤维、2wt％的稳定剂、4wt％的抗氧剂和2wt％的光稳定剂，所述玄武岩纤维的直径为22μm，且长度为15mm。

实施例4

本实施例提供的新型树脂基复合材料包括树脂、以及占树脂40wt％的玄武岩纤维、2wt％的稳定剂、3wt％的抗氧剂和4wt％的光稳定剂，所述玄武岩纤维的直径为17μm，且长度为12mm。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同，仅将所述玄武岩纤维改为酸刻蚀改性玄武岩纤维，所述酸刻蚀改性玄武岩纤维是先将直径为13μm且长度为3mm浸泡在浓度为1mol/L的硫酸溶液中24h后用蒸馏水冲洗3次，取出滤干，最后在室温下自然晾干24h。所述硫酸溶液中的硫酸量为占玄武岩纤维10wt％。

实施例6

本实施例与实施例5基本相同，仅将所述硫酸溶液中的硫酸量改为占玄武岩纤维8wt％。

实施例7

本实施例与实施例5基本相同，仅将所述硫酸溶液中的硫酸量改为占玄武岩纤维15wt％。

实施例8

本实施例与实施例5基本相同，仅改变所述酸刻蚀改性玄武岩纤维的制备，具体地，所述酸刻蚀改性玄武岩纤维是先将直径为13μm且长度为3mm浸泡在浓度为1mol/L的磷酸溶液中24h后用蒸馏水冲洗3次，取出滤干，最后在室温下自然晾干24h。所述磷酸溶液中的磷酸量为占玄武岩纤维10wt％。

实施例9

本实施例与实施例8基本相同，仅将所述磷酸溶液中的磷酸量改为占玄武岩纤维8wt％。

实施例10

本实施例与实施例8基本相同，仅将所述磷酸溶液中的磷酸量改为占玄武岩纤维15wt％。

实施例11

本实施例与实施例5基本相同，仅将所述酸刻蚀改性玄武岩纤维改为改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维是将实施例5制备的酸刻蚀改性玄武岩纤维均匀分散在乙醇溶液中后加入占玄武岩纤维10wt％的马来酸酐搅拌至溶解，然后在加入占马来酸酐5wt％的引发剂氧化二异丙苯(DCP)，中速搅拌反应2h，产物真空抽滤，在100℃的烘箱中干燥2h，冷却。所述乙醇溶液为无水乙醇与蒸馏水按照质量比7:3混合配置而成。

实施例12

本实施例与实施例11基本相同，仅将所述改性玄武岩纤维改用实施例8制备的酸刻蚀改性玄武岩纤维。

实施例13

本实施例与实施例11基本相同，仅将所述马来酸酐的添加量改为占酸刻蚀改性玄武岩纤维的7wt％，所述引发剂改为过氧化苯甲酰(BPO)且添加量为占马来酸酐的4wt％。

实施例14

本实施例与实施例12基本相同，仅将所述马来酸酐的添加量改为占酸刻蚀改性玄武岩纤维的16wt％，所述引发剂改为过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)且添加量为占马来酸酐的8wt％。

实施例15

本实施例与实施例1基本相同，仅将所述玄武岩纤维改为硅烷改性玄武岩纤维，所述硅烷改性玄武岩纤维是指先将无水乙醇和蒸馏水按照质量比7:3混合配制成乙醇溶液，然后在乙醇溶液中加入占直径为13μm且长度为3mm的玄武岩纤维3wt％的硅烷偶联剂KH-550后搅拌5min使硅烷偶联剂KH-550完全水解乙醇溶液中制成硅烷偶联剂溶液，再加入浴比为1:3的玄武岩纤维，静置15min后搅拌5min，然后再静置15min后用蒸馏水冲洗3次，取出滤干，然后平铺在托盘上均匀散开，避免带有水分的玄武岩纤维团聚成簇，最后在120℃烘箱内加热烘干2h。

实施例16

本实施例与实施例15基本相同，仅将所述硅烷偶联剂KH-550改为硅烷偶联剂KH-560，其添加量为直径为13μm且长度为6mm玄武岩纤维的2wt％。

实施例17

本实施例与实施例15基本相同，仅将所述硅烷偶联剂KH-550改为硅烷偶联剂KH-792，其添加量为直径为13μm且长度为3mm玄武岩纤维的4wt％。

实施例18

本实施例与实施例15基本相同，仅改变硅烷改性玄武岩纤维的质量，所述硅烷改性玄武岩纤维占树脂的20wt％。

实施例19

本实施例与实施例17基本相同，仅改变硅烷改性玄武岩纤维的质量，所述硅烷改性玄武岩纤维占树脂的20wt％。

实施例20

本实施例与实施例15基本相同，仅改变硅烷改性玄武岩纤维的质量，所述硅烷改性玄武岩纤维占树脂的30wt％。

实施例21

本实施例与实施例17基本相同，仅改变硅烷改性玄武岩纤维的质量，所述硅烷改性玄武岩纤维占树脂的30wt％。

实施例22

本实施例与实施例15基本相同，仅改变硅烷改性玄武岩纤维的质量，所述硅烷改性玄武岩纤维占树脂的40wt％。

实施例23

本实施例与实施例17基本相同，仅改变硅烷改性玄武岩纤维的质量，所述硅烷改性玄武岩纤维占树脂的40wt％。

实施例24

本实施例是应用实施例1～23提供的新型树脂基复合材料制备的井盖。

所述井盖的制备方法包括先将树脂、稳定剂、抗氧剂和光稳定剂从双螺杆挤出机的主喂料口加入，再将玄武岩纤维或酸刻蚀改性玄武岩纤维或改性玄武岩纤维或硅烷改性玄武岩纤维从侧喂料口；通过双螺杆挤出机将树脂和玄武岩纤维熔融共混挤出、料条冷却、切粒后制备成复合材料粒料，再将复合材料粒料经加热模压成型，冷却固化后脱模，最后打磨修正，即制备成井盖。

对实施例1～23制备的井盖进行拉伸强度和冲击强度进行测试，测试结果表1所示。

表1实施例1～23提供的复合材料制备的井盖的拉伸强度和冲击强度的测试结果

实施例	1	2	3	4	5	6
							拉伸强度/MPa	25.07	24.74	24.41	23.58	28.37	26.53
冲击强度/KJ/m<sup>2</sup>	19.59	14.31	12.58	12.25	25.85	23.12
							实施例	7	8	9	10	11	12
拉伸强度/MPa	25.03	26.86	23.90	23.67	27.73	29.28
							冲击强度/KJ/m<sup>2</sup>	22.72	24.60	21.89	20.90	26.78	28.24
实施例	13	14	15	16	17	18
							拉伸强度/MPa	25.23	26.50	24.97	25.05	22.10	23.07
冲击强度/KJ/m<sup>2</sup>	25.72	25.73	12.59	18.22	11.02	16.30
							实施例	19	20	21	22	23
拉伸强度/MPa	24.97	24.97	25.62	25.07	25.62
							冲击强度/KJ/m<sup>2</sup>	15.51	15.51	17.84	14.44	15.60

由上表可知：占树脂10wt％直径为13μm长度为3mm改性玄武岩纤维制备的井盖的拉伸强度和冲击强度最高，适用于实际生产制备井盖，可带来一定的经济及社会价值。

实施例25

如图1、图2所示，本实施例提供的折叠天窗井盖包括环形底座1、加强筋网11、盖板座3和盖板，所述环形底座1的底部固定连接有预埋套筒11，用于安装井盖时与地下窖井口对准并防止井盖发生偏移。所述环形底座1内设有中心开有天窗A6的加强筋网2，加强筋网2是采用横向加强筋和纵向加强筋垂直交错设置，用于增加井盖的强度和韧度，使其井盖具有优越的抵抗破换的能力，提高使用寿命。所述环形底座1上固定有向上凸起的盖板座3，所述盖板座3中心开有与天窗A6大小相同且中心同轴的天窗B7，绕天窗B7在所述盖板座3上设有4个蓄光型自发光涂层32，所述蓄光型自发光涂层32为三角形，其顶角朝盖板座3边缘设置，所述蓄光型自发光涂层32为现有技术可实现的，例如环卫工人服上的蓄光型自发光涂层32、或者高速公路上的警示牌上的蓄光型自发光涂层32等；所述蓄光型自发光涂层32能够实现吸收光储存再发光的无限重复过程，使其具有夜间发光效果，起到醒目作用，提醒行人以及驾驶车辆的司机前方有井盖。所述盖板座3的侧面均匀设有数个与环形底座1连接的分压筋板31，分压筋板31为直角三角形，直角三角形的两条直边分别与盖板座3的侧面和环形底座1的上表面连接，所述分压筋板31可将车辆或行人施加在井盖上的压力分向井盖的边缘甚至是掩埋井盖的地面上，分散径向受力，防止井盖在使用过程中下沉。所述盖板座3的中心开有与天窗A6大小相同且中心同轴的天窗B7，天窗B7相对的内侧壁上对称设置有滑槽71，滑槽71的一端开有固定槽72，另一端开有安装锁具73的锁槽，所述盖板安装在天窗B7内，它包括大小相同且相互铰接的盖板A41和盖板B42，盖板A41远离盖板B42一侧设有卡合在固定槽72内的固定轴411，盖板B42远离盖板A41的一侧设有可在滑槽71内滑动的转轴421，转轴421在滑槽71内滑动使盖板A41和盖板B42可天窗B7中折叠或展平，转轴421滑动至锁槽后盖板A41和盖板B42展平且与天窗B7相匹配，通过锁具73将转轴421锁在锁槽内，可防止盖板松动打开或者认为恶意破坏，所述盖板B42上设有用于着手的拉手槽5，便于工作人员操作，使盖板B42上的转轴421在滑槽71内滑动，从而打开井盖。

所述天窗A6和天窗B7的侧面设有用于警示的反光警示贴，在检修或观察井内使打开盖板，侧面的反光贴层可提醒行人或车辆。

所述环形底座1、预埋套筒11、加强筋网2和盖板座3一体成型。

所述盖板座3的底面设有智能装置安装位，符合未来智能要求，便于后续的智能化该装，例如安装无线WiFi等。

以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种新型树脂基复合材料，其特征在于：包括树脂、以及占树脂10～40wt％的玄武岩纤维、1～5wt％的稳定剂、1～5wt％的抗氧剂和1～5wt％的光稳定剂。

2.根据权利要求1所述的新型树脂基复合材料，其特征在于：所述玄武岩纤维通过酸处理或硅烷处理或先经过酸处理后再进行马来酸酐处理。

3.根据权利要求2所述的新型树脂基复合材料，其特征在于：所述酸处理是指将玄武岩纤维在室温下浸泡在浓度为1mol/L且占玄武岩纤维8～15wt％的硫酸或磷酸中24h后清洗、滤干；即制得酸刻蚀改性玄武岩纤维。

4.根据权利要求3所述的新型树脂基复合材料，其特征在于：所述马来酸酐处理是指先将酸刻蚀改性玄武岩纤维分散在乙醇溶液中后加入占酸刻蚀改性玄武岩纤维7～16wt％的马来酸酐，搅拌至溶解后加入占马来酸酐4～8wt％的引发剂，搅拌2h后真空抽滤、干燥；即制得改性玄武岩纤维。

5.根据权利要求2所述的新型树脂基复合材料，其特征在于：所述硅烷处理是指先将无水乙醇和蒸馏水按照质量比7:3混合后加入占玄武岩纤维2～4wt％的硅烷偶联剂，搅拌至水解后再加入玄武岩纤维，静置15min再搅拌5min后清洗、干燥，即制得硅烷改性玄武岩纤维。

6.根据权利要求1或2所述的新型树脂基复合材料，其特征在于：所述玄武岩纤维的直径为6～30μm，且长度为3～20mm。

7.一种应用权利要求1或2所述的新型树脂基复合材料制备的井盖。

8.一种制备权利要求7所述的井盖的方法，其特征在于：先将树脂、玄武岩纤维、稳定剂、抗氧剂和光稳定剂经过熔融共混挤出切粒，再将复合材料粒料经加热模压成型，冷却固化后脱模，最后打磨修正，即制得井盖。

9.一种根据权利要求8所述的方法制备的井盖，其特征在于：包括环形底座和盖板，所述环形底座底部设有预埋套筒，所述环形底座内设有中心开有天窗A的加强筋网，所述环形底座上固定有向上凸起且中心开有天窗B的盖板座，所述盖板座上设有数个蓄光型自发光涂层，且其外侧设有与环形底座连接的分压筋板，所述天窗B相对的内壁上对称开有滑槽，滑槽的一端开有固定槽，另一端开有安装锁具的锁槽，所述盖板安装在天窗B内，它包括大小相同且相互铰接的盖板A和盖板B，盖板A远离盖板B一侧设有卡合在固定槽内的固定轴，盖板B远离盖板A的一侧设有可在滑槽内滑动的转轴，转轴在滑槽内滑动使盖板A和盖板B可在天窗B中折叠或展平，转轴滑动至锁槽后盖板A和盖板B展平且与天窗B相匹配；所述天窗A和天窗B的侧面设有用于警示的反光警示贴。

10.根据权利要求9所述的井盖，其特征在于：所述环形底座、预埋套筒、加强筋网和盖板座一体成型。