CN111622456A - 一种高强度碳纤维复合地板及成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种高强度碳纤维复合地板及成型方法，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：30‑60份竹碳纤维、2‑8份莫来石晶须、25‑40份聚氯乙烯、1‑3份钙锌稳定剂、0.1‑0.5份润滑剂、0.1‑0.5份增韧剂，所述面层材料包括质量份数如下的组分：20‑40份碳纤维、1‑5份碱式硫酸镁晶须、30‑50份聚甲基丙烯酸甲酯、1‑3份抗收缩剂、2‑5份环氧丙烯酸、1‑5份双酚F环氧树脂、0.2‑0.8份固化剂，强度高、不易膨胀变形。
Description
技术领域
本发明涉及建材生产领域，具体涉及一种高强度碳纤维复合地板及成型方法。
背景技术
木塑地板是一种新型环保型木塑复合材料产品，主要材料为聚乙烯和木粉或者竹粉，经过加入助剂，高速混合后，进行造粒，再使用挤出机将粒料挤出成型材，即木塑地板。它能够克服木质地板易吸水膨胀、开裂变形以及复合木地板含有甲醛污染环境等问题。
现有的木塑复合地板，主要缺点有：比重较大，运输、安装成本高；由于木粉中含有丰富的有机物，遇光遇热极易分解，并且易生长真菌，影响产品的物理性能，导致使用寿命受限；如果作为墙体板使用，会增加建筑物主体的承载负担；由于木粉极易吸水，导致产品发生膨胀变形。
中国专利申请号 CN201310202629.X公开了一种木塑地板，该木塑地板包括基体层，所述基体层的材料包括聚氯乙烯（PVC）粉、增塑剂、植物粉及稳定剂，且所述基体层是由压延法制成，经压延制造的基体层为软质品，其可以避免现有技术中的木塑地板因采用挤出成型法制造而引起的在高温下容易收缩翘曲的问题，并且软质品的基体层具有良好的热贴合性，因此可以通过热压工艺，将装饰层及耐磨层贴合上去，从而可以避免因引入胶黏剂增大木塑地板的VOC含量而引起的污染环境的问题，但该木塑地板强度低，易发生膨胀变形，不适用于潮湿的桥梁或者亲水平台上，如海边的游艇码头等。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种高强度碳纤维复合地板及成型方法，强度高、不易膨胀变形。
本发明的技术方案是，提供一种高强度碳纤维复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：30-60份竹碳纤维、2-8份莫来石晶须、25-40份聚氯乙烯、1-3份钙锌稳定剂、0.1-0.5份润滑剂、0.1-0.5份增韧剂，所述面层材料包括质量份数如下的组分：20-40份碳纤维、1-5份碱式硫酸镁晶须、30-50份聚甲基丙烯酸甲酯、1-3份抗收缩剂、2-5份环氧丙烯酸、1-5份双酚F环氧树脂、0.2-0.8份固化剂，钙锌稳定剂为市售CA-244型钙锌稳定剂。
优选地，所述增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
优选地，所述抗收缩剂包括纤维素醋酸丁酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。
优选地，所述润滑剂包括硬脂酸钙、聚乙烯蜡以及超高分子量聚硅氧烷中的一种或几种。
优选地，所述固化剂包括二胺基二苯砜、二胺基二苯甲烷、间苯二胺中的一种或几种。
还提供一种高强度碳纤维复合地板成型方法，包括以下步骤：
S1.采用切断机将竹炭纤维、碳纤维切断为2-5mm的纤维备用；
S2.混合竹碳纤维、莫来石晶须、聚氯乙烯、钙锌稳定剂、润滑剂、增韧剂，在80-100℃下搅拌均匀后，再输送至向螺杆挤出机，经螺杆熔融、剪切及挤出后，送入模具成型机冷却，得到高强度碳纤维复合地板基层；
S3.混合碳纤维、碱式硫酸镁晶须、聚甲基丙烯酸甲酯、抗收缩剂、环氧丙烯酸、双酚F环氧树脂、固化剂后得面层混料，将所述面层混料均匀喷射至所述高强度碳纤维复合地板基层表面，待固化后，即得高强度碳纤维复合地板。
优选地，所述步骤S1冷却温度为5-10℃。
优选地，所述步骤S3高强度碳纤维复合地板基层表面的面层混料喷射厚度为2-5mm。
优选地，所述固化温度为20-30℃，固化时间为20-30min。
本发明的有益效果在于：
1.本方案使用竹炭纤维及碳纤维替代木粉，解决木塑地板易吸水发生膨胀变形的问题；
2.添加的莫来石晶须、碱式硫酸镁晶须分别提高了所述高强度碳纤维复合地板基层和面层的强度，抗拉伸和抗压能力强；
3. 聚甲基丙烯酸甲酯和双酚F环氧树脂形成互穿聚合物网络，以聚甲基丙烯酸甲酯为主体，双酚F环氧树脂起到增强作用，拉伸强度大，且聚甲基丙烯酸甲酯和双酚F环氧树脂混合后具有一定的粘接性，可以用喷涂的方式附着在高强度碳纤维复合地板基层表面，免去热压成型的步骤。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
一种高强度碳纤维复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：30g竹碳纤维、2g莫来石晶须、25g聚氯乙烯、1g钙锌稳定剂、0.1g硬脂酸钙、0.1g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：20g碳纤维、1g碱式硫酸镁晶须、30g聚甲基丙烯酸甲酯、1g纤维素醋酸丁酯、2g环氧丙烯酸、1g双酚F环氧树脂、0.2g二胺基二苯砜。
实施例2
一种高强度碳纤维复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：60g竹碳纤维、8g莫来石晶须、40g聚氯乙烯、3g钙锌稳定剂、0.5g聚乙烯蜡、0.5g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、50g聚甲基丙烯酸甲酯、3g聚氯乙烯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.8g二胺基二苯甲烷。
实施例3
一种高强度碳纤维复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：50g竹碳纤维、6g莫来石晶须、30g聚氯乙烯、2g钙锌稳定剂、0.3g聚硅氧烷、0.3g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、50g聚甲基丙烯酸甲酯、2g聚氯乙烯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.6g间苯二胺。
实施例4
一种高强度碳纤维复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：50g竹碳纤维、6g莫来石晶须、30g聚氯乙烯、2g钙锌稳定剂、0.3g聚硅氧烷、0.3g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、50g聚甲基丙烯酸甲酯、2g聚氯乙烯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.6g间苯二胺。
高强度碳纤维复合地板的成型方法包括以下步骤：
S1.采用切断机将竹炭纤维、碳纤维切断为2mm的纤维备用；
S2.混合50g竹碳纤维、6g莫来石晶须、30g聚氯乙烯、2g钙锌稳定剂、0.3g聚硅氧烷、0.3g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，在80℃下搅拌均匀后基层材料，再输送至向螺杆挤出机，经螺杆熔融、剪切及挤出后，送入模具成型机5℃冷却，得到高强度碳纤维复合地板基层；
S3.混合40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、50g聚甲基丙烯酸甲酯、2g聚氯乙烯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.6g间苯二胺后得面层混料，将所述面层混料均匀喷射至所述高强度碳纤维复合地板基层表面，厚度为2mm，固化温度为20℃，固化时间为20min待固化后，即得高强度碳纤维复合地板。
实施例5
一种高强度碳纤维复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：60g竹碳纤维、8g莫来石晶须、40g聚氯乙烯、3g钙锌稳定剂、0.5g聚乙烯蜡、0.5g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、50g聚甲基丙烯酸甲酯、3g聚氯乙烯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.8g二胺基二苯甲烷。
高强度碳纤维复合地板的成型方法包括以下步骤：
S1.采用切断机将竹炭纤维、碳纤维切断为5mm的纤维备用；
S2.混合60g竹碳纤维、8g莫来石晶须、40g聚氯乙烯、3g钙锌稳定剂、0.5g聚乙烯蜡、0.5g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物得基层材料，在100℃下搅拌均匀后，再输送至向螺杆挤出机，经螺杆熔融、剪切及挤出后，送入模具成型机10℃冷却，得到高强度碳纤维复合地板基层；
S3. 40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、50g聚甲基丙烯酸甲酯、3g聚氯乙烯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.8g二胺基二苯甲烷后得面层混料，将所述面层混料均匀喷射至所述高强度碳纤维复合地板基层表面，厚度为5mm，固化温度为30℃，固化时间为30min待固化后，即得高强度碳纤维复合地板。
实施例6
一种高强度碳纤维复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：30g竹碳纤维、2g莫来石晶须、25g聚氯乙烯、1g钙锌稳定剂、0.1g硬脂酸钙、0.1g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：20g碳纤维、1g碱式硫酸镁晶须、30g聚甲基丙烯酸甲酯、1g纤维素醋酸丁酯、2g环氧丙烯酸、1g双酚F环氧树脂、0.2g二胺基二苯砜。
高强度碳纤维复合地板的成型方法包括以下步骤：
S1.采用切断机将竹炭纤维、碳纤维切断为4mm的纤维备用；
S2.混合30g竹碳纤维、2g莫来石晶须、25g聚氯乙烯、1g钙锌稳定剂、0.1g硬脂酸钙、0.1g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，在90℃下搅拌均匀后得基层材料，再输送至向螺杆挤出机，经螺杆熔融、剪切及挤出后，送入模具成型机8℃冷却，得到高强度碳纤维复合地板基层；
S3.混合20g碳纤维、1g碱式硫酸镁晶须、30g聚甲基丙烯酸甲酯、1g纤维素醋酸丁酯、2g环氧丙烯酸、1g双酚F环氧树脂、0.2g二胺基二苯砜后得面层混料，将所述面层混料均匀喷射至所述高强度碳纤维复合地板基层表面，厚度为3mm，固化温度为25℃，固化时间为25min待固化后，即得高强度碳纤维复合地板。
对比例1
一种复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：50g竹碳纤维、30g聚氯乙烯、2g钙锌稳定剂、0.3g聚硅氧烷、0.3g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、50g聚甲基丙烯酸甲酯、2g聚甲基丙烯酸甲酯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.6g间苯二胺。
复合地板的成型方法包括以下步骤：
S1.采用切断机将竹炭纤维、碳纤维切断为2-5mm的纤维备用；
S2.混合50g竹碳纤维、30g聚氯乙烯、2g钙锌稳定剂、0.3g聚硅氧烷、0.3g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，在80℃下搅拌均匀后，再输送至向螺杆挤出机，经螺杆熔融、剪切及挤出后，送入模具成型机冷却，得到高强度碳纤维复合地板基层；
S3.混合40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、50g聚甲基丙烯酸甲酯、2g聚甲基丙烯酸甲酯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.6g间苯二胺后得面层混料，将所述面层混料均匀喷射至所述高强度碳纤维复合地板基层表面，待固化后，即得复合地板。
对比例2
一种复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：50g木粉、6g莫来石晶须、30g聚氯乙烯、2g钙锌稳定剂、0.3g聚硅氧烷、0.3g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：30g木粉、5g碱式硫酸镁晶须、50g聚甲基丙烯酸甲酯、2g聚甲基丙烯酸甲酯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.6g间苯二胺。
复合地板的成型方法包括以下步骤：
S1.混合莫来石晶须、聚氯乙烯、钙锌稳定剂、润滑剂、增韧剂，在80℃下搅拌均匀后，再输送至向螺杆挤出机，经螺杆熔融、剪切及挤出后，送入模具成型机冷却，得到高强度碳纤维复合地板基层；
S2.混合碱式硫酸镁晶须、聚甲基丙烯酸甲酯、抗收缩剂、环氧丙烯酸、双酚F环氧树脂、固化剂后得面层混料，将所述面层混料均匀喷射至所述高强度碳纤维复合地板基层表面，待固化后，即得复合地板。
对比例3
一种复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：50g竹碳纤维、6g莫来石晶须、30g聚氯乙烯、2g钙锌稳定剂、0.3g聚硅氧烷、0.3g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.6g间苯二胺。
复合地板的成型方法包括以下步骤：
S1.采用切断机将竹炭纤维、碳纤维切断为2-5mm的纤维备用；
S2.混合50g竹碳纤维、6g莫来石晶须、30g聚氯乙烯、2g钙锌稳定剂、0.3g聚硅氧烷、0.3g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，在100℃下搅拌均匀后，再输送至向螺杆挤出机，经螺杆熔融、剪切及挤出后，送入模具成型机冷却，得到高强度碳纤维复合地板基层；
S3.混合40g碳纤维、5g碱式硫酸镁晶须、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.6g间苯二胺后得面层混料，将所述面层混料均匀喷射至所述高强度碳纤维复合地板基层表面，待固化后，即得复合地板。
对比例4
一种复合地板，包括基层、面层，所述基层材料包括质量份数如下的组分：60g木粉、30g聚氯乙烯、2g钙锌稳定剂、0.3g聚硅氧烷、0.3g甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述面层材料包括质量份数如下的组分：40g木粉、50g聚甲基丙烯酸甲酯、2g聚甲基丙烯酸甲酯、5g环氧丙烯酸、5g双酚F环氧树脂、0.6g间苯二胺。
复合地板的成型方法包括以下步骤：
S1.混合聚氯乙烯、钙锌稳定剂、润滑剂、增韧剂，在100℃下搅拌均匀后，再输送至向螺杆挤出机，经螺杆熔融、剪切及挤出后，送入模具成型机冷却，得到高强度碳纤维复合地板基层；
S2.混合聚甲基丙烯酸甲酯、抗收缩剂、环氧丙烯酸、双酚F环氧树脂、固化剂后得面层混料，将所述面层混料均匀喷射至所述高强度碳纤维复合地板基层表面，待固化后，即得复合地板。
将实施例4-6及对比例1-4所得的复合地板用型号为ZCW-W的复合地板抗拉强度测试仪强度进行对比，测试结果如表1所示，说明本方案所得的高强度碳纤维复合地板强度高、适用于亲水平台不易损坏。
表1 实施例4-6及对比例1-4所得的复合地板泡水前后静曲强度
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种高强度碳纤维复合地板，包括基层、面层，其特征在于，所述基层材料包括质量份数如下的组分：30-60份竹碳纤维、2-8份莫来石晶须、25-40份聚氯乙烯、1-3份钙锌稳定剂、0.1-0.5份润滑剂、0.1-0.5份增韧剂，所述面层材料包括质量份数如下的组分：20-40份碳纤维、1-5份碱式硫酸镁晶须、30-50份聚甲基丙烯酸甲酯、1-3份抗收缩剂、2-5份环氧丙烯酸、1-5份双酚F环氧树脂、0.2-0.8份固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维复合地板，其特征在于，所述增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维复合地板，其特征在于，所述抗收缩剂包括纤维素醋酸丁酯、聚氯乙烯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维复合地板，其特征在于，所述润滑剂包括硬脂酸钙、聚乙烯蜡以及聚硅氧烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维复合地板，其特征在于，所述固化剂包括二胺基二苯砜、二胺基二苯甲烷、间苯二胺中的一种或几种。
6.一种如权利要求1所述的高强度碳纤维复合地板成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.采用切断机将竹炭纤维、碳纤维切断为2-5mm的纤维备用；
S2.混合竹碳纤维、莫来石晶须、聚氯乙烯、钙锌稳定剂、润滑剂、增韧剂，在80-100℃下搅拌均匀后，再输送至向螺杆挤出机，经螺杆熔融、剪切及挤出后，送入模具成型机冷却，得到高强度碳纤维复合地板基层；
S3.混合碳纤维、碱式硫酸镁晶须、聚甲基丙烯酸甲酯、抗收缩剂、环氧丙烯酸、双酚F环氧树脂、固化剂后得面层混料，将所述面层混料均匀喷射至所述高强度碳纤维复合地板基层表面，待固化后，即得高强度碳纤维复合地板。
7.根据权利要求6所述的一种高强度碳纤维复合地板成型方法，其特征在于，所述步骤S1冷却温度为5-10℃。
8.根据权利要求6所述的一种高强度碳纤维复合地板成型方法，其特征在于，所述步骤S3高强度碳纤维复合地板基层表面的面层混料喷射厚度为2-5mm。
9.根据权利要求6所述的一种高强度碳纤维复合地板成型方法，其特征在于，所述固化温度为20-30℃，固化时间为20-30min。
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