CN1995125A

CN1995125A - 玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料及其制成品橡胶坝压板

Info

Publication number: CN1995125A
Application number: CN 200610166421
Authority: CN
Inventors: 胡海军; 张广平; 徐国权; 张振兴; 丁正兴; 刘兴
Original assignee: JIANGSU SHUANGLIANG COMPOSITE MATERIAL CO Ltd
Current assignee: JIANGSU SHUANGLIANG COMPOSITE MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2007-07-11

Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料，它是以聚丙烯为基体，以单向编织物和玻璃纤维毡增强，通过压机加热加压复合而成，材料中聚丙烯基体50～70％，编织物10～25％，玻璃纤维毡20～25％，基体由以下原料组成：聚丙烯90～94％、马来酸酐接枝聚丙烯5～10％和低分子聚丙烯蜡0.5～1.5％；编织物是玻璃纤维或碳纤维编织物，或者是玄武岩纤维编织物，它是由长度方向的纤维束与宽度方向的纤维丝混编而成的网格状编织物；玻璃纤维毡为连续无规玻璃纤维束毡或者长无规单丝玻璃纤维毡；玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料层状结构为：聚丙烯芯层、芯层上下依次分别有玻璃纤维毡夹层、编织物夹层以及聚丙烯表层。本发明复合材料可以满足长度方向单向高强度和橡胶锚固要求，压板自由端变形小。

Description

玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料及其制成品橡胶坝压板

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维毡增强复合材料，特别是涉及一种玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料及其制成品橡胶坝压板。属复合材料锚固构件技术领域。

背景技术

玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料是一种以聚丙烯为基体，以玻璃纤维毡增强，通过双钢带压机加热加压复合而成的一种比强度、比模量高，韧性好的复合材料。它可以通过改变玻璃纤维含量或者通过改变玻璃纤维毡的结构来改变材料的性能。还可以通过在基体中增加增强材料来提高材料的刚性，使材料应用于不同的领域。但是有些应用场合需要单向更高强度、更高模量的复合材料。而目前的玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料还存在这方面的不足。因此本公司对现有的玻纤增强聚丙烯复合材料提出了许多改进方案：

一、通过增加玻璃纤维毡中玻璃纤维含量和改变玻璃纤维毡的编织结构，强度虽有所提高，但是性能没有随着玻璃纤维含量的增加成比例提高。而且会带来一系列产品缺陷，如浸渍不充分、导致材料露白、表面质量也差、生产效率低、成本明显上升等不足。

二、通过增加玻璃纤维毡中云母等矿物质填料，虽然材料的成本下降，材料的刚性也有所提高，但是材料的抗拉强度明显下降。在填充物增加时，填料与玻璃纤维接触明显降低了纤维与基体和填料的界面结合强度。导致玻璃纤维和填料的增强效果降低。在制备过程中，基体对玻璃纤维的浸渍困难也增加，而浸渍效果直接影响材料的性能，所以也未有效解决该问题。

下表是各种材料加强的对比性能参数：

项目	单位	性能指标
项目	单位	性能指标						玻纤含量	％	25	25	30	30	35	35
云母含量	％		8		15		25	玻纤含量	％	25	25	30	30	35	35
云母含量	％		8		15		25	拉伸强度	MPa	50	48	68	64	75	71
冲击强度	KJ/m²	48	46	56	54	70	66	拉伸强度	MPa	50	48	68	64	75	71
冲击强度	KJ/m²	48	46	56	54	70	66	弯曲强度	MPa	102	156	115	162	125	169
弯曲模量	MPa	3200	6120	4500	8835	4900	9056	弯曲强度	MPa	102	156	115	162	125	169

由表可以看出增加玻璃纤维含量和增加云母含量，材料的拉伸强度、冲击强度不同比例下降、弯曲强度、弯曲模量有不同比例增加，还存在着材料露白，浸渍不充分，性能不稳定的缺陷。

常规用玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料制作的橡胶坝锚固压板，由聚丙烯芯层、上、下玻璃纤维毡夹层和上、下聚丙烯面层热压复合而成，其层状结构如图1所示。其制成的压板正面结构如图2所示。安装锚固时最大变形处在压板锚固处的自由端(即压板的两端)，如图3、4所示。变形较大在1～1.5mm，所以常规锚固件存在着诸多不足。

发明内容

本发明的第一目的在于克服上述不足，提供一种可以满足长度方向单向高强度要求，而不影响玻纤浸渍，表面质量好的玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料。

本发明的第二目的在于克服上述不足，提供一种应用这种材料设计的橡胶坝锚固件用压板，以达到锚固件自由端变形小。

本发明的第一目的是这样实现的：一种玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料，它是以聚丙烯为基体，以单向编织物和玻璃纤维毡增强，通过压机加热加压复合而成，材料中各组份的重量百分比为：聚丙烯基体50～70％，编织物10～25％，玻璃纤维毡20～25％，其中：

所说的基体主要由以下重量百分比的原料组成：聚丙烯90～94％、马来酸酐接枝聚丙烯5～10％和低分子聚丙烯蜡0.5～1.5％，再添加适量的抗氧剂；

所说的编织物是玻璃纤维编织物，或者是碳纤维编织物，或者是玄武岩纤维编织物，它是由长度方向的纤维束与宽度方向的纤维丝混编而成的网格状编织物；

所说的玻璃纤维毡为连续无规玻璃纤维束毡或者长无规单丝玻璃纤维毡；

所说的玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料层状结构为：聚丙烯芯层、芯层上下依次分别有玻璃纤维毡夹层、编织物夹层以及聚丙烯表层；

通过反复试验，由编织物单向增强的复合材料，在单向性能指标上与增加玻璃纤维含量或者增加云母填料增强比较，得到更显著，更优良的性能。具体请见下表：

项目	单位	性能指标
项目	单位	性能指标		玻纤含量	％	25
织物含量	％	20		玻纤含量	％	25
织物含量	％	20		拉伸强度	MPa	经向230	纬向70
冲击强度	KJ/m²	经向180	纬向75	拉伸强度	MPa	经向230	纬向70
冲击强度	KJ/m²	经向180	纬向75	弯曲强度	MPa	经向220	纬向90
弯曲模量	MPa	经向11000	纬向3500	弯曲强度	MPa	经向220	纬向90

由表可以看出由编织物增强的材料，单向强度、冲击强度和模量有很大程度提高，因为编织物是网格结构，不影响浸渍，结构均匀，性能稳定，符合单向要求高强度的产品。

本发明的第二目的是这样实现的：一种由玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料制成的橡胶坝锚固件用压板，所述压板的两端设计成半螺栓孔状结构。

采用本发明的材料通过设计成合理的结构，制成的橡胶坝锚固压板，不同的是锚固结构发生了变化，最大危险截面处作了局部增强，产品长度作了相应的调整。其它结构和常规压板的结构相类似。

经过反复试验，这种锚固结构的特点比相同型号的锚固压板变形小，重量轻，单位产品长度为1396mm或者1496mm，安装方便，在压板与压板联接处采用专用垫圈，防止压板锚固失效。除了上述优点外，还具有耐腐蚀，维护成本低，与橡胶锚固不会损伤橡胶袋，延长橡胶使用寿命等优点。

附图说明

图1为以往玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料的断面结构示意图。

图2为以往橡胶坝锚固压板正面结构示意图。

图3为图2的A-A剖示图。

图4为图3的I放大图。

图5为本发明采用的编织物结构示意图。

图6为本发明玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料的断面结构示意图。

图7为本发明橡胶坝压板立体图。

图8为本发明橡胶坝压板正面结构示意图。

图9为图8的B-B示意图。

图10为图9的II放大图。

图中：纤维束1、纤维丝2、聚丙烯芯层3、玻璃纤维毡夹层4、编织物夹层5、聚丙烯表层6、半螺栓孔7、垫圈8、锚固压板9、橡胶坝袋10、混凝土11。

具体实施方式

本发明为一种玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料，它是以聚丙烯为基体，以一种经表面处理过的长度方向单向编织物和玻璃纤维毡增强，通过压机加热加压复合而成，材料中各组份的重量百分比为：聚丙烯基体50～70％，编织物10～25％，玻璃纤维毡20～25％，其中：所说的基体主要由以下重量百分比的原料组成：聚丙烯90～94％、马来酸酐接枝聚丙烯5～10％和低分子聚丙烯蜡0.5～1.5％，其中马来酸酐接枝聚丙烯为基体和玻璃纤维的界面相容剂，再添加适量的抗氧剂；所说的编织物是玻璃纤维编织物，或者是碳纤维编织物，或者是玄武岩纤维编织物，它是由长度方向的纤维束1与宽度方向的纤维丝2混编而成的网格状编织物，如图5；

所说的玻璃纤维毡为连续无规玻璃纤维束毡或者长无规单丝玻璃纤维毡，纤维束毡比单丝毡具有更佳的增强效果，玻璃纤维表面与聚丙烯树脂相容是经浸润剂浸润处理；

所说的玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料层状结构为：聚丙烯芯层3、芯层上下依次分别有玻璃纤维毡夹层4、编织物夹层5以及聚丙烯表层6，如图6。

所说的编织物夹层还可以有单层和多层。

所说的织物增强的复合材料通过模压成型工艺可制成各种所需的产品，这种模压工艺已经较成熟，这里不再叙述，但在使用这种材料模压产品时，应注意编织物的方向，产品所需较高强度要求的方向应与单向织物增强的方向一致，这样可以得到单向性能较高的产品，制成产品几何尺寸稳定，防止翘曲，因为增强物是网格结构编织物，所以浸渍较好，性能也稳定，所以可以制成性能较高的结构件，通过模压成型工艺制成的橡胶坝锚固压板，汽车保险杠，可以满足客户要求。

使用上述复合材料模压橡胶坝锚固件用压板时，应注意编织物的方向，产品所需较高强度要求的方向应与单向织物增强的方向一致，这样可以得到单向性能较高的压板产品，制成产品几何尺寸稳定，防止翘曲。另外，为了减少橡胶坝锚固压板自由端的变形量，本发明将橡胶坝锚固压板两端自由端设计成半螺栓孔7状结构。

新设计的联接结构如图7、8、9、10所示，最大变形处是在锚固的中间截面处，通过实践证明中间截面处的变形通常情况是自由端变形的二分之一，所以该新型的结构变形小。

这种材料所制备锚固压板重量轻，密度是1.2g/cm³，为了提高工作效率，又不影响产品的加工，把锚固件设计成单位长度尺寸为1396mm，螺栓孔距为200mm(或者设计成长度为1496mm，螺栓孔距为250mm)，孔间距根据坝高来决定。这种长度较合理，重量在5.8kg左右，搬运和安装较轻便，降低劳动强度，还可降低运输成本。

案例1：坝高为2m～3m，复合材料锚固件长度为1396mm，采用M24螺栓，锚固间距为200mm，厚度为40mm，宽度为120mm，重量为5.8kg/付，锚固处经过模拟锚固试验，锚固力矩为500N/m，试验结果为最大变形处在锚固中间截面处如图10所示，最大变形为0.8mm。

案例2：坝高为2m以下的复合材料锚固件长度尺寸为1496mm，采用M22螺栓，锚固间距为250mm，厚度为36mm，宽度为115mm，重量为6.4kg/付，经过模拟锚固试验，锚固力矩为500N/m，试验结果为最大变形处为0.95mm。

Claims

1、一种玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料，它是以聚丙烯为基体，以单向编织物和玻璃纤维毡增强，通过压机加热加压复合而成，材料中各组份的重量百分比为：聚丙烯基体50～70％，编织物10～25％，玻璃纤维毡20～25％，其中：

所说的玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料层状结构为：聚丙烯芯层、芯层上下依次分别有玻璃纤维毡夹层、编织物夹层以及聚丙烯表层。

2、根据权利要求1所述的一种玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所说的编织物夹层有单层或多层。

3、一种由权利要求1所述的玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料制成的橡胶坝锚固件用压板，其特征在于所述压板的两端设计成半螺栓孔状结构。

4、根据权利要求3所述的一种由玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料制成的橡胶坝锚固件用压板，其特征在于：在压板与压板联接处采用垫圈固定。