一种路基用保温热塑复合材料的制作方法
【专利摘要】一种保温热塑性复合材料，从上到下依次包括有上层、中间层和基层，其中所述的上层与基层之间通过中间层粘结复合压制而成；所述的上层为热塑性复合材料，所述的中间层为粘结层，所述的基层为保温材料。本发明提供的保温热塑性复合材料采用热塑性复合材料作为上层不仅能够提供整个材料的强度和刚性，重要的是提供了大大优于一般保温材料的抗冲击性能，其基层为保温材料，通过粘结层的连接，使作为上层和基层的粘结性能差的材料具有很好的粘结强度，本发明提供的保温热塑性复合材料主要是应用于高原地区的公路铁路的路基保温或其他寒冷地区的路基保温。
【专利说明】一种路基用保温热塑复合材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种路基用保温热塑性复合材料。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，公路和铁路的修建，为社会的进步和经济的发展做出了巨大的贡献，但是在高原地区以及寒冷地带公路和铁路的建设不可避免的产生了冻土层的开挖及回填，对当地的生态环境造成了不可逆转的影响以及施工量的增大，增加了建造的成本，为了解决上述问题，现在高原地区及寒冷地带公路铁路的修建的过程中使用了路基用保温材料，包括草毡、聚氨酯板等。但是以上材料本身的固有特性如不可回收，不耐腐蚀，脆性大，及低温抗冲击性差造成了其使用年限短，路基使用年限久则稳固性差等缺点。先进热塑性复合材料是以纤维例如玻璃纤维增强热塑性的树脂，热塑性树脂提供了可循环使用、抗腐蚀的特性，更重要的是热塑性树脂带来了复合材料优异的抗冲击性能和密度。
[0003]先进热塑性复合材料具有优异的性能，但是在某些特殊的场所，对材料本身也需要进行改进，本发明的主要目的是提供一种具有保温功能的材料，在先进复合材料的表面紧密复合一层保温层，提高复合材料的保温性能，可广泛的应用于高原地区及寒冷地带的公路、铁路建设的路基保温。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有保温材料存在的缺陷而提供一种具有高粘结强度、高保温性能的保温热塑性复合材料。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案:
[0006]一种保温热塑性复合材料，从上到下依次包括有上层、中间层和基层，其中所述的上层与基层之间通过中间层粘结复合压制而成；所述的上层为热塑性复合材料，所述的中间层为粘结层，所述的基层为保温材料。
[0007]所述的热塑性复合材料为连续纤维增强热塑性复合材料。
[0008]所述的连续纤维增强热塑性复合材料由包含以下重量百分比的组分制成:
[0009]连续纤维45%_65%，
[0010]热塑性树脂 35%_55%。
[0011]所述的连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或超高分子量纤维中的一种或一种以上。
[0012]所述的连续纤维为单向，O度90度或根据要求的各种取向组合的连续纤维。
[0013]所述的热塑性树脂选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙6、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚苯硫醚中的一种或几种的共混物。
[0014]上述的连续纤维增强热塑性复合材料为中国专利200810201216.9和中国专利申请200910048973.1均公开的一种连续纤维增强热塑性树脂复合材料预浸带，其具有优异的机械性能如高的拉伸强度、弯曲强度、模量、高低温冲击强度(辽宁辽杰科技有限公司制品)。
[0015]所述的保温材料为苯板保温层或聚氨酯保温层。
[0016]所述的粘结层为EVA胶膜层(醋酸乙烯酯)或硅胶层(生产厂家:道康宁DC7091)。
[0017]所述的上层的厚度为3_8mm。
[0018]所述的中间层的厚度为0.3-0.5mm。
[0019]所述的基层的厚度为50-70mm。
[0020]所述的上层的密度为1.2-1.545g/cm3。
[0021]所述的中间层的密度为0.9-1.5g/cm3。
[0022]所述的基层的密度为18_20kg/m3。
[0023]一种上述保温热塑性复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0024](I)将上层的 材料连续纤维增强热塑性复合材料进行轧辊，使复合材料加热熔融，得到上层；
[0025](2)将粘结层平铺于通过步骤(1)得到的上层上面，经过轧辊冷却轧制，，将中间层粘结压制在上层；
[0026](3)将保温材料平铺于步骤(2)得到的复合材料的粘结层上面，经过轧辊高压轧制成型。
[0027]所述的步骤(1)中轧辊温度控制为130°C _250°C，压力为l_3MPa。
[0028]所述的步骤(2)中轧辊温度控制为50°C -80°C，压力为2_4MPa。
[0029]所述的步骤(3)中轧辊温度控制为40°C -60°C，压力为10_15MPa。
[0030]一种上述保温热塑性复合材料用于高原或寒冷地带的公路或铁路路基保温材料的用途。
[0031]本发明具有以下有益效果:
[0032]与现有技术相比，本发明的优点之一为通过中间层高强度粘结层提供热塑性复合材料与保温层的连接，使粘结性能差的两种不同性质的材料具有很好的粘结强度。众所周知，热塑性树脂特别是较弱极性的树脂例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等与优异的保温性能的保温材料例如苯板的粘结性非常差，不能很好的粘结在一起，因而也就无法在热塑性复合材料的表面粘结一层苯板保温材料。
[0033]本发明的另一优点是在热塑性复合材料的表面很结实的附着一层保温材料，可以起到很好的保温性能，大大的提高了热塑性复合材料的应用领域，特别是在高原地区和寒冷地带公路铁路的路基保温上应用。
[0034]本发明的第三优点就是采用热塑性复合材料不仅能提供整个材料的强度和刚性，更重要的是提供大大优于现有路基用保温材料的低温抗冲击性，抗腐蚀性。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为本发明实施例中热塑性复合材料的结构示意图。
[0036]附图标注:
[0037]I基层，2中间层，
[0038]3 上层。【具体实施方式】
[0039]以下结合附图和实施例进一步说明本发明。
[0040]实施例1
[0041]一种路基用保温热塑性复合材料，其结构如图1所示，该路基用保温热塑性复合材料由三层构成，基层3为保温层，中间层2为高强度粘结层，上层I为热塑性复合材料。上层I热塑性复合材料作为表层提供整个复合材料的强度。刚性和冲击性能，中间层2粘结层作为过渡层提供连接作用，基层3主要是提供保温和防冻性能。
[0042]上述三层材料之间由高强度粘结层粘结复合压制而成。其中，热塑性复合材料为碳纤维增强的尼龙6共聚物(其中，尼龙6共聚物的含量为40%，碳纤维的含量为60%)，高强度粘结层为EVA胶膜层，保温层为苯板保温层。
[0043]本实施例中保温热塑性复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0044](I)将纤维含量为60%，树脂含量为40%的碳纤维增强尼龙6复合材料通过轧辊，轧辊温度控制在200°C使复合材料加热熔融，轧辊的压力控制为3MPa，得到上层，其中碳纤维增强尼龙6复合材料层的厚度为4mm，其密度为1.45g/cm3 ；
[0045](2) EVA胶膜粘结层平铺于通过步骤(I)中轧辊的上层复合材料上面，经过轧辊冷却轧制，轧辊温度控制在50°C，轧辊的压力为4MPa，EVA胶膜粘结层厚度为0.3mm,其密度为
0.9g/cm3 ；
[0046](3)苯板保温层平铺于步骤(2)制得的的复合材料粘结层上面，经过轧辊的高压轧制成型，轧辊温度控制在40°C，轧辊的压力为14MPa，苯板保温层厚度为50mm，其密度为18kg/m3
[0047]实施例2
[0048]一种路基用保温热塑性复合材料，该复合材料为三层结构，基层3为保温材料，中间层2为高强度粘结层，上层I为热塑性复合材料，上述三层材料之间由高强度粘结层粘结复合压制而成。其中，热塑性复合材料为玻璃纤维增强的聚丙烯共聚物，高强度粘结层为EVA胶膜层，保温层为苯板保温层。
[0049]保温热塑性复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0050](I)将纤维含量为55%，树脂含量为45%的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料通过轧辊，轧辊温度为150°C使复合材料加热熔融，轧辊的压力控制为IMPa，得到上层，其中玻璃纤维增强聚丙烯复合材料层厚度为6mm，其密度为1.30g/cm3 ；
[0051](2)EVA胶膜粘结层平铺于通过步骤(I)中轧辊复合材料上面，经过2号轧辊冷却轧制，轧辊温度控制在65°C，轧辊的压力为2MPa，EVA胶膜粘结层厚度为0.4mm，其密度为
0.9g/cm3 ；
[0052](3)苯板保温层平铺于步骤(2)得到的复合材料粘结层上面，经过轧辊的高压轧制成型，轧辊温度控制在50°C，轧辊的压力为lOMPa，苯板保温层厚度为60mm，其密度为18kg/m3
[0053]实施例3
[0054]一种路基用保温热塑性复合材料，该复合材料为三层结构，基层为保温材料，中间层为高强度粘结层，上层为热塑性复合材料，上述三层材料之间由高强度粘结层粘结复合压制而成。其中热塑性复合材料为碳纤维纤维增强的聚乙烯、聚丙烯的共混物，高强度粘结层为道康宁DC7091硅胶层，保温层为聚氨酯保温层。
[0055]上述保温热塑性复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0056](I)将纤维含量为50%，树脂含量为50%的碳纤维增强聚乙烯、聚丙烯复合材料通过I号轧辊，I号轧辊温度控制在160°c使复合材料加热熔融，轧辊的压力控制为2MPa，得到上层，其中碳纤维增强聚乙烯、聚丙烯复合材料层厚度为7mm，其密度为1.40g/cm3 ；
[0057](2)道康宁DC7091硅胶粘结层至于I号轧辊后，平铺于通过步骤(1)中轧辊的复合材料上面，经过轧辊冷却轧制，轧辊温度控制在80°C，轧辊的压力为3MPa，道康宁DC7091硅胶粘结层厚度为0.4mm,其密度为1.41g/cm3 ；
[0058](3)聚氨酯保温层平铺于步骤(2)得到的复合材料粘结层上面，经过轧辊的高压轧制成型，轧辊温度控制在60°C，轧辊的压力为12MPa，聚氨酯保温层厚度为65mm，密度为20kg/m3
[0059]表1为本发明实施例1-3制备产品的性能测试结果。
[0060]表1
[0061]
【权利要求】
1.一种保温热塑性复合材料，其特征在于:从上到下依次包括有上层、中间层和基层，其中所述的上层与基层之间通过中间层粘结复合压制而成；所述的上层为热塑性复合材料，所述的中间层为粘结层，所述的基层为保温材料。
2.根据权利要求1所述的保温热塑性复合材料，其特征在于:所述的热塑性复合材料为连续纤维增强热塑性复合材料。
3.根据权利要求2所述的保温热塑性复合材料，其特征在于:所述的连续纤维增强热塑性复合材料由包含以下重量百分比的组分制成: 连续纤维45%-65%， 热塑性树脂 35%-55%。
4.根据权利要求3所述的保温热塑性复合材料，其特征在于:所述的连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或超高分子量纤维中的一种或一种以上； 或所述的连续纤维为单向，O度90度或根据要求的各种取向组合的连续纤维； 或所述的热塑性树脂选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙6、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯晴-丁 二烯-苯乙烯共聚物或聚苯硫醚中的一种或一种以上的共混物。
5.根据权利要求1所述的保温热塑性复合材料，其特征在于:所述的保温材料为苯板保温层或聚氨酯保温层； 或所述的粘结层为醋酸乙烯酯或硅胶层。
6.根据权利要求1所述的保温热塑性复合材料，其特征在于:所述的上层的厚度为3-8mm ； 或所述的中间层的厚度为0.3-0.5mm ； 或所述的基层的厚度为50-70mm。
7.根据权利要求1所述的保温热塑性复合材料，其特征在于:所述的上层的密度为1.2-1.545g/cm3 ； 或所述的中间层的密度为0.9-1.5g/cm3 ； 或所述的基层的密度为18-20kg/m3。
8.—种上述权利要求1-7中任一所述的保温热塑性复合材料的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)将上层的材料连续纤维增强热塑性复合材料进行轧辊，使复合材料加热熔融，得到上层； (2)将粘结层平铺于通过步骤(I)得到的上层上面，经过轧辊冷却轧制，将中间层粘结压制在上层； (3)将保温材料平铺于步骤(2)得到的复合材料的粘结层上面，经过轧辊高压轧制成型。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:所述的步骤(I)中轧辊温度控制为130。。_250°C，压力为 l-3MPa。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:所述的步骤(2)中轧辊温度控制为500C -80°C，压力为 2-4MPa ； 或所述的步骤(3)中轧辊温度控制为40°C -60°C，压力为10-15MPa。
【文档编号】B32B27/20GK103835204SQ201210491124
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】刘旭 申请人:辽宁辽杰科技有限公司