公共交通设施用秸秆/聚合物复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种秸秆/聚合物复合材料

背景技术：

公共交通设施中的限高架用于限制超高车辆通行的构筑物，全国各地的公(道)路、桥梁处均设有限高架、护栏、隔离杆、隔离带、隔离墩或栅栏等公共交通设施，并且数量大。这些公共交通设施能够保障公(道)路和桥梁的交通安全，提高通行效率，同时避免超载超限车辆驶入给公(道)路和桥梁带来致命破坏，避免造成事故。

例如，现有的公共交通设施中限高架多数采用钢结构，一旦损毁、倾倒或坠落，势必造成极为严重的人员伤亡和车辆损失等安全隐患。

技术实现要素：

本发明为了解决现有的公共交通设施安全性差的问题，提出一种公共交通设施用秸秆 /聚合物复合材料及其制备方法和应用。

本发明公共交通设施用秸秆/聚合物复合材料由聚合物基体和秸秆粉复合而成。

进一步地，所述秸秆/聚合物复合材料中秸秆粉的体积分数为5～20％。

进一步地，所述聚合物基体为所述聚合物基体为热固性聚合物或热塑性聚合物；所述热固性聚合物为环氧树脂、酚醛树脂或脲醛树脂；所述热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚苯乙烯。

上述公共交通设施用秸秆/聚合物复合材料的制备方法为：首先将秸秆制成秸秆粉，然后将秸秆粉和聚合物基体混合，最后置于成型模具中固化成型。

进一步地，所述秸秆为玉米秸秆、稻草秸秆、小麦秸秆、大麦秸秆、燕麦秸秆、芦苇、大豆秸秆或高粱秸秆。

进一步地，所述秸秆粉的制备工艺为：将秸秆切断为1.5～2.0cm的秸秆段，然后在 105～120℃条件下烘干2小时，利用粉碎机将烘干后的秸秆段粉碎，再在105～120℃条件下烘干2小时，最后过140目筛，即完成。烘干工艺有利于秸秆粉碎，秸秆粉碎的越细，所制备的复合材料的强度越好。

进一步地，所述热固性聚合物固化成型时间为4～5小时，固化温度为70～130℃；热塑性聚合物的成型温度为熔点或熔融温度以上且为分解温度以下，热塑性聚合物成型后降温至玻璃化转变温度以下实现硬化。

进一步地，所述聚合物基体为热固性聚合物或热塑性聚合物；聚合物基体为热固性聚合物时，固化成型时采用的固化剂为聚酰胺、咪唑、咪唑衍生物或双氰胺。聚合物基体为热塑性聚合物时，成型后降温冷却实现硬化。

聚酰胺为固化剂制备的复合材料的韧性较好，适用于制备护栏或隔离带。采用咪唑、咪唑衍生物或双氰胺制备的复合材料具有一定的脆性，适用于制备限高架，当车辆冲撞时，设施的被冲撞部位发生破碎，由较大体积变为小体积的碎块，小体积的碎块从高处掉落时能够减轻对车辆或人的伤害。

进一步地，所述热固性聚合物为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等；所述热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。

上述秸秆/聚合物复合材料在制备公共交通设施中的应用。

进一步地，所述公共交通设施为交通限高装置或交通隔离装置；所述交通限高装置为限高架；所述交通隔离装置为隔离杆、隔离带、隔离墩、交通围栏等。

进一步地，所述秸秆/聚合物复合材料在制备公共交通设施时做为主体、采用热压成型、模塑成型、浇注成型、注射成型或挤出成型完成。

本发明原理及有益效果为：本发明以聚合物材料为基体材料、以植物秸秆粉作为分散相制备的秸秆/聚合物复合材料，能够替代金属材料用于制备限高架及其他公共交通设施如护栏、隔离带、隔离杆、隔离墩、栅栏等。其中采用热固性聚合物制备的公共交通设施的质量轻且具有一定脆性；采用热塑性聚合物制备的公共交通设施的质量轻且具有一定弹性。当车辆冲撞时，设施的被冲撞部位发生破碎或变形，不会对车辆及人员造成伤害，提高了公共交通设施的安全性。并且能够消耗秸秆，具有节能环保的效果。

现有的木塑交通标志板采用了木塑复合材料制备，但是木塑交通标志板仅是提示或标识的作用，使用过程中不要求具有较高的强度，并使用过程中很少与车辆发生碰撞，因此不存在损毁或造成事故的风险，交通标志板与本发明所制备的限高架、护栏、隔离杆、隔离带或栅栏等使用环境不同，因此，木塑交通标志板的应用无法给出本申请利用秸秆/聚合物复合材料质量轻且具有一定脆性或弹性的特点，当车辆冲撞时，设施的被冲撞部位发生破碎或变形，以解决现有的钢桁架结构限高架安全性差的问题的技术启示。

附图说明

图1为纯环氧树脂的扫描电镜图；

图2为含5％玉米秸秆细粉的秸秆/聚合物复合材料的扫描电镜图；

图3为含5％玉米秸秆细粉的粉秸秆/聚合物复合材料的DMA测试分析曲线图；图中曲线1为环氧树脂，曲线2为秸秆/聚合物复合材料。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加的清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

实施例1：本实施例公共交通设施用秸秆/聚合物复合材料由热固性聚合物和秸秆粉复合而成。

所述秸秆/聚合物复合材料中秸秆粉的体积分数为5％。

制备方法为：首先将秸秆制成秸秆粉，然后将秸秆粉和聚合物基体混合，最后置于成型模具中固化成型。

所述秸秆为玉米秸秆。

所述秸秆粉的制备工艺为：将秸秆切断为2cm的秸秆段，然后在110℃条件下烘干2 小时，利用粉碎机将烘干后的秸秆段粉碎，再在110℃条件下烘干2小时，最后过140目筛，即完成。烘干工艺有利于秸秆粉碎，秸秆粉碎的越细，所制备的复合材料的强度越好。

所述固化成型时间为4小时，固化温度为100℃

所述聚合物基体为环氧树脂；固化剂为聚酰胺；

上述秸秆/聚合物复合材料在制备限高架的应用。秸秆/聚合物复合材料在制备限高架时做为主体、采用热压成型完成。

本实施例原理及有益效果为：

本实施例以环氧树脂为基体材料、以玉米秸秆粉作为分散相制备的秸秆/聚合物复合材料，能够替代金属材料用于制备限高架。秸秆/聚合物复合材料具有一定脆性，当车辆冲撞时，设施的被冲撞部位发生破碎，破碎后产生的复合材料碎块体积小，最大一般为 5～10cm²，不会对车辆及人员造成伤害，提高了公共交通设施的安全性。并且能够消耗秸秆，具有节能环保的效果。图1为纯环氧树脂的扫描电镜图；由图能够看出纯环氧树脂的冲击断裂面粗糙，这是因为固化剂选择的是聚酰胺，具有增韧的效果。图2为含5％玉米秸秆细粉的秸秆/聚合物复合材料的扫描电镜图；从图中可以观察到样品的冲击断裂面粗糙，说明添加玉米秸秆粉没有损坏环氧树脂本身的韧性。图3为含5％玉米秸秆细粉的秸秆/聚合物复合材料的DMA测试分析曲线图；图中曲线1为环氧树脂，曲线2为秸秆/聚合物复合材料。可以看出纯环氧树脂的玻璃化转变温度在68℃，添加玉米秸秆细粉的复合材料的玻璃化转变温度在85℃，较纯环氧树脂升高，说明秸秆粉的加入，环氧树脂基体的刚性增加。