专利名称：一种高级叠层复合材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高级叠层复合材料及其制造方法。
背景技术：
目前世界各国建筑，特别是一些大型钢结构现代建筑，例如体育场馆、展览中心、娱乐场所等大型高级建筑设施采用以玻璃纤维纺织布为基料，外涂聚四氟乙烯被覆，这种材料虽具有抗紫外线、抗老化特点，但伸长率低，只能有10％，且不能弯曲，价格高，不能满足现代化钢结构的高级建筑。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中不足，经发明人多年从事复合材料领域的开发研究，以及长期生产、施工实践，开发提供一种结构独特、选材新颖、性能优异的高级叠层复合材料。
本发明的另一目的提供一种独特工艺，制造叠层复合材料的方法。
本发明提供的高级叠层复合材料，其特征在于包括基料层1，两中间层2、两聚四氟乙烯外层4；所述基料层或中间层为纤维布层或聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层，其中基料层为纤维布层，则两中间层为聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层；基料层为聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层，则两中间层为纤维布层；所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚烯烃弹性体为聚烯烃动态交联的聚烯烃弹性体。
本发明提供的高级叠层复合材料中，所述纤维布层为碳纤维纺织布(包括编织布、机织布或无纺布、下同)、聚酯(指聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称PET)纤维布如无纺布或编织布、尼龙布如尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1212等纺织布、聚四氟乙烯纺织布、玻璃纤维布、聚芳砜或聚砜(称仿纶)纤维纺织布等，其中例如碳纤维主要来自聚丙烯腈基(高强度627Gpa)，耐久性好，耐高温、耐摩擦、耐腐蚀，显著各向异性、柔软、重量轻等特点，是理想的纤维布层基料，优选为碳纤维布或聚酯纤维布、尼龙布或仿纶布，这些基料纤维布具有高强度的纤维布，能给予复合材料具有所需高强度及柔软性，所用聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂给予复合材料既能与纤维布能有效复合，而且使其具有高的弹性和柔软性等。
为了使复合材料具有特定优异特性，在聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层中可加入各种功能性的添加剂或称助剂，例如交联剂如5-二甲基-2，5-双(过氧叔丁基)己烷、过氧化异丙苯(DOP)、二叔丁基过氧化物(交联剂A)、过氧化苯甲酰(BP0)、过氧化醋酸丁酯、过氧化(2-2基己酸)叔丁酯，过氧化甲乙酮、过氧化丁二酸等等之类有机过氧化物，优选根据所用树脂材料种类而定。
阻燃剂例如氧化锑(三氧化二锑)、胶体五氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锑、三氧化钼、四溴丁烷、五溴乙苯、十溴二苯醚，磷酸三(2、3一二溴丙基)酯等。
防老剂例如酚类防老剂如双酚A、2，6-二叔丁基苯酚、抗氧剂702、防老剂A、N-苯基-2-苯胺、N-苯基-β-萘胺、亚磷酸酯如TPP、亚磷酸三苯酯等。
热稳定剂，如硬脂酸钙、马来酸丁基锡、马来酸辛基锡。
光稳定剂如水杨酸酯、水杨酸苯酯、水杨酸丁基苯脂、水杨酸对辛基苯酯、2-羟基-4-正氧基二苯甲酮(UV-531)、2-羟基十二(十一)烷氧基二苯甲酮。
此外还可以添加各种其它助剂如增塑剂、抗静电剂，增强剂、偶联剂，着色剂等。
上述这些功能性添加剂要根据所选基材及用户需要选择合适的添加助剂及用量，使复合材料具有特定的功能，这些助剂在混炼过程中加入，以使达到配合料混合均匀，性能优异。
所述聚四氟乙烯(PTFE)具有优异综合性能，优异高低温性能，使用温度-190℃至260℃优异化学稳定性，特别耐化学药品腐蚀，优异的耐大气老化性，耐辐照性和较低的透性，长期暴露于大气中，表面及性能保持不变，独特的润滑性一具有塑料中最小磨擦系数，是理想的无油润滑材料，突出的表面不粘性及不燃性，极强的耐绝缘性等，有“塑料王”之美称，它赋予复合材料或复合隐形材料优异综合性能。
本发明提供的高级叠层复合材料的制造方法包括下列步骤；1、流延成膜将聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂与添加剂进行混炼成均一配料，再流延成膜。
2、热合将纤维布与步骤1的流延膜热压复合，热压复合温度为120-180℃；。
3、涂敷在步骤2得到的热压复合料上下面敷施聚四氟乙烯层；4、辐照交联用将步骤3的敷施聚四氟乙烯层的材料进行高能电子束辐照交联得到叠层复合材料。
根据本发明提供的叠层复合材料的制造方法中，为了提高混炼效果，达到均质化(混合充分均匀)，并防止交联剂提前活化交联，通常在密炼机中进行密炼，密炼和流延施工条件和设备都是常规设备无严格要求。在热压复合成型要选择适合于所用材料的温度，一般为120-180℃，压力2-10Mpa确保夏合率达100％，避免提前交联。所述敷施聚四氟乙烯是指可以通过各种方式例如涂敷式喷涂或其薄膜贴合或热合等，涂敷简单易行。敷施工艺一般采用常用敷施设备及工艺条件无须特定规定。所述辐照交联是指经高能电子辐照交联，辐照剂量为8-15Mrad，束下收卷速度为10-25m/min，优选为14m/min，并采用单牵引复形S方法，并在双牵引轮上反复多次牵拉，例如10次，调控辐照距离例如复合材料与辐照钛窗距离为300mm与剂量及收卷速度，得到合适交联度100％的叠层复合材料。电子加速器采用GJ-20型如地拉米高能电子加速器或其它高能加速器，加速器束流为6毫安，电压为10兆电子伏特，冷却介质为空气，设有专用的排风口，防止臭氧对复合材料的影响，污染环境。
按照本发明提供的叠层复合材料具有结构独特，选材新颖，使用高能电子束辐照交联的特有工艺，性能优异，使伸长率在400％以上，耐低温-60℃，使用寿命长达40年，强度高、曲挠性优良、耐磨、耐老化、耐腐蚀，是新一代高级叠层复合材料，可广泛应用于高级现代化大型建筑设施如运动场、体育场馆、购物中心、展览馆、剧院、车站、国家储备粮库等方面。
本发明提供的叠层复合材料及其制造方法特点为选用高性能热塑弹性体、树脂、碳纤维等基材，与聚四氟乙烯，采用高能电子束辐照交联技术复合成结构独特、选材新颖、性能优异的高强度，优良曲挠性、耐磨、耐老化、耐低温-60℃，使用寿命长达40年的新一代及高级民用材料，可用于现代化大型高级民用建筑设施如北京奥运会和上海世博等全钢架结构建筑及国家贮备粮库，购物中心等。
图1为高级叠层复合材料的剖视结构示意图。
具体实施例方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于实施例。
实施例1将聚烯烃弹性体(市售)95公斤，过氧化异丙苯0.5公斤，氢氧化铝2.5公斤，防老剂A0.2公斤，抗氧剂1010 0.2公斤，uv-531 0.4公斤，白炭黑2.5公斤，着色剂少量，投入到加温预热的密炼机中进行密炼15-30分钟待塑化后，在流延机上进行流延成膜。将流延膜与碳纤维纺织布于175℃进行热合。在热合后的复合材料两面喷涂乳化聚四氟乙烯层。然后用GT-20型地拉米高能电子加速器，辐照剂量为15Mrad，加速器速流为6毫安，电压为1.2兆电子伏特，速下卷速度为14m/分，复合材料与辐照钛窗的距离为300mm，辐照为单牵引变形的S方式，双牵引轮上反复拉10次，最终得高级叠层复合材料。
权利要求
1.一种叠层复合材料，其特征在于包括基料层(1)，两中间层(2)，两聚四氟乙烯外层(4)，所述基料层或中间层为纤维布层或聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层，其中基料层为纤维布层，则两中间层为聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层；基料层为聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层，则两中间层为纤维布层所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚烯烃弹性体为聚烯烃动态交联的聚烯烃弹性体。
2.根据权利要求1的叠层复合材料，其特征在于所述纤维布层为碳纤维纺织布、聚酯纤维布、尼龙纺织布、聚四氟乙烯纺织布、玻璃纤维布或聚芳砜聚砜纤维纺织布。
3.根据权利要求2的叠层复合材料，其特征在于所述纤维布层为碳纤维纺织布、聚酯纤维布或尼龙纺织布。
4.根据权利要求1的叠层复合材料，其特征在于所述交联剂为5-二甲基-2，5-双(过氧叔丁基)己烷、过氧化异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酰、过氧化醋酸丁酯、过氧化(2-2基己酸)叔丁酯、过氧化甲乙酮或过氧化丁二酸；所述阻燃剂为三氧化二锑、胶体五氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锑、三氧化钼、四溴丁烷、五溴乙苯、十溴二苯醚，磷酸三(2、3-二溴丙基)酯；所述防老剂为双酚A、2，6-二叔丁基苯酚、抗氧剂702、防老剂A、N-苯基-2-苯胺、N-苯基-β-萘胺或亚磷酸酯；所述热稳定剂为硬脂酸钙、马来酸丁基锡或马来酸辛基锡；所述光稳定剂为水杨酸酯、水杨酸苯酯、水杨酸丁基苯脂、水杨酸对辛基苯酯、2-羟基-4-正氧基二苯甲酮或2-羟基十二(十一)烷氧基二苯甲酮。
5.权利要求1的叠层复合材料的制造方法，包括下列步骤(1)流延成膜将聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂与添加剂进行混炼成均一配料，再流延成膜；(2)热合将纤维布与步骤(1)的流延膜热压复合，热压复合温度为120-180℃；(3)敷施在步骤(2)得到的热压复合料上下面敷施聚四氟乙烯层；(4)辐照交联将步骤(3)的敷施聚四氟乙烯层的材料进行高能电于束辐照交联得到叠层复合材料。
6.根据权利要求5的叠层复合材料的制造方法，其特征在于辐照交联为辐照为单牵引变形S方式，并在双牵引轮上反复牵拉多次，复合材料与辐照钛窗的距离为300mm，辐照剂量为8-15Mrad，加速器束流为6毫安，电压为1.2兆电子伏特，束下收卷速度为10-25m/min，冷却介质空气，设有专用的排风口，电子加速器为GJ-20型地拉米高能电于加速器。
全文摘要
本发明涉及叠层复合材料，其特征在于包括基料层(1)，两中间层(2)，两中间层在基料层上下两面上，两聚四氟乙烯外层(4)；所述基料层或中间层为纤维层或聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层，其中基料层为纤维布，则两中间层为聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层；基料层为聚酯、聚烯烃弹性体或硅树脂层，则两中间层为纤维布层；所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚烯烃弹性体为聚烯烃动态交联的聚烯烃弹性体，该材料结构独特，选材新颖，性能优异，是新一代高级叠层复合材料可广泛应用于现代高级建筑中。
文档编号B32B27/00GK1636709SQ200410103
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者夏祥东, 冯春安, 顾雍, 唐冠华, 李静 申请人:夏祥东, 冯春安