一种新型玄武岩纤维复合增强波形板及其制备方法与流程

本发明涉及玄武岩纤维，具体涉及一种新型玄武岩纤维复合增强波形板及其制备方法。

背景技术：

1、公路波形护栏由两片波形板及两者之间固定夹放的两根立柱构成，两根立柱固定夹装在两片波形钢护栏板之间。在公路正常营运时，该护栏利用插拔立柱可方便地插入开口处预先设置的插拔孔内，起到隔离和防护作用，同时与公路外边上的护栏带相呼应，整齐划一，美观配套。车辆对其碰撞时，由于波形板有良好的耐撞性能和吸收能量的作用，既不容易被撞毁，同时又可对车辆和司乘人员起到很好的保护作用。

2、波形板是公路波形护栏的重要组成部分，目前波形板材质主要是优质的低碳钢板，采用冷弯加工成型的方法，成型出波形梁截面形状，通过冲孔工艺加工拼接螺栓孔，最后通过镀锌、喷塑等工艺做防腐处理。钢质波形板可承受高冲击，防撞性能好，但在雨雪量较大的地区，护栏板可能长期在雨水、雪水的冲刷、浸泡下导致生锈，不能起到安全防护的的效果。这就需要投入人力、物力对护栏板定期检查、维护。每条高速公路每个路段都有相应的公路养护人员，定期检查护栏状况，对有锈蚀问题的波形板进行及时的防腐处理、甚至更换。

3、主要改善金属波形板锈蚀问题，延长波形板使用寿命及后期维护成本，降低综合使用成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种新型玄武岩纤维复合增强波形板及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法，所述波形板包括在模具表面正确铺放设计好的玄纤增强材料，然后铺上导流管以及真空袋辅助材料，通过抽真空在真空袋和模具型腔间形成一个负压，利用该负压把树脂通过管路吸入到体系中，待树脂充满整个模具并浸润增强材料后，固化成型即可得到所需的玄纤增强波形板。

4、优选地，所述玄纤增强材料包括玄纤平纹布和玄纤蜂窝布，玄纤平纹布的拉伸率<3%，面密度200-400g/m2，玄纤蜂窝布5%<拉伸率<30%，面密度200-400g/m2。

5、优选地，所述玄纤平纹布的铺设方法为，第一层玄纤平纹布，厚度0.5-1.0mm；第二层玄蜂窝布，厚度0.5-1.0mm，5%<拉伸率<10%；第三层玄蜂窝布，厚度0.5-1.0mm，10%<拉伸率<20%；第四层玄蜂窝布，厚度0.5-1.0mm，20%<拉伸率<30%。

6、优选地，所述树脂包含不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂中的一种，占比为30%-50%。

7、优选地，所述树脂固化温度范围为30-80℃。

8、优选地，所述树脂充满整个模具并浸润增强材料过程中树脂还配合加入树脂总量2-5%的添加剂。

9、优选地，所述添加剂的制备方法为：

10、将1-3份改性膨润土加入到15-20份羟基磷灰石液中，然后加入1-4份烷基磺酸钠、1-3份硅烷偶联剂kh560，搅拌均匀，在水洗、干燥，得到添加剂；

11、其中羟基磷灰石液的制备方法为：

12、s101：将2-5份盐酸加入到10-20份去离子水中，然后加入1-3份硫酸镧，搅拌均匀；

13、s102：将羟基磷灰石按照重量比1:5加入到s101产物中，搅拌充分，得到羟基磷灰石液。

14、优选地，所述改性膨润土的制备方法为：

15、将膨润土加入到2-4倍的去离子水中搅拌均匀，再水洗、干燥，然后置于300-400℃下热处理10-20min，随后以2-5℃/min的速率将至室温，得到改性膨润土。

16、本发明还提供了一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法制备的波形板。

17、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

18、本发明玄武岩纤维的具有良好的力学性能。另外，由于玄武岩纤维化学稳定性更好，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀的特点。同时，玄武岩纤维与其他常见纤维相比，是唯一一个绿色环保，可循环再利用的纤维。因此，使用玄武岩纤维复合增强材料用于波形板的生产制作，可以获得具有良好防护性能、防腐耐蚀、制造维护成本低的波形板，并且玄纤复合波形板的重量轻，便于运输和组装，有着广阔的应用前景及良好的经济效益。

19、实施方式

20、下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

21、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法，所述波形板包括在模具表面正确铺放设计好的玄纤增强材料，然后铺上导流管以及真空袋辅助材料，通过抽真空在真空袋和模具型腔间形成一个负压，利用该负压把树脂通过管路吸入到体系中，待树脂充满整个模具并浸润增强材料后，固化成型即可得到所需的玄纤增强波形板。

22、本实施例的玄纤增强材料包括玄纤平纹布和玄纤蜂窝布，玄纤平纹布的拉伸率<3%，面密度200-400g/m2，玄纤蜂窝布5%<拉伸率<30%，面密度200-400g/m2。

23、本实施例的玄纤平纹布的铺设方法为，第一层玄纤平纹布，厚度0.5-1.0mm；第二层玄蜂窝布，厚度0.5-1.0mm，5%<拉伸率<10%；第三层玄蜂窝布，厚度0.5-1.0mm，10%<拉伸率<20%；第四层玄蜂窝布，厚度0.5-1.0mm，20%<拉伸率<30%。

24、本实施例的树脂包含不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂中的一种，占比为30%-50%。

25、本实施例的树脂固化温度范围为30-80℃。

26、本实施例的树脂充满整个模具并浸润增强材料过程中树脂还配合加入树脂总量2-5%的添加剂。

27、本实施例的添加剂的制备方法为：

28、将1-3份改性膨润土加入到15-20份羟基磷灰石液中，然后加入1-4份烷基磺酸钠、1-3份硅烷偶联剂kh560，搅拌均匀，在水洗、干燥，得到添加剂；

29、其中羟基磷灰石液的制备方法为：

30、s101：将2-5份盐酸加入到10-20份去离子水中，然后加入1-3份硫酸镧，搅拌均匀；

31、s102：将羟基磷灰石按照重量比1:5加入到s101产物中，搅拌充分，得到羟基磷灰石液。

32、本实施例的改性膨润土的制备方法为：

33、将膨润土加入到2-4倍的去离子水中搅拌均匀，再水洗、干燥，然后置于300-400℃下热处理10-20min，随后以2-5℃/min的速率将至室温，得到改性膨润土。

34、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法制备的波形板。

35、拉伸性能测试方法：4mm厚的复合材料板材其拉伸性能参照gb/t1447-2005，测试其轴向拉伸强度和断裂伸长率，待测样为长250mm，两端宽20mm，中间测试区域宽10mm的哑铃型试样，加载速度为2mm/min。

36、玄纤平纹布增强板材与玄纤平纹布+蜂窝布增强板材性能对比，包括蜂窝布的不同拉伸率（10%、20%、30%）和占比（纤维总量的50%、60%、70%）对复合板材拉伸强度和断裂伸长率的影响。从实验数据可以看出，蜂窝布可以有效提升复合板材断裂伸长率，但在相同纤维掺量下，蜂窝布占比越高，拉伸强度有所下降。

37、

38、以上试验结果表明，调整玄纤增强材料的规格和拉伸率，可以控制复合板材的拉伸强度和断裂伸长率，其性能均满足gb/t31439.1-2015（抗拉强度≥375mpa；断裂伸长率≥26%）对材料的要求。

39、优化例1.

40、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法，所述波形板包括在模具表面正确铺放设计好的玄纤增强材料，然后铺上导流管以及真空袋辅助材料，通过抽真空在真空袋和模具型腔间形成一个负压，利用该负压把树脂通过管路吸入到体系中，待树脂充满整个模具并浸润增强材料后，固化成型即可得到所需的玄纤增强波形板。

41、本实施例的玄纤增强材料包括玄纤平纹布和玄纤蜂窝布，玄纤平纹布的拉伸率<3%，面密度200g/m2，玄纤蜂窝布5%<拉伸率<30%，面密度200-400g/m2。

42、本实施例的玄纤平纹布的铺设方法为，第一层玄纤平纹布，厚度0.5mm；第二层玄蜂窝布，厚度0.5mm，5%<拉伸率<10%；第三层玄蜂窝布，厚度0.5mm，10%<拉伸率<20%；第四层玄蜂窝布，厚度0.5mm，20%<拉伸率<30%。

43、本实施例的树脂包含不饱和聚酯树脂，占比为30%。

44、本实施例的树脂固化温度范围为30-80℃。

45、本实施例的树脂充满整个模具并浸润增强材料过程中树脂还配合加入树脂总量2%的添加剂。

46、本实施例的添加剂的制备方法为：

47、将1份改性膨润土加入到15份羟基磷灰石液中，然后加入1份烷基磺酸钠、1份硅烷偶联剂kh560，搅拌均匀，在水洗、干燥，得到添加剂；

48、其中羟基磷灰石液的制备方法为：

49、s101：将2份盐酸加入到10份去离子水中，然后加入1份硫酸镧，搅拌均匀；

50、s102：将羟基磷灰石按照重量比1:5加入到s101产物中，搅拌充分，得到羟基磷灰石液。

51、本实施例的改性膨润土的制备方法为：

52、将膨润土加入到2倍的去离子水中搅拌均匀，再水洗、干燥，然后置于300℃下热处理10min，随后以2℃/min的速率将至室温，得到改性膨润土。

53、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法制备的波形板。

54、优化例2.

55、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法，所述波形板包括在模具表面正确铺放设计好的玄纤增强材料，然后铺上导流管以及真空袋辅助材料，通过抽真空在真空袋和模具型腔间形成一个负压，利用该负压把树脂通过管路吸入到体系中，待树脂充满整个模具并浸润增强材料后，固化成型即可得到所需的玄纤增强波形板。

56、本实施例的玄纤增强材料包括玄纤平纹布和玄纤蜂窝布，玄纤平纹布的拉伸率<3%，面密度400g/m2，玄纤蜂窝布5%<拉伸率<30%，面密度400g/m2。

57、本实施例的玄纤平纹布的铺设方法为，第一层玄纤平纹布，厚度1.0mm；第二层玄蜂窝布，厚度1.0mm，5%<拉伸率<10%；第三层玄蜂窝布，厚度1.0mm，10%<拉伸率<20%；第四层玄蜂窝布，厚度1.0mm，20%<拉伸率<30%。

58、本实施例的树脂包含乙烯基树脂，占比为50%。

59、本实施例的树脂固化温度范围为80℃。

60、本实施例的树脂充满整个模具并浸润增强材料过程中树脂还配合加入树脂总量5%的添加剂。

61、本实施例的添加剂的制备方法为：

62、将3份改性膨润土加入到20份羟基磷灰石液中，然后加入4份烷基磺酸钠、3份硅烷偶联剂kh560，搅拌均匀，在水洗、干燥，得到添加剂；

63、其中羟基磷灰石液的制备方法为：

64、s101：将5份盐酸加入到20份去离子水中，然后加入1-3份硫酸镧，搅拌均匀；

65、s102：将羟基磷灰石按照重量比1:5加入到s101产物中，搅拌充分，得到羟基磷灰石液。

66、本实施例的改性膨润土的制备方法为：

67、将膨润土加入到4倍的去离子水中搅拌均匀，再水洗、干燥，然后置于400℃下热处理20min，随后以5℃/min的速率将至室温，得到改性膨润土。

68、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法制备的波形板。

69、优化例3.

70、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法，所述波形板包括在模具表面正确铺放设计好的玄纤增强材料，然后铺上导流管以及真空袋辅助材料，通过抽真空在真空袋和模具型腔间形成一个负压，利用该负压把树脂通过管路吸入到体系中，待树脂充满整个模具并浸润增强材料后，固化成型即可得到所需的玄纤增强波形板。

71、本实施例的玄纤增强材料包括玄纤平纹布和玄纤蜂窝布，玄纤平纹布的拉伸率<3%，面密度300g/m2，玄纤蜂窝布5%<拉伸率<30%，面密度300g/m2。

72、本实施例的玄纤平纹布的铺设方法为，第一层玄纤平纹布，厚度0.7mm；第二层玄蜂窝布，厚度0.7mm，5%<拉伸率<10%；第三层玄蜂窝布，厚度0.7mm，10%<拉伸率<20%；第四层玄蜂窝布，厚度0.7mm，20%<拉伸率<30%。

73、本实施例的树脂包含环氧树脂，占比为40%。

74、本实施例的树脂固化温度范围为50℃。

75、本实施例的树脂充满整个模具并浸润增强材料过程中树脂还配合加入树脂总量3.5%的添加剂。

76、本实施例的添加剂的制备方法为：

77、将2份改性膨润土加入到17份羟基磷灰石液中，然后加入2份烷基磺酸钠、2份硅烷偶联剂kh560，搅拌均匀，在水洗、干燥，得到添加剂；

78、其中羟基磷灰石液的制备方法为：

79、s101：将3份盐酸加入到15份去离子水中，然后加入2份硫酸镧，搅拌均匀；

80、s102：将羟基磷灰石按照重量比1:5加入到s101产物中，搅拌充分，得到羟基磷灰石液。

81、本实施例的改性膨润土的制备方法为：

82、将膨润土加入到3倍的去离子水中搅拌均匀，再水洗、干燥，然后置于350℃下热处理15min，随后以3.5℃/min的速率将至室温，得到改性膨润土。

83、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法制备的波形板。

84、优化例4.

85、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法，所述波形板包括在模具表面正确铺放设计好的玄纤增强材料，然后铺上导流管以及真空袋辅助材料，通过抽真空在真空袋和模具型腔间形成一个负压，利用该负压把树脂通过管路吸入到体系中，待树脂充满整个模具并浸润增强材料后，固化成型即可得到所需的玄纤增强波形板。

86、本实施例的玄纤增强材料包括玄纤平纹布和玄纤蜂窝布，玄纤平纹布的拉伸率<3%，面密度220g/m2，玄纤蜂窝布5%<拉伸率<30%，面密度220g/m2。

87、本实施例的玄纤平纹布的铺设方法为，第一层玄纤平纹布，厚度0.6mm；第二层玄蜂窝布，厚度0.5mm，5%<拉伸率<10%；第三层玄蜂窝布，厚度0.6mm，10%<拉伸率<20%；第四层玄蜂窝布，厚度0.6mm，20%<拉伸率<30%。

88、本实施例的树脂包含不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂中的一种，占比为35%。

89、本实施例的树脂固化温度范围为40℃。

90、本实施例的树脂充满整个模具并浸润增强材料过程中树脂还配合加入树脂总量3%的添加剂。

91、本实施例的添加剂的制备方法为：

92、将2份改性膨润土加入到18份羟基磷灰石液中，然后加入2份烷基磺酸钠、2份硅烷偶联剂kh560，搅拌均匀，在水洗、干燥，得到添加剂；

93、其中羟基磷灰石液的制备方法为：

94、s101：将3份盐酸加入到12份去离子水中，然后加入2份硫酸镧，搅拌均匀；

95、s102：将羟基磷灰石按照重量比1:5加入到s101产物中，搅拌充分，得到羟基磷灰石液。

96、本实施例的改性膨润土的制备方法为：

97、将膨润土加入到3倍的去离子水中搅拌均匀，再水洗、干燥，然后置于320℃下热处理12min，随后以3℃/min的速率将至室温，得到改性膨润土。

98、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法制备的波形板。

99、优化例5.

100、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法，所述波形板包括在模具表面正确铺放设计好的玄纤增强材料，然后铺上导流管以及真空袋辅助材料，通过抽真空在真空袋和模具型腔间形成一个负压，利用该负压把树脂通过管路吸入到体系中，待树脂充满整个模具并浸润增强材料后，固化成型即可得到所需的玄纤增强波形板。

101、本实施例的玄纤增强材料包括玄纤平纹布和玄纤蜂窝布，玄纤平纹布的拉伸率<3%，面密度350g/m2，玄纤蜂窝布5%<拉伸率<30%，面密度380g/m2。

102、本实施例的玄纤平纹布的铺设方法为，第一层玄纤平纹布，厚度0.8mm；第二层玄蜂窝布，厚度0.9mm，5%<拉伸率<10%；第三层玄蜂窝布，厚度0.9mm，10%<拉伸率<20%；第四层玄蜂窝布，厚度0.9mm，20%<拉伸率<30%。

103、本实施例的树脂包含不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂中的一种，占比为45%。

104、本实施例的树脂固化温度范围为45℃。

105、本实施例的树脂充满整个模具并浸润增强材料过程中树脂还配合加入树脂总量2-5%的添加剂。

106、本实施例的添加剂的制备方法为：

107、将2份改性膨润土加入到18份羟基磷灰石液中，然后加入3份烷基磺酸钠、2份硅烷偶联剂kh560，搅拌均匀，在水洗、干燥，得到添加剂；

108、其中羟基磷灰石液的制备方法为：

109、s101：将4份盐酸加入到18份去离子水中，然后加入2份硫酸镧，搅拌均匀；

110、s102：将羟基磷灰石按照重量比1:5加入到s101产物中，搅拌充分，得到羟基磷灰石液。

111、本实施例的改性膨润土的制备方法为：

112、将膨润土加入到3倍的去离子水中搅拌均匀，再水洗、干燥，然后置于390℃下热处理18min，随后以4℃/min的速率将至室温，得到改性膨润土。

113、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法制备的波形板。

114、优化例6.

115、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法，所述波形板包括在模具表面正确铺放设计好的玄纤增强材料，然后铺上导流管以及真空袋辅助材料，通过抽真空在真空袋和模具型腔间形成一个负压，利用该负压把树脂通过管路吸入到体系中，待树脂充满整个模具并浸润增强材料后，固化成型即可得到所需的玄纤增强波形板。

116、本实施例的玄纤增强材料包括玄纤平纹布和玄纤蜂窝布，玄纤平纹布的拉伸率<3%，面密度22g/m2，玄纤蜂窝布5%<拉伸率<30%，面密度21g/m2。

117、本实施例的玄纤平纹布的铺设方法为，第一层玄纤平纹布，厚度0.6mm；第二层玄蜂窝布，厚度0.6mm，5%<拉伸率<10%；第三层玄蜂窝布，厚度0.6mm，10%<拉伸率<20%；第四层玄蜂窝布，厚度0.6mm，20%<拉伸率<30%。

118、本实施例的树脂包含不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂中的一种，占比为35%。

119、本实施例的树脂固化温度范围为32℃。

120、本实施例的树脂充满整个模具并浸润增强材料过程中树脂还配合加入树脂总量3%的添加剂。

121、本实施例的添加剂的制备方法为：

122、将2份改性膨润土加入到16份羟基磷灰石液中，然后加入2份烷基磺酸钠、2份硅烷偶联剂kh560，搅拌均匀，在水洗、干燥，得到添加剂；

123、其中羟基磷灰石液的制备方法为：

124、s101：将3份盐酸加入到12份去离子水中，然后加入2份硫酸镧，搅拌均匀；

125、s102：将羟基磷灰石按照重量比1:5加入到s101产物中，搅拌充分，得到羟基磷灰石液。

126、本实施例的改性膨润土的制备方法为：

127、将膨润土加入到3倍的去离子水中搅拌均匀，再水洗、干燥，然后置于32℃下热处理12min，随后以3℃/min的速率将至室温，得到改性膨润土。

128、本实施例的一种玄武岩纤维复合增强波形板的制备方法制备的波形板。

129、对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

130、此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。