专利名称：混杂纤维增强纳米复合材料中空结构井盖的制作方法
技术领域：
本实用新型属于道路实用技术领域，特别涉及一类混杂纤维增强热固树脂基纳米 复合材料中空结构检查井盖。
二.
背景技术：
检查井是通往地下设施的出入口，为了保证能快捷有效地检查埋设于道路路面之 下的各种设施，如供水、排水、通信、电力、燃气、阀门、消防栓等的运行状况，在路面必须设 置一定数量的检查井，并配置相应数量不同规、型号的井盖。井盖是放置于检查井固定支座 之上的能够开启的检查井密封物，是进入检查井的入口。既要求便于开启，又要求强度高， 刚度大，能承受车辆运行载荷，且耐磨损、抗冲击，在规定使用年限内能稳定工作，还要与支 座连接可靠，以防其丢失影响车辆和行人的安全。传统的检查井盖多为灰铸铁、球墨铸铁制 造，其重量、性能与价格均为人们认可，但由于时常丢失，所造成的“马路黑洞”直接威胁着 行人和车辆的安全，必须更新换代。而用钢筋混凝土井盖替代，则因笨重、性脆、耐冲击性 差，承载能力偏低，难以推广应用。塑料井盖则因强度低、变形大，无法用作承重井盖，而很 少应用。近年已有玻璃钢井盖、玻璃纤维增强塑料与树脂混凝土复合井盖、树脂基复合材料 井盖问世，但由于其结构设计、材料配方不甚合理，其承载能力不如钢铁井盖，难以在主干 道、高等级公路上正常使用，能容许重型车辆行驶、停放的新型非金属井盖亟需解决。
三.发明内容本实用新型的目的在于针对上述背景技术中现有不同材质检查井盖的不足之处， 根据井盖的不同使用技术要求，充分发挥复合材料、复合结构性能具有可合理设计优势，通 过采用中空夹层结构、纳米技术、混杂纤维增强等措施，用高强度面板和轻质夹芯组成中空 夹层结构件，使各组份材料分工合作，相互扬长避短，优势互补，产生正混杂效应，为道路提 供一种兼具强度高、刚性大，重量轻、耐冲击、抗震动、耐磨损、抗老化等性能的使用寿命长， 安全可靠性高，不丢失，综合技术经济效益良好的混杂纤维增强热固树脂基纳米复合材料 中空结构井盖。本实用新型的目的是这样实现的该纳米复合材料中空结构井盖为层合结构，制 作中先根据井盖的承载能力、规格、尺寸、和中空结构形式、复合材料配方，采用手糊工艺、 模压工艺等，先用模具制成蜂窝状或波纹状复合材料中空结构件，即中空结构层[3]，再在 井盖模具中将上表面功能层[1]、次内层[2]和中空结构件、胶接模塑为一体，进而制作下 表面层[4]，即可制成混杂纤维增强纳米复合材料中空结构井盖。其配方、中空结构和功能 分述如下。本实用新型混杂纤维增强纳米复合材料中空结构井盖的上表面功能层1是加有 纳米碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝等无机纳米微粒中的一种和针状硅灰石短纤维共同增 强不饱和聚脂、环氧、酚醛等热固树脂中的一种浸渍粘接合成纤维无纺布或玻璃纤维表面 毡制成的耐磨损、抗冲击、抗老化富树脂层。[0006]本实用新型混杂纤维增强纳米复合材料中空结构井盖的次内层2是用中碱或无 碱连续玻璃纤维及其织物增强加有针状轨灰石短纤维和二氧化硅、三氧化二铝等无机微粒 的不饱合聚脂、环氧、酚醛等热固树脂中的一种制成的耐磨强度层。本实用新型混杂纤维增强纳米复合材料中空结构井盖的中空结构层3是用中碱 或无碱连续玻璃纤维及其织物增强不饱合聚脂、环氧、酚醛等热固树脂中的一种制成呈蜂 窝状、梯形波纹状等形式的中空结构件，属轻质高强度高刚度夹芯。本实用新型混杂纤维增强纳米复合材料中空结构井盖下表面层4是用断裂延伸 率高的合成纤维织物与玻璃纤维及其织物混杂增强加入纳米微粒和针状硅灰石短纤维的 不饱和聚脂、环氧、酚醛等热固树脂中一种制成的井盖抗冲击、抗振动、高拉伸性能的强度 层。本实用新型与现有技术相比由于分层使用纳米微粒、无机矿物纤维、玻璃纤维及 其织物、合成纤维及其织物、微粉填料等可共同协效增强改善复合材料的力学性能和耐磨 性。由于采用复合材料中空夹层结构，在有效提高井盖刚度减轻重量的同时充分发挥复合 材料优良的抗振动、抗疲劳性能，以保证井盖在交变动载荷的作用下频繁长期安全可靠工 作。本实用新型的有益效果是可根据井盖的使用技术要求在与传统钢铁井盖相比其 综合成本基本不变或略有降低的前提下，使纳米复合材料中空结构井盖的重量轻、强度高、 刚度大、使用寿命长、性价比优，更适合工厂化生产，以满足道路井盖更新换代的需要，其社 会经济效益显著，推广应用前景广阔。
四.
附图.混杂纤维纳米复合材料中空结构井盖示意图图中，1.上表面功能层2次内层3.中空结构层4.下表面层A-井盖B-支座
五.具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步祥述实施例1对一承载等级C级，试验载荷250KN，公称直径Φ 700mm纳米复合材料中空结构井 盖，采用手糊工艺制造，其操作步骤如下<1>根据使用技术要求确定蜂窝夹层结构的高度及蜂窝格边长、壁厚，所需玻璃布 层数等；<2>采用胶结拉伸法，对每层玻璃布分别手工涂胶进行迭合、成型，待胶固化后按 蜂窝高度进行切割，拉伸成蜂窝，在预先配制的树脂液中进行浸胶，待其固化后对蜂窝夹芯 块按设计进行加工、拼接制成中空夹层结构件；<3>在打好脱模蜡的井盖阴模内喷刷加有纳米微粒和针状硅灰石短纤维的厚度 ^ 0. 5mm表面富树脂层，待其初步凝胶后再铺覆粘接合成纤维无纺布或玻璃纤维表面毡制 成上表面功能层；<4>用配制的加有针状硅灰石纤维和无机耐磨微粉的树脂胶液涂刷在上表面功能层上裱糊玻璃纤维布至次内层厚度；<5>将经过打磨处理的中空结构件放入模具中，先用加工次内层时的预留玻璃布对其进行包覆，然后再在其上加工下表面层，先裱糊玻璃布，再裱糊合成纤维布，至下表面 层厚度，其树脂中加有无机纳米微粒和针状硅灰石纤维；<6>固化脱模即得纳米复合材料中空结构井盖产品；实施例2对一承载等级D级，试验载荷380KN，公称直径Φ 700mm纳米复合材料中空结构井 盖采用模压工艺制造，其操作步骤如下<1>根据使用技术要求确定矩形波纹夹层结构的波长、壁厚和波高，及其所需玻璃 纤维布层数等，并设计制造成型模具；<2>在已进行脱模处理的模具上以树脂为粘接剂铺敷玻璃布至中空夹层结构设计 厚度，经加压固化、脱模、修整，制成中空夹层结构件；<3>在打好脱模蜡的井盖阴模内喷刷加有纳米微粒和针状硅灰石短纤维的表面富 树脂层，厚度> 0. 5mm，待其初步凝胶后粘贴合成无纺布或玻璃纤维表面毡制成上表面功能 层；<4>用配置的加有针状硅灰石短纤维和无机耐磨微粉的树脂胶液在上表面功能层 上裱糊玻璃纤维布至次内层厚度；<5>将经过打磨处理的中空夹层结构件放入模具中，先用加工次内层时预留的玻 璃纤维布对其进行包覆，然后再在其上加工下表面层，用加有无机纳米微粉和针状硅灰石 短纤维的树脂为粘接剂，先裱糊玻璃布，再裱糊合成纤维织物，直至下表面层厚度，合上压 模进行加压；<6>经固化、脱模、修整即制成纳米复合材料中空结构井盖产品。
权利要求混杂纤维增强纳米复合材料中空结构井盖，其特征在于井盖为复合结构，由上向下依次为上表面功能层[1]、次内层[2]、中空结构层[3]和下表面层[4]。
2.根据权利要求1所述的纳米复合材料中空结构井盖，其特征在于中空结构层[3] 为蜂窝状复合材料中空结构件。
3.根据权利要求1所述的纳米复合材料中空结构井盖，其特征在于中空结构层[3] 为波纹状复合材料中空结构件。
专利摘要本实用新型涉及一类混杂纤维增强纳米复合材料中空结构井盖，该井盖为层合结构，由上至下分为上表面功能层1、次内层2、中空结构层3和下表面层4。其特点是，上表面功能层1为含有无机纳米微粒和短纤维增强富树脂层；次内层2为含有无机纳米微粒、矿物短纤维强度层；中空结构层3为轻质夹芯结构件；下表面层为含有无机纳米微粒的有机、无机混杂纤维织物混杂增强层。该纳米复合材料中空结构井盖是两高强度面板与轻质夹芯组合而成的中空夹层结构制品，兼具重量轻、强度高、刚度大、耐磨损、抗冲击、抗振动，承载力大，使用寿命长等性能，适于工厂化生产，便于安装运输，安全可靠，是适合于钢铁井盖更新换代的新产品，其经济社会效益显著，推广应用前景广阔。
文档编号E02D29/14GK201567587SQ200920025568
公开日2010年9月1日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者李学闵, 李茂国 申请人:李学闵;李茂国