專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高級(jí)疊層復(fù)合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高級(jí)疊層復(fù)合材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前世界各國(guó)建筑，特別是一些大型鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)代建筑，例如體育場(chǎng)館、展覽中心、娛樂(lè)場(chǎng)所等大型高級(jí)建筑設(shè)施采用以玻璃纖維紡織布為基料，外涂聚四氟乙烯被覆，這種材料雖具有抗紫外線(xiàn)、抗老化特點(diǎn)，但伸長(zhǎng)率低，只能有10％，且不能彎曲，價(jià)格高，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化鋼結(jié)構(gòu)的高級(jí)建筑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中不足，經(jīng)發(fā)明人多年從事復(fù)合材料領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)研究，以及長(zhǎng)期生產(chǎn)、施工實(shí)踐，開(kāi)發(fā)提供一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特、選材新穎、性能優(yōu)異的高級(jí)疊層復(fù)合材料。
本發(fā)明的另一目的提供一種獨(dú)特工藝，制造疊層復(fù)合材料的方法。
本發(fā)明提供的高級(jí)疊層復(fù)合材料，其特征在于包括基料層1，兩中間層2、兩聚四氟乙烯外層4；所述基料層或中間層為纖維布層或聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層，其中基料層為纖維布層，則兩中間層為聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層；基料層為聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層，則兩中間層為纖維布層；所述聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚烯烴彈性體為聚烯烴動(dòng)態(tài)交聯(lián)的聚烯烴彈性體。
本發(fā)明提供的高級(jí)疊層復(fù)合材料中，所述纖維布層為碳纖維紡織布(包括編織布、機(jī)織布或無(wú)紡布、下同)、聚酯(指聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，簡(jiǎn)稱(chēng)PET)纖維布如無(wú)紡布或編織布、尼龍布如尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍1212等紡織布、聚四氟乙烯紡織布、玻璃纖維布、聚芳砜或聚砜(稱(chēng)仿綸)纖維紡織布等，其中例如碳纖維主要來(lái)自聚丙烯腈基(高強(qiáng)度627Gpa)，耐久性好，耐高溫、耐摩擦、耐腐蝕，顯著各向異性、柔軟、重量輕等特點(diǎn)，是理想的纖維布層基料，優(yōu)選為碳纖維布或聚酯纖維布、尼龍布或仿綸布，這些基料纖維布具有高強(qiáng)度的纖維布，能給予復(fù)合材料具有所需高強(qiáng)度及柔軟性，所用聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂給予復(fù)合材料既能與纖維布能有效復(fù)合，而且使其具有高的彈性和柔軟性等。
為了使復(fù)合材料具有特定優(yōu)異特性，在聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層中可加入各種功能性的添加劑或稱(chēng)助劑，例如交聯(lián)劑如5-二甲基-2，5-雙(過(guò)氧叔丁基)己烷、過(guò)氧化異丙苯(DOP)、二叔丁基過(guò)氧化物(交聯(lián)劑A)、過(guò)氧化苯甲酰(BP0)、過(guò)氧化醋酸丁酯、過(guò)氧化(2-2基己酸)叔丁酯，過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化丁二酸等等之類(lèi)有機(jī)過(guò)氧化物，優(yōu)選根據(jù)所用樹(shù)脂材料種類(lèi)而定。
阻燃劑例如氧化銻(三氧化二銻)、膠體五氧化銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸銻、三氧化鉬、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。
防老劑例如酚類(lèi)防老劑如雙酚A、2，6-二叔丁基苯酚、抗氧劑702、防老劑A、N-苯基-2-苯胺、N-苯基-β-萘胺、亞磷酸酯如TPP、亞磷酸三苯酯等。
熱穩(wěn)定劑，如硬脂酸鈣、馬來(lái)酸丁基錫、馬來(lái)酸辛基錫。
光穩(wěn)定劑如水楊酸酯、水楊酸苯酯、水楊酸丁基苯脂、水楊酸對(duì)辛基苯酯、2-羥基-4-正氧基二苯甲酮(UV-531)、2-羥基十二(十一)烷氧基二苯甲酮。
此外還可以添加各種其它助劑如增塑劑、抗靜電劑，增強(qiáng)劑、偶聯(lián)劑，著色劑等。
上述這些功能性添加劑要根據(jù)所選基材及用戶(hù)需要選擇合適的添加助劑及用量，使復(fù)合材料具有特定的功能，這些助劑在混煉過(guò)程中加入，以使達(dá)到配合料混合均勻，性能優(yōu)異。
所述聚四氟乙烯(PTFE)具有優(yōu)異綜合性能，優(yōu)異高低溫性能，使用溫度-190℃至260℃優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性，特別耐化學(xué)藥品腐蝕，優(yōu)異的耐大氣老化性，耐輻照性和較低的透性，長(zhǎng)期暴露于大氣中，表面及性能保持不變，獨(dú)特的潤(rùn)滑性一具有塑料中最小磨擦系數(shù)，是理想的無(wú)油潤(rùn)滑材料，突出的表面不粘性及不燃性，極強(qiáng)的耐絕緣性等，有“塑料王”之美稱(chēng)，它賦予復(fù)合材料或復(fù)合隱形材料優(yōu)異綜合性能。
本發(fā)明提供的高級(jí)疊層復(fù)合材料的制造方法包括下列步驟；1、流延成膜將聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂與添加劑進(jìn)行混煉成均一配料，再流延成膜。
2、熱合將纖維布與步驟1的流延膜熱壓復(fù)合，熱壓復(fù)合溫度為120-180℃；。
3、涂敷在步驟2得到的熱壓復(fù)合料上下面敷施聚四氟乙烯層；4、輻照交聯(lián)用將步驟3的敷施聚四氟乙烯層的材料進(jìn)行高能電子束輻照交聯(lián)得到疊層復(fù)合材料。
根據(jù)本發(fā)明提供的疊層復(fù)合材料的制造方法中，為了提高混煉效果，達(dá)到均質(zhì)化(混合充分均勻)，并防止交聯(lián)劑提前活化交聯(lián)，通常在密煉機(jī)中進(jìn)行密煉，密煉和流延施工條件和設(shè)備都是常規(guī)設(shè)備無(wú)嚴(yán)格要求。在熱壓復(fù)合成型要選擇適合于所用材料的溫度，一般為120-180℃，壓力2-10Mpa確保夏合率達(dá)100％，避免提前交聯(lián)。所述敷施聚四氟乙烯是指可以通過(guò)各種方式例如涂敷式噴涂或其薄膜貼合或熱合等，涂敷簡(jiǎn)單易行。敷施工藝一般采用常用敷施設(shè)備及工藝條件無(wú)須特定規(guī)定。所述輻照交聯(lián)是指經(jīng)高能電子輻照交聯(lián)，輻照劑量為8-15Mrad，束下收卷速度為10-25m/min，優(yōu)選為14m/min，并采用單牽引復(fù)形S方法，并在雙牽引輪上反復(fù)多次牽拉，例如10次，調(diào)控輻照距離例如復(fù)合材料與輻照鈦窗距離為300mm與劑量及收卷速度，得到合適交聯(lián)度100％的疊層復(fù)合材料。電子加速器采用GJ-20型如地拉米高能電子加速器或其它高能加速器，加速器束流為6毫安，電壓為10兆電子伏特，冷卻介質(zhì)為空氣，設(shè)有專(zhuān)用的排風(fēng)口，防止臭氧對(duì)復(fù)合材料的影響，污染環(huán)境。
按照本發(fā)明提供的疊層復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)獨(dú)特，選材新穎，使用高能電子束輻照交聯(lián)的特有工藝，性能優(yōu)異，使伸長(zhǎng)率在400％以上，耐低溫-60℃，使用壽命長(zhǎng)達(dá)40年，強(qiáng)度高、曲撓性?xún)?yōu)良、耐磨、耐老化、耐腐蝕，是新一代高級(jí)疊層復(fù)合材料，可廣泛應(yīng)用于高級(jí)現(xiàn)代化大型建筑設(shè)施如運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、體育場(chǎng)館、購(gòu)物中心、展覽館、劇院、車(chē)站、國(guó)家儲(chǔ)備糧庫(kù)等方面。
本發(fā)明提供的疊層復(fù)合材料及其制造方法特點(diǎn)為選用高性能熱塑彈性體、樹(shù)脂、碳纖維等基材，與聚四氟乙烯，采用高能電子束輻照交聯(lián)技術(shù)復(fù)合成結(jié)構(gòu)獨(dú)特、選材新穎、性能優(yōu)異的高強(qiáng)度，優(yōu)良曲撓性、耐磨、耐老化、耐低溫-60℃，使用壽命長(zhǎng)達(dá)40年的新一代及高級(jí)民用材料，可用于現(xiàn)代化大型高級(jí)民用建筑設(shè)施如北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博等全鋼架結(jié)構(gòu)建筑及國(guó)家貯備糧庫(kù)，購(gòu)物中心等。


圖1為高級(jí)疊層復(fù)合材料的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明用下列實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于實(shí)施例。
實(shí)施例1將聚烯烴彈性體(市售)95公斤，過(guò)氧化異丙苯0.5公斤，氫氧化鋁2.5公斤，防老劑A0.2公斤，抗氧劑1010 0.2公斤，uv-531 0.4公斤，白炭黑2.5公斤，著色劑少量，投入到加溫預(yù)熱的密煉機(jī)中進(jìn)行密煉15-30分鐘待塑化后，在流延機(jī)上進(jìn)行流延成膜。將流延膜與碳纖維紡織布于175℃進(jìn)行熱合。在熱合后的復(fù)合材料兩面噴涂乳化聚四氟乙烯層。然后用GT-20型地拉米高能電子加速器，輻照劑量為15Mrad，加速器速流為6毫安，電壓為1.2兆電子伏特，速下卷速度為14m/分，復(fù)合材料與輻照鈦窗的距離為300mm，輻照為單牽引變形的S方式，雙牽引輪上反復(fù)拉10次，最終得高級(jí)疊層復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種疊層復(fù)合材料，其特征在于包括基料層(1)，兩中間層(2)，兩聚四氟乙烯外層(4)，所述基料層或中間層為纖維布層或聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層，其中基料層為纖維布層，則兩中間層為聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層；基料層為聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層，則兩中間層為纖維布層所述聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚烯烴彈性體為聚烯烴動(dòng)態(tài)交聯(lián)的聚烯烴彈性體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的疊層復(fù)合材料，其特征在于所述纖維布層為碳纖維紡織布、聚酯纖維布、尼龍紡織布、聚四氟乙烯紡織布、玻璃纖維布或聚芳砜聚砜纖維紡織布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的疊層復(fù)合材料，其特征在于所述纖維布層為碳纖維紡織布、聚酯纖維布或尼龍紡織布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的疊層復(fù)合材料，其特征在于所述交聯(lián)劑為5-二甲基-2，5-雙(過(guò)氧叔丁基)己烷、過(guò)氧化異丙苯、二叔丁基過(guò)氧化物、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化醋酸丁酯、過(guò)氧化(2-2基己酸)叔丁酯、過(guò)氧化甲乙酮或過(guò)氧化丁二酸；所述阻燃劑為三氧化二銻、膠體五氧化銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸銻、三氧化鉬、四溴丁烷、五溴乙苯、十溴二苯醚，磷酸三(2、3-二溴丙基)酯；所述防老劑為雙酚A、2，6-二叔丁基苯酚、抗氧劑702、防老劑A、N-苯基-2-苯胺、N-苯基-β-萘胺或亞磷酸酯；所述熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鈣、馬來(lái)酸丁基錫或馬來(lái)酸辛基錫；所述光穩(wěn)定劑為水楊酸酯、水楊酸苯酯、水楊酸丁基苯脂、水楊酸對(duì)辛基苯酯、2-羥基-4-正氧基二苯甲酮或2-羥基十二(十一)烷氧基二苯甲酮。
5.權(quán)利要求1的疊層復(fù)合材料的制造方法，包括下列步驟(1)流延成膜將聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂與添加劑進(jìn)行混煉成均一配料，再流延成膜；(2)熱合將纖維布與步驟(1)的流延膜熱壓復(fù)合，熱壓復(fù)合溫度為120-180℃；(3)敷施在步驟(2)得到的熱壓復(fù)合料上下面敷施聚四氟乙烯層；(4)輻照交聯(lián)將步驟(3)的敷施聚四氟乙烯層的材料進(jìn)行高能電于束輻照交聯(lián)得到疊層復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的疊層復(fù)合材料的制造方法，其特征在于輻照交聯(lián)為輻照為單牽引變形S方式，并在雙牽引輪上反復(fù)牽拉多次，復(fù)合材料與輻照鈦窗的距離為300mm，輻照劑量為8-15Mrad，加速器束流為6毫安，電壓為1.2兆電子伏特，束下收卷速度為10-25m/min，冷卻介質(zhì)空氣，設(shè)有專(zhuān)用的排風(fēng)口，電子加速器為GJ-20型地拉米高能電于加速器。
全文摘要
本發(fā)明涉及疊層復(fù)合材料，其特征在于包括基料層(1)，兩中間層(2)，兩中間層在基料層上下兩面上，兩聚四氟乙烯外層(4)；所述基料層或中間層為纖維層或聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層，其中基料層為纖維布，則兩中間層為聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層；基料層為聚酯、聚烯烴彈性體或硅樹(shù)脂層，則兩中間層為纖維布層；所述聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；聚烯烴彈性體為聚烯烴動(dòng)態(tài)交聯(lián)的聚烯烴彈性體，該材料結(jié)構(gòu)獨(dú)特，選材新穎，性能優(yōu)異，是新一代高級(jí)疊層復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代高級(jí)建筑中。
文檔編號(hào)B32B27/00GK1636709SQ200410103
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者夏祥東, 馮春安, 顧雍, 唐冠華, 李靜 申請(qǐng)人:夏祥東, 馮春安