本發(fā)明屬于高分子復合材料生產(chǎn)技術領域，特別涉及一種高分子復合材料板及其制備方法。

背景技術：

現(xiàn)有走道板材料（如鐵道人行檢修道，園林景觀棧道、平臺等）所用板材一般為水泥，木質(zhì)結(jié)構（如塑木等）等材質(zhì)，其存在以下幾點缺陷和不足：1、水泥材質(zhì)的道板滲水性差，抗沖擊力差，放置于室外，由于各種天氣條件下，容易造成裂縫開裂。另外由于水泥熱脹冷縮比性強的緣故，處理裂縫比較麻煩，使用壽命底，維護保養(yǎng)成本高；2、木質(zhì)結(jié)構材質(zhì)的道板則存在易腐蝕，蟲蛀，易燃防火性差，耐侯性不足，在潮濕天氣情況下絕緣性差等。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高分子復合材料板及其制備方法，經(jīng)過預成型及與之配套的特種模具，通過高溫固化拉伸工藝由牽引裝置牽引拉伸所生產(chǎn)出的新型高分子復合材料的板材，根據(jù)高分子復合材料的特性以代替上述材質(zhì)（水泥、木質(zhì)），解決上述材料中的缺陷和不足。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是，

一種高分子復合材料板制備方法，采用高溫固化拉伸工藝制備復合材料板，步驟如下，

步驟1：將增強纖維材料以紗團形式置于紗架上，紗團抽口通過預成型及膠槽直至模具；

步驟2：切氈機將玻璃纖維氈按產(chǎn)品表面尺寸大小裁剪成規(guī)定寬度的尺寸放置氈盤，按序疊放通過預成型至模具；

步驟3：將樹脂與輔助材料按比例混合，以攪拌機攪拌30~40分鐘置于膠槽內(nèi)；

步驟4：主機將模具加熱30～40分鐘，進?？凇⒛Ｉ?、出?？跍囟确謩e達到130℃、180℃、120℃；

步驟5：模具溫度達到要求后，增強纖維材料及樹脂混合料在模具內(nèi)高溫固化成型，同時牽引設備按3Kg/cm2～10Kg/cm2 的壓力夾住產(chǎn)品，以0.15～0.4M/min的速度將固化成型產(chǎn)品牽引至切割區(qū)域；

步驟6：切割機按產(chǎn)品尺寸切割完成。

優(yōu)選的，所述步驟1中增強纖維材料為無捻粗紗、玻璃纖維氈及芳綸纖維、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維及玄武巖纖維中的一種或幾種，其配比為產(chǎn)品重量百分比45%～60%。

優(yōu)選的，所述步驟3中樹脂為不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、熱固性甲基丙烯酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂或聚氨酯樹脂中的一種或幾種，其配比為產(chǎn)品重量百分比55%～40%；所述步驟3中輔助材料為引發(fā)劑、固化劑、 著色劑、 填料、 脫模劑、偶聯(lián)劑、阻聚劑、增韌劑、稀釋劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑或阻燃劑。

優(yōu)選的，所述步驟3中樹脂與輔助材料按重量比例混合，其配比具體如下：引發(fā)劑占樹脂重量比重的2%，固化劑占樹脂重量比重的2%，著色劑占樹脂重量比重的2%～3%，填料占樹脂重量比重的15%～40%，脫模劑占樹脂重量比重的3%，阻燃劑占樹脂重量比重的5%，其余偶聯(lián)劑、阻聚劑、增韌劑、稀釋劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑約占樹脂重量比重的0.3%～2%。

一種高分子復合材料板，所述高分子復合材料板依次設有表面氈增強材料層、增強夾芯層、表面氈增強材料層，所述表面氈增強材料層和增強夾芯層之間依次設置樹脂基體層、高分子纖維材料層、樹脂基體層、高分子纖維材料層，所述增強夾芯層和表面氈增強材料層之間依次設置高分子纖維材料層、樹脂基體層、高分子纖維材料層和樹脂基體層。

優(yōu)選的，所述表面氈增強材料層和表面氈增強材料層的表面分別設有金鋼砂防滑層。

優(yōu)選的，所述增強夾芯層為碳纖維增強夾芯層，所述碳纖維增強夾芯層為經(jīng)緯交織的線性連接結(jié)構。

優(yōu)選的，所述樹脂基體層材料由樹脂、引發(fā)劑、固化劑、 著色劑、 填料、 脫模劑、偶聯(lián)劑、阻聚劑、增韌劑、稀釋劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑和阻燃劑等混合組成。

優(yōu)選的，所述樹脂基體層為熱固性高聚物網(wǎng)狀結(jié)構。

本發(fā)明的積極效果表現(xiàn)在：

1、耐腐蝕，不生銹：具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，能耐不同程度的酸、堿、有機溶劑及鹽類等各種氣、液介質(zhì)的腐蝕，永不生銹；

2、耐氣候性好：能夠適應夏季太陽暴曬，冬季嚴寒及酸雨、鹽堿等各種惡劣天氣；

3、輕質(zhì)高強：具有極高的玻璃纖維含量，使其單向比強度和比剛度相當突出，高分子復合材料的密度大約只有鋼材的四分之一，重量輕，非常容易搬運，從而減少搬運費用；

4、抗疲勞性高：具有較高的抗疲勞強度，允許重復彎曲而無永久形變；

5、抗沖擊強度好：在受到強烈撞擊時，材料本身會發(fā)生彈性變形，從而有效的吸收撞擊過程中的能量，對撞擊物起到一定的保護作用；

6、顏色美觀：顏色可 任意選擇，并可完美的仿制成木紋、大理石紋等，清晰，平展，美觀，鮮艷均勻;7、抗老化性高：產(chǎn)品使用壽命可達30年以上;

8、優(yōu)良的電磁性能：具有優(yōu)良的電絕緣性、無電磁性和電火花，可使用在有導電危險、對磁性敏感的設備區(qū)域，以及易燃易爆場所等。9、免維護、易保養(yǎng)：將顏料調(diào)配到樹脂中，表面紋路通過高溫模具一次成型制作而成，產(chǎn)品顏色及紋路可按顧客要求任意調(diào)配，不易褪色，無需油漆維護并具有自潔作用，免除維護保養(yǎng)，且減少人為偷盜，綜合使用成本低。

附圖說明

附圖1為一種高分子復合材料板結(jié)構示意圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

在以下給出的詳細說明和較佳實施例中，可以對本發(fā)明更全面了解，這些說明和附圖1并不僅限于特定實施例，而只是起到解釋和理解的作用。

具體實施例，

高溫固化拉伸工藝：將浸透膠液的連續(xù)無捻粗紗、氈、帶或布等高分子增強材料，在牽引力的作用下，通過模具加熱擠拉成型、固化，連續(xù)不斷地生產(chǎn)長度不限的高分子復合材料型材。

1、高溫固化拉伸工藝用原材料及配料配比

（1）增強材料

高溫固化拉伸工藝的增強材料主要是高分子纖維及其制品，如無捻粗紗、玻璃纖維氈及芳綸纖維、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維及玄武巖纖維等；其配比為產(chǎn)品重量百分比約45%～60%；

（2）樹脂基體

在高溫固化拉伸工藝，根據(jù)不同需求選用不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、熱固性甲基丙烯酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂、聚氨酯樹脂等；其配比為產(chǎn)品重量百分比約55%～40%。

2、輔助材料

引發(fā)劑、固化劑、 著色劑、 填料、 脫模劑、偶聯(lián)劑、阻聚劑、增韌劑、稀釋劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、阻燃劑等。

輔助材料與樹脂在膠槽內(nèi)攪拌混合，其配比具體為：

引發(fā)劑占樹脂重量比重的2%，固化劑占樹脂重量比重的2%，著色劑占樹脂重量比重的2%~3%，填料占樹脂重量比重的15%~40%，脫模劑占樹脂重量比重的3%，阻燃劑占樹脂重量比重的5%，其余輔助材料約占樹脂重量比重的0.3%~2%，視具體情況決定是否添加。

3、拉伸工藝用主要設備

（1）送紗及送氈裝置

送紗裝置主要是放置生產(chǎn)所必須的高分子纖維粗紗紗團紗架。結(jié)構一般很緊湊，這樣可以減少占地面積。大小取決于紗團的數(shù)目，而紗團的數(shù)目又取決于制品的尺寸。一般要求穩(wěn)固、換紗方便、導紗自如、無任何障礙，并能組合使用。有框式和梳式兩種形式，可按裝腳輪，便于移動，送氈裝置主要是安放在用的各種氈材并能順利準確地導出的材料架；在送進過程中，不必給氈材增加張力；氈材在通常情況下一般不浸膠，直接送入模具；

（2）浸膠裝置

浸膠裝置由樹脂槽、導向輥、壓輥、分紗柵板、擠膠輥等組成。槽內(nèi)配以導紗壓紗輥，樹脂槽的前后要形成一定的角度，使粗紗在進出樹脂槽時的彎曲角度不至于太大而增加張力。為了能調(diào)節(jié)樹脂的溫度，若是采用環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、聚氨酯樹脂等還須加有加熱裝置；

（3）預成型裝置

預成型裝置是根據(jù)制品品種的要求使浸透了樹脂的增強材料逐步除去多余的樹脂，排除氣泡，將產(chǎn)品所需的紗和氈合理地、準確地組合在一起，確保它們的相對位置并使其形狀漸縮并接近于成型模的進口形狀。然后再進入模具，進行成型固化。預成型裝置沒有固定的模式，要根據(jù)產(chǎn)品的形狀和要求及操作習慣來設計；

（4）成型模具

成型模具是高溫固化拉伸工藝的重要工具，成型模具橫截面面積與產(chǎn)品橫截面面積之比一般應大于或等10，以保證模具有足夠的強度和剛度，加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定。成型模具的長度是根據(jù)成型過程中牽引速度和樹脂凝膠固化速度決定，以保證制品拉出時達到脫模 固化程度。一般采用鋼鍍鉻，模腔表面要光潔，耐磨，以減少拉伸成型中的摩擦阻力和提高模具的使用壽命；

（5）牽引設備

牽引機是高溫固化拉伸工藝中的主機，它必須具備夾持與牽引兩大功能，夾持力、牽引力、牽引速度均需可調(diào)。牽引機有履帶式和液壓式兩大類。履帶式牽引機的特點是運動平穩(wěn)、速度變化量小、結(jié)構簡單，適用于生產(chǎn)有對稱面的型材、棒、管等。另一種是液壓牽引機，具有體積緊湊、慣性小，能在很大的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速、運動平穩(wěn)，與電氣、壓縮空氣相配合，可以實現(xiàn)多種自動；

（6）切割裝置

一般采用標準的圓盤鋸式人造金剛石鋸片，有手動切割和自動切割。自動切割機可以為高溫固化拉伸工藝的自動化提供保障,效率更高。

4、輔助設備

（1）配料工具

為保證高溫固化拉伸工藝生產(chǎn)連續(xù)而穩(wěn)定的進行，膠料的配制應當準確，盡量做到所配膠料的一致性；

（2）攪拌設備

攪拌機是拉擠生產(chǎn)線主要輔助設備之一。液壓升降式攪拌機可以滿足高溫固化拉伸工藝配制膠料 的需要；

（3）切氈機

高溫固化拉伸工藝生產(chǎn)中的玻璃纖維氈片要根據(jù)具體制品的需要裁剪成規(guī)定寬度的尺寸，通常采用切氈機和裁氈機來滿足生產(chǎn)需要。切氈機是裁切各種纖維氈的專用設備，是拉擠生產(chǎn)線輔助設備之一?？梢酝瓿刹煌瑲志砹?、不同氈寬的切割需求，操作簡便，切氈外表整齊，精確。

5、工藝流程

高溫固化拉伸工藝過程是由送紗、浸膠、預成型、固化定型、牽引、切斷等工序組成；無捻 粗紗從紗架引出后，經(jīng)過導紗裝置進入樹脂槽浸透樹脂膠液，然后進入預成型模，將多余樹脂和氣泡排出，再進入成型模凝膠、固化。固化后的制品由牽引機連續(xù)不斷地從模具拉出， 最后由切斷機定長切斷；

（1） 工藝控制

高溫固化拉伸工藝控制的參數(shù)主要包括成型溫度、固化時間、牽引張力及牽引速度等；熱參數(shù)、拉速、牽引力三個工藝參數(shù)中，熱參數(shù)是由樹脂系統(tǒng)的特性來確定的，是高溫固化拉伸工藝中應當解決的首要因素；拉伸速度確定的原則是在給定的模內(nèi)溫度下的膠凝時間，保 證制品在模具中部膠凝、固化；牽引力的制約因素較多，如：它與模具溫度關系很大，并受 到拉伸速度的控制。拉速的增加直接影響到剪切應力的第二個峰值，即脫離點處的剪切應力；為了提高生產(chǎn)效率，一般盡可能提高拉速；這樣可降低模具剪切應力，以及制品表面質(zhì)量；對于較厚的制品，應選擇較低拉速或使用較長的模具，增加模具溫度，其目的在于使產(chǎn) 品能較好地固化，從而提高制品的性能；為了降低牽引力，使產(chǎn)品順利脫模，采用良好的脫模劑是十分必要的，有時這在成型工藝中起到?jīng)Q定性的作用；

（2）工藝制備流程

具體步驟如下：

步驟1：將增強纖維材料以紗團形式置于紗架上，紗團抽口通過預成型及膠槽直至模具；

步驟2：切氈機將玻璃纖維氈按產(chǎn)品表面尺寸大小裁剪成規(guī)定寬度的尺寸放置氈盤，按序疊放通過預成型至模具；

步驟3：將樹脂與輔助材料按比例混合，以攪拌機攪拌30～40分鐘置于膠槽內(nèi)；

步驟4：主機將模具加熱30～40分鐘，進?？?、模身、出模口溫度分別達到130℃、180℃、120℃；

步驟5：模具溫度達到要求后，增強纖維材料及樹脂混合料在模具內(nèi)高溫固化成型，同時牽引設備按3Kg/cm2～10Kg/cm2 的壓力夾住產(chǎn)品，以0.15～0.4M/min的速度將固化成型產(chǎn)品牽引至切割區(qū)域；

步驟6：切割機按產(chǎn)品尺寸切割完成而得高分子復合材料板（見附圖1），復合材料板為一體式結(jié)構；復合材料板依次設有表面氈增強材料層1、碳纖維增強夾芯層2、表面氈增強材料層3，表面氈增強材料層1和表面氈增強材料層3的表面設有金鋼砂防滑層8，有兩種加工方式：一種通過在工藝流程制作過程中模具內(nèi)鋪砂一體成型，另一種是脫模后通過粘結(jié)劑再加工鋪砂或是直接在表面氈增強材料層1和表面氈增強材料層3的表面做木紋、大理石紋等，美觀易保養(yǎng)；表面氈增強材料層1和碳纖維增強夾芯層2之間依次設置樹脂基體層4、高分子纖維材料層5、樹脂基體層4、高分子纖維材料層5，碳纖維增強夾芯層2和表面氈增強材料層3之間依次設置高分子纖維材料層5、樹脂基體層4、高分子纖維材料層5和樹脂基體層4；樹脂基體層4材料由樹脂、引發(fā)劑、固化劑、 著色劑、 填料、 脫模劑、偶聯(lián)劑、阻聚劑、增韌劑、稀釋劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑和阻燃劑等混合組成；碳纖維增強夾芯層2為經(jīng)緯交織的線性連接結(jié)構6；樹脂基體層5為熱固性高聚物網(wǎng)狀結(jié)構。7；高分子復合板通過纖維交織編織、樹脂澆注整體模壓而成，具有最大程度的耐腐蝕性能；進一步，復合材料板表面設有金鋼砂防滑層，提供了有效的防滑功能，砂層不易脫落，經(jīng)久耐用、安全性高；再進一步，增強夾芯層采用經(jīng)緯交織的線性結(jié)構、樹脂基體層為熱固性高聚物網(wǎng)狀結(jié)構，使復合板的整體結(jié)構負載更均勻分布化，有助于安裝及其支撐結(jié)構的均勻受力；具有耐腐蝕、輕質(zhì)高強、阻燃、抗沖擊和抗疲勞、防滑、耐老化、安全性高、美觀、易保養(yǎng)，具有較好的綜合經(jīng)濟效益。

高分子復合材料與其它型材技術指標對比見下表：

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。