技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種地下工程防護(hù)設(shè)備，特別是一種地下工程玻璃鋼防護(hù)門(mén)。
背景技術(shù)：
防護(hù)門(mén)設(shè)置在出入口最外側(cè)，具有阻擋沖擊波和隔絕毒劑兩種功能。防護(hù)門(mén)應(yīng)能阻擋沖擊波，滿足相應(yīng)的抗力要求。選用時(shí)，不僅應(yīng)滿足洞口尺寸的需要，還應(yīng)滿足設(shè)計(jì)壓力要求。公布號(hào)為CN102182387A的專(zhuān)利公開(kāi)了一種復(fù)合鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)門(mén)，具有門(mén)體輕質(zhì)和高抗力等性能。鋼結(jié)構(gòu)門(mén)雖然價(jià)格較高，防早期核輻射性能也較差，但因其自重較輕，啟閉靈活，故通常用于尺寸相對(duì)較大的車(chē)輛出入口。
密閉門(mén)設(shè)在防護(hù)門(mén)以?xún)?nèi)，用來(lái)隔絕毒劑。該門(mén)沒(méi)有抗力要求，只需按洞口尺寸選用即可。CN2683807Y的專(zhuān)利公布了一種鋼筋混泥土人防門(mén)，鋼筋混凝土門(mén)具有價(jià)格便宜，防早期核輻射性能好等優(yōu)勢(shì)。但因其自重較大，故一般用于尺寸相對(duì)較小的人員出入口。
玻璃鋼板材，玻璃鋼學(xué)名玻璃纖維增強(qiáng)塑料，俗稱(chēng)FRP(Fiber Reinforced Plastics，纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料)，是以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶、氈、紗等)作為增強(qiáng)材料，以合成樹(shù)脂作基體材料的一種復(fù)合材料。近年來(lái)，玻璃鋼板材以其質(zhì)輕高強(qiáng)、抗老化、耐腐蝕、阻燃、遮陽(yáng)、隔熱、絕緣等諸多特性，得到了廣泛的應(yīng)用。
鉛硼聚乙烯板是用聚乙烯作基體，將碳化硼粉和鉛粉均勻地彌散在其中通過(guò)高速攪拌、捏合、塑化、層壓而成的一種新型的復(fù)合屏蔽材料。聚乙烯是碳?xì)浠衔?，含氫量高，?duì)快中子有良好的減弱能力，硼吸收熱中子、鉛對(duì)X、γ輻射的屏蔽特別有效，因此，鉛硼聚乙烯板具有屏蔽快中子，熱中子和X、γ輻射的綜合屏蔽效果，鉛硼聚乙烯板的推廣應(yīng)用有助于屏蔽結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，能夠減輕屏蔽體的重量，縮小屏蔽體的體積。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種自重輕，抗沖擊波強(qiáng)且防核輻射效果好的防護(hù)門(mén)及其制備方法。
本發(fā)明達(dá)到以上目的的技術(shù)方案如下：一種地下人防工程用防護(hù)門(mén)，包括門(mén)框和門(mén)體，所述門(mén)框和門(mén)體由玻璃鋼材料制成，所述玻璃鋼材料組成為60％-70％的玻璃鋼纖維，20-30％的防中子纖維和3-10％的防X、γ射線纖維。
所述門(mén)體外側(cè)設(shè)置有一圈凸起的橡膠圈與門(mén)框貼合密封；
所述門(mén)框制備方法包括四個(gè)步驟：樹(shù)脂糊的制備和上糊操作，增強(qiáng)纖維的切割和沉降，增強(qiáng)纖維的浸漬及SMC收卷后熟化，最后模壓成型；
所述樹(shù)脂糊制備方法如下：
(1)按以下重量份數(shù)對(duì)各組分進(jìn)行計(jì)量：不飽和聚酯樹(shù)脂38-42份、引發(fā)劑0.8-1.2份、增稠劑1.5-2.5份、CaCO3填料52-58份、內(nèi)脫模劑1-1.5份；
(2)將不飽和聚酯樹(shù)脂加到混合槽中進(jìn)行攪拌，將液體引發(fā)劑分散于苯乙烯單體中并加入混合槽攪拌到溶解分散為止，攪拌時(shí)間5-20min；隨后加入填料并充分混合直到均勻分散為止，攪拌時(shí)間20min，最后加入內(nèi)脫模劑和增稠劑并攪拌20min；
所述門(mén)體可采用SMC片狀模壓成型工藝，也可采用層壓成型工藝；采用SMC片狀模壓成型工藝與上述門(mén)框制備方法相同，采用層壓成型工藝包括以下步驟：
第一步制備增強(qiáng)纖維：將玻璃鋼纖維絲作為經(jīng)線，防中子纖維絲和防X、γ射線纖維絲作為緯線混紡成平面織物；
第二步制備樹(shù)脂溶液：將不飽和聚酯樹(shù)脂、阻燃劑、固化劑和溶劑按照質(zhì)量比100:10-20:2-10：30-50均勻混合成樹(shù)脂溶液；
第三步制備半固化片預(yù)浸料：將第一步中制得的增強(qiáng)纖維在第二步制得的樹(shù)脂溶液中浸漬30分鐘后采用三段式烘干制得半固化片預(yù)浸料；
所述三段式烘干，采用立式上膠機(jī)時(shí)烘箱溫度控制如下：進(jìn)出口段30-60℃，中部60-80℃，頂部第三段85-130℃。
第四步：將第三步制備的半固化預(yù)浸料送入熱壓機(jī)，在4-5MPa壓力下進(jìn)行排氣30-40min；而后在7-14MPa壓力下升溫至130-140℃進(jìn)行預(yù)壓45-50min；而后升溫至160-170℃保溫5-10min固化得到成型料；最后風(fēng)冷至45℃以下時(shí)卸壓，將成型料退出熱壓機(jī)，冷卻至室溫后按照門(mén)體尺寸進(jìn)行切割即可制得玻璃鋼門(mén)體。
進(jìn)一步的，所述門(mén)體由兩層玻璃鋼中間復(fù)合鉛硼聚乙烯板制成，所述鉛硼聚乙烯板厚度為10-30mm；
所述兩層玻璃鋼中間復(fù)合鉛硼聚乙烯板的制備方法如下：
第一步制備增強(qiáng)纖維：將玻璃鋼纖維絲作為經(jīng)線，防中子纖維絲和防X、γ射線纖維絲作為緯線混紡成平面織物；
第二步制備樹(shù)脂溶液：將不飽和聚酯樹(shù)脂、阻燃劑、固化劑和溶劑按照質(zhì)量比100:10-20:2-10：30-50均勻混合成樹(shù)脂溶液；
第三步制備膠布：將第一步中制得的增強(qiáng)纖維在第二步制得的樹(shù)脂溶液中浸漬后采用三段式烘干制得半固化片預(yù)浸料；
所述三段式烘干，采用臥式上膠機(jī)時(shí)烘箱溫度控制如下：進(jìn)口段溫度90-110℃，中部烘干段120-150℃，出口段100℃以下；采用立式上膠機(jī)時(shí)烘箱溫度控制如下：進(jìn)出口段30-60℃，中部60-80℃，頂部第三段85-130℃。
第四步制備鉛硼聚乙烯板復(fù)合織物板材：
(1)用玻璃鋼纖維絲和聚乙烯纖維絲在專(zhuān)用并絲機(jī)上合并成復(fù)合紗；將復(fù)合紗在針織橫機(jī)上織成平紋針織物；
(2)通過(guò)擠出機(jī)擠出鉛硼聚乙烯板材，擠出溫度在100-200℃之間；
(3)將第(1)步制得的針織物鋪設(shè)在第(2)步中制得的鉛硼聚乙烯板材上下表面，然后進(jìn)入壓輥，壓輥壓力為1-10MPa，壓輥溫度控制在100-300℃之間，形成鉛硼聚乙烯兩面復(fù)合織物板材并自然冷卻；
第五步：將第二步制得的樹(shù)脂溶液刮涂于第四步制得的鉛硼聚乙烯復(fù)合織物板的兩面的織物上，而后烘干得到鉛硼聚乙烯復(fù)合織物板預(yù)浸料；
第六步：將第三步制得的膠布按照門(mén)體尺寸預(yù)裁剪后根據(jù)門(mén)體厚度多層迭合在第五步制得的鉛硼聚乙烯復(fù)合織物板預(yù)浸料兩側(cè)，而后預(yù)熱到80-100℃后保溫得到原料板；
第七步：將第六步預(yù)熱好的原料板裝上粘合模具送入單層熱壓機(jī)，在4-5MPa壓力下進(jìn)行排氣30-40min；而后在7-14MPa壓力下升溫至130-140℃進(jìn)行預(yù)壓45-50min；而后升溫至160-170℃保溫5-10min固化得到成型料；最后冷卻到55-65℃時(shí)加壓至15-20MPa，當(dāng)溫度降至45℃以下時(shí)卸壓，將成型料退出熱壓機(jī)，冷卻至室溫后按照門(mén)體尺寸進(jìn)行切割即可制得玻璃鋼復(fù)合材料門(mén)體。
有益效果：本發(fā)明不僅自重較輕，啟閉靈活，而且抗沖擊波強(qiáng)，防核輻射效果好。采用玻璃纖維和防輻射纖維復(fù)合纖維，使玻璃鋼本身具有防核輻射效果，而在兩層玻璃鋼中間復(fù)合鉛硼聚乙烯板，可使防護(hù)門(mén)對(duì)核輻射的屏蔽率達(dá)到97％以上。聚乙烯作為一種非極性材料很難與其他材料復(fù)合，但是聚乙烯自身可以很好的熔融焊接，聚乙烯纖維絲和玻璃纖維絲合并成復(fù)合紗后織成的織物可熔融在鉛硼聚乙烯板兩面，在此織物基礎(chǔ)上制作玻璃鋼，可使玻璃鋼和鉛硼聚乙烯板兩個(gè)界面很好的復(fù)合，復(fù)合層剪切強(qiáng)度大大高于使用膠粘劑粘合玻璃鋼和鉛硼聚乙烯板。采用層壓工藝，可使玻璃鋼和鉛硼聚乙烯板內(nèi)部無(wú)裂紋或氣泡，力學(xué)性能達(dá)到使用要求。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種地下人防工程用防護(hù)門(mén)，包括門(mén)框和門(mén)體，所述門(mén)框和門(mén)體由玻璃鋼材料制成，所述玻璃鋼材料包括65％的玻璃鋼纖維，29％的防中子纖維和6％的防X、γ射線纖維；
所述門(mén)體外側(cè)設(shè)置有一圈凸起的橡膠圈與門(mén)框貼合密封。
實(shí)施例2
一種地下人防工程用防護(hù)門(mén)，包括門(mén)框和門(mén)體，所述門(mén)框和門(mén)體由玻璃鋼材料制成，所述玻璃鋼材料包括70％的玻璃鋼纖維，925％的防中子纖維和5％的防X、γ射線纖維；所述門(mén)體由兩層玻璃鋼中間復(fù)合鉛硼聚乙烯板制成；
所述鉛硼聚乙烯板厚度為20mm；
所述門(mén)體外側(cè)設(shè)置有一圈凸起的橡膠圈與門(mén)框貼合密封。
實(shí)施例3
實(shí)施例1中防護(hù)門(mén)的門(mén)框和門(mén)體采用SMC片料模壓成形工藝制備，具體包括四個(gè)步驟：樹(shù)脂糊的制備和上糊操作，增強(qiáng)纖維的切割和沉降，增強(qiáng)纖維的浸漬及SMC收卷后熟化，最后模壓成型；
所述樹(shù)脂糊制備方法如下：
(1)按以下重量份數(shù)對(duì)各組分進(jìn)行計(jì)量：不飽和聚酯樹(shù)脂38份、引發(fā)劑1.2份、增稠劑2份、CaCO3填料57份、內(nèi)脫模劑1.5份；所述引發(fā)劑為過(guò)氧化二苯甲酰(BPO)，所述增稠劑為MgO，所述內(nèi)脫模劑為硬脂酸；
(2)將不飽和聚酯樹(shù)脂加到混合槽中進(jìn)行攪拌，將液體引發(fā)劑分散于苯乙烯單體中并加入混合槽攪拌到溶解分散為止，攪拌時(shí)間15min；隨后加入填料并充分混合直到均勻分散為止，攪拌時(shí)間20min，最后加入內(nèi)脫模劑和增稠劑并攪拌20min；
所述玻璃鋼材料組成為65％的玻璃鋼纖維，30％的防中子纖維和5％的防X、γ射線纖維。
實(shí)施例4
實(shí)施例2中防護(hù)門(mén)的門(mén)框采用SMC片料模壓成形工藝制備，門(mén)體采用層壓成型工藝制備；
所述門(mén)體具體制備方法如下：
第一步制備增強(qiáng)纖維：將玻璃鋼纖維絲作為經(jīng)線，防中子纖維絲和防X、γ射線纖維絲作為緯線混紡成平面織物；
第二步制備樹(shù)脂溶液：將不飽和聚酯樹(shù)脂、阻燃劑、固化劑和溶劑按照質(zhì)量比100:10:5:40均勻混合成樹(shù)脂溶液；所述溶劑為甲苯、二甲苯或二者的混合；阻燃劑為常見(jiàn)產(chǎn)品，此處用氫氧化鋁。固化劑為聚乙二醇。
第三步制備膠布：將第一步中制得的增強(qiáng)纖維在第二步制得的樹(shù)脂溶液中浸漬后烘干制得半固化片預(yù)浸料，采用臥式上膠機(jī)，烘箱三段式溫度控制為進(jìn)口段溫度90-110℃，中部烘干段120-150℃，出口段100℃以下；
第四步制備鉛硼聚乙烯板復(fù)合織物板材：
(1)用玻璃鋼纖維絲和聚乙烯纖維絲在專(zhuān)用并絲機(jī)上合并成復(fù)合紗；將復(fù)合紗在針織橫機(jī)上織成平紋針織物；
(2)通過(guò)擠出機(jī)擠出鉛硼聚乙烯板材，擠出溫度在160-180℃之間；
(3)將第(1)步制得的針織物鋪設(shè)在第(2)步中制得的鉛硼聚乙烯板材上下表面，然后進(jìn)入壓輥，壓輥壓力為8MPa，壓輥溫度控制在240-260℃之間，形成鉛硼聚乙烯兩面復(fù)合織物板材并自然冷卻；
第五步：將第二步制得的樹(shù)脂溶液刮涂于第四步制得的鉛硼聚乙烯復(fù)合織物板的兩面的織物上，而后烘干得到鉛硼聚乙烯復(fù)合織物板預(yù)浸料；
第六步：將第三步制得的膠布按照門(mén)體尺寸預(yù)裁剪后根據(jù)門(mén)體厚度多層迭合在第五步制得的鉛硼聚乙烯復(fù)合織物板預(yù)浸料兩側(cè)，而后預(yù)熱到80-100℃后保溫得到原料板；
第七步：將第六步預(yù)熱好的原料板裝上粘合模具送入單層熱壓機(jī)，在5MPa壓力下進(jìn)行排氣35min；而后在10MPa壓力下升溫至130℃進(jìn)行預(yù)壓45min；而后升溫至160℃保溫8min固化得到成型料；最后冷卻到60℃時(shí)加壓至15MPa，當(dāng)溫度降至45℃以下時(shí)卸壓，將成型料退出熱壓機(jī)，冷卻至室溫后按照門(mén)體尺寸進(jìn)行切割即可制得玻璃鋼復(fù)合材料門(mén)體。
實(shí)施例5
對(duì)比試驗(yàn)，將相同厚度的實(shí)施例1中門(mén)體和實(shí)施例2中門(mén)體與普通玻璃鋼門(mén)體進(jìn)行核輻透過(guò)率試驗(yàn)，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1
表1
由上表可知，普通玻璃鋼可以吸收大部分快中子和慢中子，但對(duì)X、γ射線和熱中子幾乎沒(méi)有吸收功能，在制備玻璃鋼的增強(qiáng)纖維中加入少量防中子纖維和防X、γ射線纖維可以吸收40-50％的X、γ射線和熱中子，但是為了使玻璃鋼的力學(xué)性能不受影響，防中子纖維和防X、γ射線纖維的加入的總量不能超過(guò)30％，導(dǎo)致對(duì)X、γ射線和熱中子的吸收率受到限制；但在兩層玻璃鋼中間復(fù)合鉛硼聚乙烯板后對(duì)核輻射中X、γ射線及各種中子的吸收率可高達(dá)到97％以上。