本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料制作高速公路護(hù)攔板的方法。
背景技術(shù)：
目前，高速公路護(hù)欄板是由兩片波形鋼護(hù)欄及兩者之間固定夾放的兩根立柱構(gòu)成，兩根立柱固定夾裝在兩片波形鋼護(hù)欄板之間。在公路正常營(yíng)運(yùn)時(shí)，該護(hù)欄利用插拔立柱可方便地插入開(kāi)口處預(yù)先設(shè)置的插拔孔內(nèi)，起到隔離和防護(hù)作用，同時(shí)與公路外邊上的護(hù)欄帶相呼應(yīng)，整齊劃一，美觀配套。
車(chē)輛對(duì)其碰撞時(shí)，由于波形鋼護(hù)欄板有良好的耐撞性能和吸收能量的作用，既不容易被撞毀，同時(shí)又可對(duì)車(chē)輛和司乘人員起到很好的保護(hù)作用。當(dāng)路面維修或其它原因需要并通時(shí)，可方便地把開(kāi)口處的各組護(hù)欄立柱拔出移走，開(kāi)辟通道，便于車(chē)輛通行。
但是鋼制護(hù)欄板主要存在以下問(wèn)題，外部環(huán)境長(zhǎng)期使用后，易腐蝕。特別是沿海地帶多雨水，空氣濕度大，以及北方地區(qū)冬季下雪后撒鹽，使得護(hù)欄更容易腐蝕；當(dāng)?shù)缆钒l(fā)生事故時(shí)，金屬護(hù)欄板雖然能夠起到保護(hù)作用，但是變形后無(wú)法恢復(fù)，因此，金屬防護(hù)欄必須及時(shí)更換，維護(hù)費(fèi)用高。另外，鋼制護(hù)欄板的使用過(guò)程中占用了大量的鋼材，剛才加工能耗高，污染環(huán)境，不利于環(huán)境保護(hù)。
綜上所述，新材料替代原有的金屬材料是目前護(hù)欄行業(yè)的趨勢(shì)，復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高，輕質(zhì)耐用，耐酸堿，耐腐蝕，可回收環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被人們所認(rèn)可，故復(fù)合材料高速護(hù)欄已進(jìn)行廣泛生產(chǎn)。中國(guó)專(zhuān)利CN 103726462A專(zhuān)利中公布了一種高強(qiáng)度的防護(hù)欄，此防護(hù)欄外層為金屬，內(nèi)層為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，這種結(jié)構(gòu)無(wú)法解決護(hù)欄表面易腐蝕的問(wèn)題。中國(guó)專(zhuān)利CN 105619972 A 專(zhuān)利中公布了一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料及其制成的公路護(hù)欄，此護(hù)欄中護(hù)欄板采用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料制成，熱塑性復(fù)合材料可以進(jìn)行二次回收，材料環(huán)保，但是材料通過(guò)模壓成型，雖然能夠保證護(hù)攔板的強(qiáng)度，但是生產(chǎn)效率大大降低，護(hù)攔板的波式結(jié)構(gòu)對(duì)材料的成型要求很高，對(duì)產(chǎn)品的成品率有一定影響，為此，對(duì)熱塑性復(fù)合材料護(hù)欄板的成型方法需要進(jìn)行改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料制作高速公路護(hù)攔板的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，（1）通過(guò)紗架將連續(xù)纖維鋪導(dǎo)出，經(jīng)過(guò)穿絲排，使連續(xù)纖維保持在同一平面內(nèi)；接著在浮動(dòng)張力輥、差動(dòng)式分散輥的作用下，將連續(xù)纖維展開(kāi)到特定的面密度，然后與擠出熔融的熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行涂覆，在經(jīng)過(guò)W型模具型腔后，經(jīng)過(guò)連續(xù)金屬輥輥壓冷卻后，進(jìn)行卷曲收卷，得到連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶；
（2）將制得的連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶放置于復(fù)合機(jī)的放卷架上，牽引物料使其通過(guò)金屬輥碾平，然后通過(guò)烘箱加熱后，用多個(gè)冷卻輥輥壓冷卻定型，制得多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料0/90°雙軸向板材；
（3）將步驟（2）中制得的板材按照模具的中的規(guī)格尺寸進(jìn)行切割，然后通過(guò)機(jī)械手使其進(jìn)入烘箱預(yù)熱，預(yù)熱后通過(guò)機(jī)械手使其轉(zhuǎn)移模具內(nèi)，然后閉模，注射長(zhǎng)纖增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂，然后保壓、冷卻、最后取出成品，進(jìn)行包裝。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
1.本發(fā)明所制得的板材在材料選擇上采用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)長(zhǎng)纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料進(jìn)行復(fù)合，所得材料強(qiáng)度高，密度低，質(zhì)量輕，耐腐蝕，耐老化等優(yōu)點(diǎn)，性能上完全可以取代金屬材質(zhì)的高護(hù)攔板，價(jià)格與不銹鋼護(hù)攔板齊平，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
2.本發(fā)明所制得的板材所工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，連續(xù)性好，效率高，可以替代模壓復(fù)合材料，降低產(chǎn)品制作過(guò)程中的能耗。
3.本發(fā)明所制得的板材結(jié)構(gòu)與金屬護(hù)攔板結(jié)構(gòu)相同，使其安裝簡(jiǎn)單，便捷。受到撞擊后，板材可以回復(fù)其原樣，減少維護(hù)費(fèi)用。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
本發(fā)明的方法包括以下步驟：
（1）通過(guò)紗架將連續(xù)纖維鋪導(dǎo)出，經(jīng)過(guò)穿絲排，使連續(xù)纖維保持在同一平面內(nèi)；接著在浮動(dòng)張力輥、差動(dòng)式分散輥的作用下，將連續(xù)纖維展開(kāi)到特定的面密度，然后與擠出熔融的熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行涂覆，在經(jīng)過(guò)W型模具型腔后，經(jīng)過(guò)連續(xù)金屬輥輥壓冷卻后，進(jìn)行卷曲收卷，得到連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶；
（2）將制得的連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶放置于復(fù)合機(jī)的放卷架上，牽引物料使其通過(guò)金屬輥碾平，然后通過(guò)烘箱加熱后，用多個(gè)冷卻輥輥壓冷卻定型，制得多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料0/90°雙軸向板材；
（3）將步驟（2）中制得的板材按照模具的中的規(guī)格尺寸進(jìn)行切割，然后通過(guò)機(jī)械手使其進(jìn)入烘箱預(yù)熱，預(yù)熱后通過(guò)機(jī)械手使其轉(zhuǎn)移模具內(nèi)，然后閉模，注射長(zhǎng)纖增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂，然后保壓、冷卻、最后取出成品，進(jìn)行包裝。
所述的連續(xù)纖維增強(qiáng)連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶包含以下重量份的組分：
連續(xù)纖維 50~70份；
熱塑性樹(shù)脂 30~50份；
抗氧劑 0.2~0.6 份；
抗紫外光穩(wěn)定劑 0.5~1 份；
接枝劑 3~5 份。
所述熱塑性樹(shù)脂的熔融指數(shù)30g/10min。
所述的連續(xù)纖維選自無(wú)機(jī)連續(xù)纖維；所述纖維長(zhǎng)度大于1000mm。
所述的無(wú)機(jī)連續(xù)纖維選自玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維，其中優(yōu)選玻璃纖維、玄武巖纖維。
所述的熱塑性樹(shù)脂選自聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯。
所述的聚丙烯為均聚聚丙烯、共聚聚丙烯；所述聚酰胺為聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺1010、聚酰胺1212等；所述聚乙烯為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、其中優(yōu)選聚丙烯。
所述的抗氧劑選自2，6- 三級(jí)丁基-4- 甲基苯酚、N,N'- 雙-(3-(3,5- 二叔丁基-4- 羥基苯基) 丙?；? 己二胺（抗氧劑1098）、四（β-(3,5- 二叔丁基-4- 羥基苯基) 丙酸）季戊四醇酯（抗氧劑1010）、三（2.4- 二叔丁基苯基）亞磷酸酯（抗氧劑168）、雙（3，5- 三級(jí)丁基-4- 羥基苯基）硫醚或硫代二丙酸雙酯中的一種或一種以上。
所述的抗紫外光穩(wěn)定劑選自水楊酸酯類(lèi)抗紫外光穩(wěn)定劑、二苯甲酮類(lèi)抗紫外光穩(wěn)定劑或受阻胺類(lèi)光穩(wěn)定劑；其中：水楊酸酯類(lèi)抗紫外光穩(wěn)定劑進(jìn)一步為鄰羥基苯甲酸苯酯；二苯甲酮類(lèi)抗紫外光穩(wěn)定劑進(jìn)一步為2- 羥基-4- 正辛氧基二苯甲酮（UV531）；受阻胺類(lèi)光穩(wěn)定劑進(jìn)一步為UV944。
所述的接枝劑為聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐。
所述步驟（1）中的浮動(dòng)張力輥為該輥與絲桿連接在一起，可根據(jù)需要上升或者下降。
所述步驟（1）中的差動(dòng)式分散輥為多根圓輥焊接成一個(gè)大圓輥，當(dāng)連續(xù)纖維經(jīng)過(guò)其表面時(shí)，其轉(zhuǎn)速比正常生產(chǎn)的線(xiàn)速度要慢，呈間歇式與連續(xù)纖維接觸，將連續(xù)纖維 均勻的打散，又不損傷連續(xù)纖維。
所述步驟（1）中的其他圓輥為表面鍍有氧化鋁的多個(gè)圓輥，輥徑為100-500mm。
所述步驟（1）中的纖維展開(kāi)密度為玻璃纖維800-1200g/m2，玄武巖纖維800-1200/ m2，碳纖維纖維180-240g/ m2。
所述步驟（1）中的連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶的拉伸強(qiáng)度為500-1000MPa。
所述步驟（2）中的烘箱的加熱溫度為200-250℃。
所述步驟（2）中牽引速度為3-10m/min。
所述步驟(2)中冷卻定型輥的溫度為10-30℃。
所述步驟（2）中板材的厚度為1-3mm。
所述步驟（3）中烘箱的預(yù)熱溫度為200-250℃。
所述步驟（3）中的預(yù)熱時(shí)間為1-3min。
所述步驟（3）中的長(zhǎng)纖增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂中長(zhǎng)纖的長(zhǎng)度為25-50mm，所述熱塑性樹(shù)脂為聚丙烯，聚乙烯樹(shù)脂，同步驟（1），（2）中所述復(fù)合材料的基體相同。
所述步驟（3）中注射壓力0.5-4MPa，注射時(shí)間40-80s。
所述步驟（3）中保壓壓力1-5MPa，保壓時(shí)間40-80s。
所述步驟（3）中冷卻時(shí)間為60-120s。
所述步驟（3）中板材的最終成型厚度為8-12mm。
實(shí)施例1：玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯護(hù)攔板
（1）通過(guò)紗架將連續(xù)纖維鋪導(dǎo)出，經(jīng)過(guò)穿絲排，使連續(xù)纖維保持在同一平面內(nèi)；接著在浮動(dòng)張力輥，差動(dòng)式分散輥等其他多個(gè)圓輥的作用下，將連續(xù)纖維展開(kāi)的面密度為1000g/㎡，然后與擠出熔融的熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行涂覆，擠出樹(shù)脂中包含聚丙烯50份，抗氧劑0.6份，抗紫外光穩(wěn)劑1份，馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯4份（混合后樹(shù)脂的熔融指數(shù)為38g/10min），在經(jīng)過(guò)W型模具型腔后，經(jīng)過(guò)連續(xù)金屬輥輥壓冷卻后，進(jìn)行卷曲收卷，得到連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶，連續(xù)纖維預(yù)浸帶的拉伸強(qiáng)度為600MPa；
（2）將制得的連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶放置于復(fù)合機(jī)的放卷架上，牽引物料使其通過(guò)金屬輥碾平，牽引速度為5m/min，然后通過(guò)烘箱加熱后（烘箱的加熱溫度為230℃），用過(guò)多個(gè)冷卻輥輥壓冷卻（冷卻至30℃）后定型，制得多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料0/90°雙軸向板材，板材厚度為1.5mm；
（3）將步驟（2）中制得的板材按照模具的中的規(guī)格尺寸進(jìn)行切割，然后通過(guò)機(jī)械手使其進(jìn)入烘箱預(yù)熱（預(yù)熱溫度為230℃），預(yù)熱后通過(guò)機(jī)械手使其轉(zhuǎn)移模具內(nèi)，然后閉模，注射長(zhǎng)纖增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂，（注射的壓力為2Mpa，時(shí)間為60S；所述的保壓的時(shí)間為60S，壓力為4Mpa，冷卻時(shí)間100s）然后保壓，冷卻，然后取出成品，進(jìn)行包裝。
實(shí)施例2：玻璃纖維增強(qiáng)聚乙烯護(hù)攔板
（1）通過(guò)紗架將連續(xù)纖維鋪導(dǎo)出，經(jīng)過(guò)穿絲排，使連續(xù)纖維保持在同一平面內(nèi)；接著在浮動(dòng)張力輥，差動(dòng)式分散輥等其他多個(gè)圓輥的作用下，將連續(xù)纖維展開(kāi)的面密度為1200g/㎡，然后與擠出熔融的熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行涂覆，擠出樹(shù)脂中包含聚乙烯40份，抗氧劑0.6份，抗紫外光穩(wěn)劑1份，馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯5份（混合后樹(shù)脂的熔融指數(shù)為42g/10min），在經(jīng)過(guò)W型模具型腔后，經(jīng)過(guò)連續(xù)金屬輥輥壓冷卻后，進(jìn)行卷曲收卷，得到連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶，連續(xù)纖維預(yù)浸帶的拉伸強(qiáng)度為700MPa；
（2）將制得的連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶放置于復(fù)合機(jī)的放卷架上，牽引物料使其通過(guò)金屬輥碾平，牽引速度為8m/min，然后通過(guò)烘箱加熱后（烘箱的加熱溫度為200℃），用過(guò)多個(gè)冷卻輥輥壓冷卻（冷卻至30℃）后定型，制得多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料0/90°雙軸向板材，板材厚度為1.3mm；
（3）將步驟（2）中制得的板材按照模具的中的規(guī)格尺寸進(jìn)行切割，然后通過(guò)機(jī)械手使其進(jìn)入烘箱預(yù)熱（預(yù)熱溫度為200℃），預(yù)熱后通過(guò)機(jī)械手使其轉(zhuǎn)移模具內(nèi)，然后閉模，注射長(zhǎng)纖增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂，（注射的壓力為2Mpa，時(shí)間為60S；所述的保壓的時(shí)間為60S，壓力為4Mpa，冷卻時(shí)間100s）然后保壓，冷卻，然后取出成品，進(jìn)行包裝。
實(shí)施例3：玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯護(hù)攔板
（1）通過(guò)紗架將連續(xù)纖維鋪導(dǎo)出，經(jīng)過(guò)穿絲排，使連續(xù)纖維保持在同一平面內(nèi)；接著在浮動(dòng)張力輥，差動(dòng)式分散輥等其他多個(gè)圓輥的作用下，將連續(xù)纖維展開(kāi)的面密度為1200g/㎡，然后與擠出熔融的熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行涂覆，擠出樹(shù)脂中包含聚丙烯35份，抗氧劑0.5份，抗紫外光穩(wěn)劑1份，馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯3份（混合后樹(shù)脂的熔融指數(shù)為39g/10min），在經(jīng)過(guò)W型模具型腔后，經(jīng)過(guò)連續(xù)金屬輥輥壓冷卻后，進(jìn)行卷曲收卷，得到連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶，連續(xù)纖維預(yù)浸帶的拉伸強(qiáng)度為700MPa；
（2）將制得的連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶放置于復(fù)合機(jī)的放卷架上，牽引物料使其通過(guò)金屬輥碾平，牽引速度為5m/min，然后通過(guò)烘箱加熱后（烘箱的加熱溫度為230℃），用過(guò)多個(gè)冷卻輥輥壓冷卻（冷卻至30℃）后定型，制得多層連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料0/90°雙軸向板材，板材厚度為1.5mm；
（3）將步驟（2）中制得的板材按照模具的中的規(guī)格尺寸進(jìn)行切割，然后通過(guò)機(jī)械手使其進(jìn)入烘箱預(yù)熱（預(yù)熱溫度為230℃），預(yù)熱后通過(guò)機(jī)械手使其轉(zhuǎn)移模具內(nèi)，然后閉模，注射長(zhǎng)纖增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂，（注射的壓力為2Mpa，時(shí)間為60S，所述的保壓的時(shí)間為60S，壓力為4Mpa，冷卻時(shí)間100s）然后保壓，冷卻，然后取出成品，進(jìn)行包裝。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。