一种复合材料支腿垫板及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种复合材料支腿垫板及其制作方法，支腿垫板由纤维方向为45°/135°的复合板材构成，复合板材为连续纤维增强热塑性复合材料板材，由以下重量份含量的组分制成：连续纤维40～60，热塑性树脂30～51，增容剂6～9，抗氧剂0.3～0.6。与现有技术相比，本发明专利技术具有使用寿命长，不分层，强度高，耐冲击性能好，抗老化耐腐蚀，重量轻，易加工，易回收，环保等优点。

Composite material support plate and manufacturing method thereof

The invention relates to a composite leg pad and manufacturing method thereof, the leg pad is composed of a fiber composite plate direction is 45 DEG /135 DEG of composite for continuous fiber reinforced thermoplastic composite plate is made of the following components: weight content of 40 ~ 60 continuous fiber, thermoplastic resin 30 ~ 51, 6 ~ 9 compatibilizer, antioxidant 0.3 ~ 0.6. Compared with the prior art, the invention has the advantages of long service life, no delamination, high strength, good shock resistance, aging resistance, corrosion resistance, light weight, easy processing, easy recovery, environmental protection, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料支腿垫板及其制作方法
本专利技术属于复合材料
，尤其是涉及一种复合材料支腿垫板及其制作方法。
技术介绍
支腿垫板，主要用于垫在工程机械的支腿下，起支撑作用。市场上的复合材料支腿垫板主要为PE高分子支腿垫板和尼龙支腿垫板。PE高分子支腿垫板一般采用压制成型或者高压挤出成型，后期机加工制成，存在使用寿命较短、耐冲击性能不佳等问题。尼龙支腿垫板存在流程多，废品率高等问题，同时尼龙原料价格略高这也影响了尼龙支腿垫板的市场占有率。中国专利CN102717780A公开一种支腿垫板。该支腿垫板包括垫板本体，垫板本体包括位于中性层上的空心结构，能够在不改变支腿垫板支撑强度的情况下减轻支腿垫板质量，降低劳动强度。但是该专利并没有公开支腿垫板的具体材料，因此需要研究开发新的复合材料替代尼龙材料来制作支腿垫板。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有使用寿命长，成本相对较低，不分层，比强度高，耐冲击性能好，抗老化耐腐蚀，易加工，易回收等优点的复合材料支腿垫板。本专利技术的另一个目的是提供一种复合材料支腿垫板的制作方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种复合材料支腿垫板，由纤维方向为45°/135°的复合板材构成。所述的复合板材为连续纤维增强热塑性复合材料板材，由以下重量份含量的组分制成：连续纤维40～60，热塑性树脂30～51，增容剂6～9，抗氧剂0.3～0.6。所述的连续纤维为无碱玻璃无捻粗纱，线密度为900～1200tex，每束粗纱含单丝1900～2000根，单丝直径为0.13～0.17μm。所述的热塑性树脂为聚丙烯树脂，熔融指数大于50g/10min，拉伸强度大于30Mpa，伸长率小于100％。所述的增容剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或酸酐接枝改性的聚丙烯，例如市售的GP1085，所述的抗氧剂为三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯与四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯按重量比1:1～2:1构成的混合物。复合材料支腿垫板的制作方法，采用以下步骤：(1)按配方将热塑性树脂、增容剂及抗氧剂混合均匀；(2)将步骤(1)得到的混合物加热到150～160℃熔融，再通过挤出机模头对树脂进行淋膜，使薄膜达到均匀连续的状态；(3)将预热的连续纤维和步骤(2)得到薄膜状树脂通过复合单元进行复合形成预浸带，将预浸带按要求的铺层方法安放到板材生产线，180℃～190℃熔融后进行冷压定型，制作得到复合板材。所述的连续纤维通过预浸带生产线的牵引单元平行进行展丝，使纤维展丝均匀平整后进入烘箱，控制温度为180～220℃进行预热。预热的连续纤维和薄膜状树脂在复合单元中的复合辊中通入20℃常温水进行冷却，保证完成复合后的预浸带表面温度为60～70℃，再通过预浸带生产线的压平单元将预浸带压平。将预浸带按照45°/135°分层排列铺放到板材生产线上。熔融时控制辊压压力为2～3MPa，对熔融的预浸带层热压30～40min。所述的冷压定型是指在熔融预浸带上方放置圆柱形模具，使在板材上表面形成圆形凹槽。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术的新型支腿垫板通过将连续纤维增强热塑性树脂预浸带制成连续板材，预浸带层层之间采用45°/135°排列铺层，在承重过程中垫板韧性更加，不会出现分层现象。2、本专利技术的新型支腿垫板可以长期反复使用，其使用寿命长、成本相对较低、耐腐蚀性和抗氧性能佳，易加工、比强度高，耐冲击性能优异，且可回收不污染环境。3、本专利技术提供了一种新型支腿垫板，将热塑性树脂复合材料的使用范围进一步扩大，充分发挥了热塑性树脂复合材料的功能。4、支腿垫板在使用过程中，需要通过工况验证，将垫板的四个角用垫块垫高25mm后，用直径130mm的压块对制品中心施加压力使制品弹性变形到底，制品无开裂；继续加压到800KN后，制品无永久塑性变形方可接受。通常市面上的产品均为短纤或长纤制品，本专利技术采用连续纤维，连续纤维本身的韧性要明显高于短纤和长纤；同时热塑性树脂也具备特定的韧性和强度，相对程度上具有受力后恢复原有状态的特点。另外，纤维增强复合材料吸收冲击能量的方式有纤维断裂、纤维拔出、树脂断裂三种。纤维长度增加，则纤维拔出需要消耗更多的能量，故连续纤维有利于冲击强度的提高；另外纤维端部是裂纹的增长的引发点，连续纤维增强的方式，使纤维端部在结构板材中数量少(几乎没有)，也使冲击强度提高。当板材受冲击力时，冲击能量可以通过热塑性树脂的桥梁作用，迅速沿连续纤维方向进行传递和消耗，使能量可以得到最大程度的分散和消耗，本专利技术采用预浸带45°/135°铺层方式，更有利于冲击能量的分散，使垫板韧性进一步提升，故在使用寿命方面具备一定的优势。成本方面，由于市场通常使用尼龙制品，聚丙烯的原材料价格大幅度低于尼龙，且生产采用连续作业，可生产大幅尺寸规格产品再进行切割提升效率。附图说明图1为复合板材的结构示意图。图中，1-复合板材。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种复合材料支腿垫板，由纤维方向为45°/135°的复合板材构成。其中复合板材1为连续纤维增强热塑性复合材料板材，其结构如图1所示，由以下含量的组分制成：连续纤维为无碱玻璃无捻粗纱。增容剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯的混合物，其中三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的百分数为0.2％，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯的百分数为0.4％。制备方法如下：(1)按上述比例将热塑性树脂、增容剂、抗氧剂混合，通过低速混料机搅拌80～160s混合均匀；(2)将多束连续纤维安放在纱架上，纱架主要用来放置连续纤维卷。它的主要目的是将连续纤维束从纤维卷上平行展开。纺纱架上设有水平转动的锭子，用于放置连续纤维卷，其中连续纤维卷位于纺纱架的内部，锭子支架上设有锭子。为了控制连续纤维从连续纤维卷上展开时的稳定性和张紧力的均匀性，每个水平转动的锭子内部设有阻尼装置，用来控制连续纤维卷在展开连续纤维时的张力的均匀性，保证纤维的平行排列和张力的均匀性。再通过预浸带生产线的牵引单元平行进行展丝，牵引单元中装有张力调节辊位置，上下横纵交错，通过调节张力调节辊，调整纤维的张力。将纤维展丝均匀平整后进入烘箱进行预热，预热温度180～220℃。(3)将步骤(1)得到的混合物加热到150～160℃熔融，再通过挤出机模头对树脂进行淋膜，使薄膜达到均匀连续的状态；挤出机为单螺杆挤出机加热的连续纤维经过挤出机模头。两挤出模头位置上下交错，连续纤维从两挤出模头交错的缝隙中穿过，连续纤维带与其中之一的挤出模头接触并产生一定的张力，使得熔融的高温流体对连续纤维带进行预浸渍，接着纤维带的另一侧与另一挤出模头接触并也产生一定张力对纤维带的另一侧进行预浸渍。挤出机挤出频率设定为34～37HZ。(4)将步骤(2)预热后的连续纤维和步骤(3)得到薄膜状态的树脂通过复合单元进行复合形成预浸带，整个过程需在复合单元中的复合辊中需通入20℃常温水进行冷却，保证完成复合后的预浸带表面温度为60～70℃，通过预浸带生产线的压平单元将预浸带压平。(5)预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料支腿垫板，其特征在于，该支腿垫板由纤维方向为45°/135°的复合板材构成，所述的复合板材为连续纤维增强热塑性复合材料板材，由以下重量份含量的组分制成：连续纤维40～60，热塑性树脂30～51，增容剂6～9，抗氧剂0.3～0.6。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料支腿垫板，其特征在于，该支腿垫板由纤维方向为45°/135°的复合板材构成，所述的复合板材为连续纤维增强热塑性复合材料板材，由以下重量份含量的组分制成：连续纤维40～60，热塑性树脂30～51，增容剂6～9，抗氧剂0.3～0.6。2.根据权利要求1所述的一种复合材料支腿垫板，其特征在于，所述的连续纤维为无碱玻璃无捻粗纱，线密度为900～1200tex，每束粗纱含单丝1900～2000根，单丝直径为0.13～0.17μm。3.根据权利要求1所述的一种复合材料支腿垫板，其特征在于，所述的热塑性树脂为聚丙烯树脂，熔融指数大于50g/10min，拉伸强度大于30Mpa，伸长率小于100％。4.根据权利要求1所述的一种复合材料支腿垫板，其特征在于，所述的增容剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或酸酐接枝改性的聚丙烯相容剂，所述的抗氧剂为三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯与四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯按重量比1:1～2:1构成的混合物。5.如权利要求1-4中任一项所述的复合材料支腿垫板的制作方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)按配方将热塑性树脂、增容剂及抗氧剂混合均匀；(2)将步骤(1)得到的混合物加热到150～160℃熔融...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，张可心，李兰杰，
申请(专利权)人：上海杰事杰新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31