一种提高强度轻量化硅藻复合板材制造技术

本发明专利技术涉及建材领域，即一种提高强度轻量化硅藻复合板材。由以下质量百分比的原料制成：提纯改性硅藻土20%～35%，聚氯乙烯35%～60%，芳纶短纤维10%～15%，碳化硅8%～12%，邻苯二甲酸二异辛酯1%～3%，硬脂酸锌1%～2%。还加入氯化聚丙撑碳酸脂用量为提纯改性硅藻土和聚氯乙烯之和的8%～12%；硅烷偶联剂用量为芳纶纤维总量的3%。提纯改性硅藻土为圆盘藻硅藻土和直链藻硅藻土组合，其中圆盘藻硅藻土80‑90%，直链藻硅藻土10‑20%。各项指标明显高于国家标准，特别是拉伸屈服应力高达80Mpa。

【技术实现步骤摘要】
一种提高强度轻量化硅藻复合板材
本专利技术涉及建材领域，即一种提高强度轻量化硅藻复合板材。
技术介绍
在现有技术中，复合板材的力学性能,在很大程度上取决于材料的性能、功能性填料的性能以及含量和生产工艺方式等。复合板材的工艺性能、力学性能中的挤压强度和层间剪切强度以及其他方面的物理或化学性能，都主要取决于树脂基体材料，纤维材料，功能性填料，改性剂，纤维的长度、直径，功能性填料的粒径、粒度分布，不同功能性填料的搭配。只有这些材料匹配协调,才能充分发挥整体作用以及各自的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高强度轻量化硅藻复合板材，通过对板材原料确定合理的技术参数，达到满意强度的板材。本专利技术的技术方案是：一种提高强度轻量化硅藻复合板材，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：提纯改性硅藻土20%～35%，聚氯乙烯35%～60%，芳纶短纤维10%～15%，碳化硅8%～12%，邻苯二甲酸二异辛酯1%～3%，硬脂酸锌1%～2%。还加入氯化聚丙撑碳酸脂用量为提纯改性硅藻土和聚氯乙烯之和的8%～12%；硅烷偶联剂用量为芳纶纤维总量的3%。提纯改性硅藻土为圆盘藻硅藻土和直链藻硅藻土组合，其中圆盘藻硅藻土80-90%，直链藻硅藻土10-20%。圆盘藻硅藻土的中部粒径为30-35微米，粒度分布为25～45微米；直链藻硅藻土中部粒径15-20微米，粒度分布为10～25微米；芳纶纤维直径为4-5微米，芳纶纤维长度2～4毫米；碳化硅中部直径7-10微米，粒度分布为5～15微米。优选，提高强度轻量化硅藻复合板材，其特征在于提纯改性硅藻土30%，聚氯乙烯45%，芳纶短纤维12%，碳化硅10%，邻苯二甲酸二异辛酯2%，硬脂酸锌1%。氯化聚丙撑碳酸脂用量为提纯改性硅藻土和聚氯乙烯之和的10%；硅烷偶联剂用量为芳纶纤维总量的3%。提纯改性硅藻土为圆盘藻硅藻土和直链藻硅藻土组合，其中圆盘藻硅藻土80%，直链藻硅藻土20%，圆盘藻硅藻土的中部粒径为35微米，粒度分布为30～45微米；直链藻硅藻土中部粒径15微米，粒度分布为10～20微米；芳纶纤维直径为4微米，芳纶纤维长度2～4毫米；碳化硅中部直径7微米，粒度分布为5～10微米。提高强度轻量化硅藻复合板材制作方法:将聚氯乙烯粉、硅藻土、碳化硅粉、氯化聚丙撑碳酸脂粉、芳纶纤维及助剂放入无死角高速搅拌机搅拌15分钟，由封闭管道输送到挤塑机料桶内，加入料斗后，由料斗顺利地落到螺杆上，被螺杆螺纹咬住，随着螺杆得旋转，物料被螺纹强制送进加热桶，材料熔融后被挤压成板材。方解：硅藻土（低密度孔结构，0.23-0.38g/cm3）、聚氯乙烯树脂、芳纶纤维（高强度纤维）、碳化硅（高强度低密度）、氯化聚丙撑碳酸脂等材料制作轻量化高强度复合板材。它是用氯化聚丙撑碳酸脂对液（聚氯乙烯液／固（硅藻土、碳化硅）固界面搭桥，用硅烷偶联剂改性芳纶纤维界面搭桥复合制作板材。硅藻土不同的结构、藻型、粒径、粒度分布，碳化硅粒径以及粒度分布，芳纶纤维的直径、长度对复合板材机械力学性能和界面微观结构都有不同的影响。本专利技术主要是由基体树脂（聚氯乙烯）和增强纤维(芳纶纤维)以及功能性填充（硅藻土、碳化硅），还有氯化聚丙撑碳酸脂界面搭桥材料组成,纤维和功能性填料及界面搭桥材料，通过树脂基体形成一个整体,增强材料起主要承载作用,树脂起着传递载荷和均衡载荷的作用，增强纤维在复合材料里起到承载连结抗拉伸、冲击、断裂强度，功能性填料（硅藻土、碳化硅）在板材内降低密度和增强板材骨架功能。聚氯乙烯是一种比较脆的树脂材料当加入碳化硅后复合板材的断裂强度大幅度的提高。氯化聚丙撑碳酸脂与聚氯乙烯都是氯系高分子材料，其具有一定的浸润性、相容性，氯化聚丙撑碳酸脂分子结构内同时还具有亲水基团羟基，对硅藻土上的亲水基团—硅羟基表面具有良好的浸润性和粘结性。本专利技术在以氯化聚丙撑碳酸脂与聚氯乙烯和硅藻土的亲和性进而提高其复合板材的力学性能。复合板材添加氯化聚丙撑碳酸脂改性可以提高硅藻土与聚氯乙烯树脂基体界面结合力。硅藻土经氯化聚丙撑碳酸脂改性可以明显提高其在聚氯乙烯基体中的分散性。对硅藻土增强聚氯乙烯树脂复合材料通过熔融挤压，部分聚氯乙烯树脂可以进入硅藻土的微孔中的大孔（硅藻土孔隙分为大、中、小）。在复合板材受到外力作用下产生微裂纹，微裂纹扩展时需要将聚氯乙烯树脂基体从硅藻土微孔中拔出来，此过程中不可避免地消耗部分外力，从而增强聚氯乙烯树脂复合材料的机械力学性能。以圆盘藻硅藻土和直链藻硅藻土简单混合填料填充的聚氯乙烯材料的拉伸，冲击强度的实测值明显大于按组平均效应的计算值。说明圆盘藻硅藻土和直链藻硅藻土简单混合填料填充时因填料颗粒粒度和形状的配合产生了堆砌增强效应，使材料力学性能表现出很好的复合效应。其机理是两种填料混合前后相对整体体积发生了变化。采用硅烷偶联剂对芳纶进行表面处理，使纤维与聚氯乙烯基体间形成偶联剂桥联和缠结，获得较好的界面过渡区，改善了界面结构，消除了应力突变，使复合材料的横向抗拉强度明显提高，耐高温性有所增加。实验结果表明：圆盘藻硅藻土和直链藻硅藻土的比例在85%—15%区间选择。圆盘藻硅藻土的最佳粒径为30微米，最佳粒度分布为25—45微米。直链藻硅藻土最佳粒径15微米，最佳粒度分布为10—25微米，。芳纶纤维最佳直径为5微米，芳纶纤维长度区间：2毫米—4毫米。碳化硅选择最佳直径为10微米，最佳粒度分布为5米—15米。聚氯乙烯是一种比较脆的树脂材料，加入碳化硅后复合板材的断裂强度大幅度的提高。聚氯乙烯掺量不宜超过的60%，否则会严重影响硅藻土、碳化硅在聚氯乙烯树脂的分散性，从而影响复合板材的力学性能。氯化聚丙撑碳酸酯(CPPC)是聚丙撑碳酸酯（PPC）在60℃条件下通入氯气得到的（附着力、柔韧性好），氯化聚丙撑碳酸脂与聚氯乙烯都是氯系高分子材料，其具有一定的浸润性、相容性，氯化聚丙撑碳酸脂分子结构内同时还具有亲水基团羟基，对硅藻土上的亲水基团—硅羟基表面具有良好的浸润性和粘结性。本专利技术在以氯化聚丙撑碳酸脂与聚氯乙烯和硅藻土的亲和性进而提高其复合板材的力学性能。是一种提高强度轻量化硅藻复合板材的创新。复合板材添加氯化聚丙撑碳酸脂改性可以提高硅藻土与聚氯乙烯树脂基体界面结合力。硅藻土经氯化聚丙撑碳酸脂改性可以明显提高其在聚氯乙烯基体中的分散性。界面微观结构表明：当聚氯乙烯为60%，硅藻土为30%、氯化聚丙撑碳酸脂为聚氯乙烯和硅藻土之合的10%、碳化硅8%，芳纶纤维12%时，硅藻复合板材的拉伸强度提高了65%，冲击强度提高了53.3%，断裂伸长率提高了50.0%。对硅藻土增强聚氯乙烯树脂复合材料通过熔融挤压，部分聚氯乙烯树脂可以进入硅藻土的微孔中的大孔（硅藻土孔隙分为大、中、小）。在复合板材受到外力作用下产生微裂纹，微裂纹扩展时需要将聚氯乙烯树脂基体从硅藻土微孔中拔出来，此过程中不可避免地消耗部分外力，从而增强聚氯乙烯树脂复合材料的机械力学性能各种材料性能说明如下：一、硅藻土：硅藻土中的硅藻有许多不同的形状，如圆盘状、针状、筒状、羽状等。堆积密度为0.23-0.38g/cm3（提纯后的高纯度硅藻土）莫氏硬度为1~1.5（硅藻骨骼微粒为4.5-5mm），孔隙率达80-90%，能吸收其本身重量1.5-4倍的水，是热、电、声的不良导体，熔点1650-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高强度轻量化硅藻复合板材，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：提纯改性硅藻土20%～35%，聚氯乙烯35%～60%，芳纶短纤维10%～15%，碳化硅8%～12%，邻苯二甲酸二异辛酯1%～3%，硬脂酸锌1%～2%；还加入氯化聚丙撑碳酸脂用量为提纯改性硅藻土和聚氯乙烯之和的8%～12%；硅烷偶联剂用量为芳纶纤维总量的3%；提纯改性硅藻土为圆盘藻硅藻土和直链藻硅藻土组合，其中圆盘藻硅藻土80‑90%，直链藻硅藻土10‑20%；圆盘藻硅藻土的中部粒径为 30‑35微米，粒度分布为25～45微米；直链藻硅藻土中部粒径15‑20微米，粒度分布为10～25微米；芳纶纤维直径为4‑5微米，芳纶纤维长度2～4毫米；碳化硅中部直径7‑10微米，粒度分布为5～15微米。

【技术特征摘要】
1.一种提高强度轻量化硅藻复合板材，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：提纯改性硅藻土20%～35%，聚氯乙烯35%～60%，芳纶短纤维10%～15%，碳化硅8%～12%，邻苯二甲酸二异辛酯1%～3%，硬脂酸锌1%～2%；还加入氯化聚丙撑碳酸脂用量为提纯改性硅藻土和聚氯乙烯之和的8%～12%；硅烷偶联剂用量为芳纶纤维总量的3%；提纯改性硅藻土为圆盘藻硅藻土和直链藻硅藻土组合，其中圆盘藻硅藻土80-90%，直链藻硅藻土10-20%；圆盘藻硅藻土的中部粒径为30-35微米，粒度分布为25～45微米；直链藻硅藻土中部粒径15-20微米，粒度分布为10～25微米；芳纶纤维直径为4-5微米，芳纶纤维长度2～4毫米；碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁广祥，孙金宝，
申请(专利权)人：吉林法德龙硅藻土新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22