一种增强中空塑料模板承重能力的加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种增强中空塑料模板承重能力的加工工艺，涉及塑料模板加工技术领域，具体工艺如下：1）利用纤维素纳米纤维水凝胶制得纤维素基碳纳米纤维粉末；2）加工制得复合纤维；3）对复合纤维进行预处理；4）将纤维素基碳纳米纤维粉末和预处理复合纤维加入到聚丙烯塑料模板的原料中，经混料和熔融共混，挤出成型后并通过真空定型制备得到成品中空塑料模板。本发明专利技术利用预处理复合纤维交连形成复合纤维网并通过纤维素基碳纳米纤维对复合纤维网交连节点处的增强加固，形成结构稳定的复合纤维网，从而增强塑料模板的承重能力，有效的解决了塑料模板因承重能力有限导致其在建筑工程应用中受到限制的技术问题。程应用中受到限制的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种增强中空塑料模板承重能力的加工工艺


[0001]本专利技术属于塑料模板加工
，具体涉及一种增强中空塑料模板承重能力的加工工艺。

技术介绍

[0002]模板工程作为现浇钢筋混凝土的重要施工程序，对于保证施工进度、控制钢筋混凝土结构的施工质量都起到决定性的作用，同时也是工程成本控制的重要考虑因素之一。据统计，模板工程所需费用占总工程费用的30%～35%，因此模板强度的增加和可循环再利用就显得尤为重要，必须采取有效措施来控制工程成本并协调好效益与质量的关系。
[0003]目前，我国建筑行业使用的模板主要有钢模板、木模板、竹模板和塑料模板等。钢模板笨重，搬运困难，生产效率较低；木模板与竹模板产量不足，且造成大量森林被砍伐、生态环境被破坏与资源浪费。塑料模板是一种新兴建筑材料，按材质主要有聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)和聚丙烯(PP)等，其中PC模板弯曲性能好，耐温性高，但由于其生产成本高而限制了PC模板的大量使用，整体来说性价比较低；PVC模板原料价格虽然相对于PC模板来说比较低廉，但是其弯曲性能和耐温性能较差，使用温度范围较窄，不适用于大型建筑物施工场所；而PP作为高性能的通用型塑料，在废塑料回收利用中占有较大的比例，因而具有较高的循环利用价值，且具有自重轻、易脱模、原材料成本低廉、可回收再利用和表面平整光滑、薄厚均匀等优点，在建筑工程中可以节省能耗，降低成本，减小环境污染。但传统 PP 模板因承重能力有限导致其在建筑工程应用中受到一定的限制。
[0004]因此，亟需提供一种全新的中空塑料模板的加工工艺，以增强塑料模板的承重能力，从而提高其使用性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种增强中空塑料模板承重能力的加工工艺。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种增强中空塑料模板承重能力的加工工艺，其特征在于，由以下原料制成：1）将适量的固含量为2-3%的纤维素纳米纤维水凝胶密封于铜管中，浸入到液氮中处理5-10min，然后在-50
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55℃下冷冻干燥70-75h，将得到的纤维素纳米纤维气凝胶放入高温炉中，在空气气氛下，以2-3℃/min的升温速度从室温升温至300-320℃，然后充入氮气，在氮气气氛下，以5-7℃/min的升温速度继续升温至1000-1050℃，在终点温度下保温1-2h，然后缓慢冷却至室温，经机械粉碎制成粉末，得到长度为5-10μm的纤维素基碳纳米纤维粉末；本专利技术中，将纤维素纳米纤维水凝胶经冷冻干燥后进行碳化处理，得到纤维素基碳纳米纤维，经过冷冻干燥处理的纤维素那密封纤维水凝胶以气凝胶形式存在，在低温作用下，水分以汽化的方式去除，可以大大降低单根纤维素纳米纤维之间在干燥过程中接触的几率，防止发生大面积自组装，使得纤维素纳米纤维的原本纳米结构基本得以保持，在经过高温碳
化处理，在高温作用下一些小分子以及非碳物质脱除，碳原子大部分被保留，含有碳碳双键的芳环进一步形成碳网结构，且数量不断增加，从而形成以三维网状碳纳米纤维结构为主的碳化产物；2）将适量的聚乙烯醇和十六烷基三甲基溴化铵溶解到质量分数30-35%的乙醇溶液中，得到聚乙烯醇溶液，其中聚乙烯醇的质量分数为6-8%，十六烷基三甲基溴化铵的质量分数为0.1-0.3%，在70-100r/min搅拌条件下，按照柠檬酸溶液与正硅酸乙酯的质量比为1:1.03-1.08，将柠檬酸溶液逐滴加入到正硅酸乙酯中，继续搅拌6-7h得到硅溶胶，然后将摩尔比为1-3:1的六水氯化镁和六水合硝酸镁溶解到硅溶胶中得到硅镁溶胶，控制反应体系中硅原子与镁原子的摩尔比为3-5:1，然后在70-100r/min搅拌条件下将聚乙烯醇溶液滴加到等质量的硅镁溶胶中，继续搅拌直至得到均一透明的前驱体纺丝液，将前驱体纺丝液进行静电纺丝，得到的纤维在50-55℃下恒温干燥10-15h，然后进行热处理，得到复合纤维；本专利技术中，以强酸型镁盐六水氯化镁和六水合硝酸镁为镁源,硅酸四乙酯为硅源,以水/乙醇为共溶剂,十六烷基三甲基溴化铵为扩孔剂,聚乙烯醇为纺丝助剂,成功合成了可纺性硅镁溶胶前驱体纺丝液，并且通过对纤维进行高温热处理，可以使二氧化硅迁移至纤维表面从而形成内疏外密的分层核壳结构，增大了纤维表面的粗糙度，从而有利于后续的氧化锌微棒在复合纤维表面的原位生长；3）量取等体积的浓度为0.5-0.7mol/L的氯化锌溶液和浓度为5-6mol/L的氢氧化钠溶液，与去离子水进行充分混合，控制氯化锌溶液与去离子水的体积比为1:1.1-1.3，当混合溶液转为无色透明后，按照去离子水质量的2-3%加入十六烷基三甲基溴化铵，经200-300W超声时间4-6min后转移到聚四氟乙烯内胆的反应釜中，将复合纤维置于此溶液中且密封反应釜，于60-70℃下水热反应10-12h，待反应结束后冷却至室温，将产物用去离子水充分洗涤后在60-70℃下烘干10-13h，粉碎后得到长度为30-50μm的预处理复合纤维；本专利技术中，以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，以氯化锌和氢氧化钠为原料，通过低温水热合成法在复合纤维表面均匀生长形成具有纳米片状接枝结构的氧化锌微棒，形成的氧化锌微棒是由大量氧化锌纳米片接枝堆砌形成的，使得氧化锌微棒表面具有大量彼此交叉生长的片状物，复合纤维表面形成的氧化锌微棒通过表面的片状物发生相互之间的片层重叠，使得复合纤维通过氧化锌微棒作为交连节点从而形成连续相的复合纤维网；4）按照重量份计，称取100-150份的聚丙烯、20-30份的三元乙丙橡胶、1-3份由硫磺与过氧化二异丙苯按摩尔比为1:2-4的比例配制而成的交联剂、2-3份的助硫化活性剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、15-20份的滑石粉、0.5-1.5份的硅烷偶联剂，加入到混料机中，以600-800r/min混合8-10min，然后分3-4批次将2-4份纤维素基碳纳米纤维粉末和5-8份预处理复合纤维等质量加入到混料机中，添加的间隔时间为5-8min，持续混合35-40min，将得到的混合物料放入螺杆挤出机中熔融共混，控制单螺杆挤压机料筒一区温度为200-215℃，二区温度为185-190℃，三区温度为190-200℃，四区温度为185-195℃，五区温度为193-198℃，转速控制在80-90r/min，从挤出机口模处挤出板材，并通过真空定型制备得到成品中空塑料模板；本专利技术中，通过将预处理复合纤维引入到聚丙烯塑料模板中，预处理复合纤维通过相互间的交连形成连续相的复合纤维网，可以有效的分散塑料模板受到的承重压力，从而增强塑料模板的承重能力；引入的纤维素基碳纳米纤维以三维网状结构为主，并且由于形成的复合纤维网是通过氧化锌微棒作为交连节点构建而成的，因此在复合纤维网的交连
节点处含有大量的氧化锌微棒，从而使得节点处的表面积远大于复合纤维网的其他部位，使得纤维素基碳纳米纤维更易在交连节点处堆积，并形成网状结构的包覆，可以对交连节点处起到加固作用，提高交连节点处的连接牢固度，从而增强了复合纤维网结构的稳定性，有助于进一步提高塑料模板的承重能力。
[0007]进一步，所述柠檬酸溶液是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强中空塑料模板承重能力的加工工艺，其特征在于，由以下原料制成：1）将适量的纤维素纳米纤维水凝胶密封于铜管中，浸入到液氮中处理5-10min，然后在-50
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55℃下冷冻干燥70-75h，将得到的纤维素纳米纤维气凝胶放入高温炉中，在空气气氛下从室温升温至300-320℃，然后充入氮气，在氮气气氛下继续升温至1000-1050℃，在终点温度下保温1-2h，然后缓慢冷却至室温，经机械粉碎制成粉末，得到纤维素基碳纳米纤维粉末；2）将适量的聚乙烯醇和十六烷基三甲基溴化铵溶解到质量分数30-35%的乙醇溶液中，得到聚乙烯醇溶液，备用，在搅拌条件下将适量的柠檬酸溶液逐滴加入到正硅酸乙酯中，继续搅拌6-7h得到硅溶胶，然后将适量的六水氯化镁和六水合硝酸镁溶解到硅溶胶中得到硅镁溶胶，然后在搅拌条件下将聚乙烯醇溶液滴加到等质量的硅镁溶胶中，继续搅拌直至得到均一透明的前驱体纺丝液，将前驱体纺丝液进行静电纺丝，得到的纤维在50-55℃下恒温干燥10-15h，然后进行热处理，得到复合纤维；3）量取等体积的氯化锌溶液和氢氧化钠溶液，与去离子水进行充分混合，当混合溶液转为无色透明后加入适量的十六烷基三甲基溴化铵，超声处理后转移到聚四氟乙烯内胆的反应釜中，将复合纤维置于此溶液中且密封反应釜，于60-70℃下水热反应10-12h，待反应结束后冷却至室温，将产物用去离子水充分洗涤后烘干，粉碎后得到长度为30-50μm的预处理复合纤维；4）按照重量份计，称取100-150份的聚丙烯、20-30份的三元乙丙橡胶、1-3份的交联剂、2-3份的助硫化活性剂、15-20份的滑石粉、0.5-1.5份的偶联剂，加入到混料机中混合8-10min，然后分批次将2-4份纤维素基碳纳米纤维粉末和5-8份预处理复合纤维加入到混料机中，持续混合35-40min，将得到的混合物料放入螺杆挤出机中熔融共混，从挤出机口模处挤出板材，并通过真空定型制备得到成品中空塑料模板。2.如权利要求1所述的一种增强中空塑料模板承重能力的加工工艺，其特征在于，工艺步骤1）中，所述纤维素纳米纤维水凝胶的固含量为2-3%；所述空气气氛下的升温速度为2-3℃/min；所述氮气气氛下的升温速度为5-7℃/min；所述纤维素基碳纳米纤维粉末的长度为5-10μm。3.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏飞，
申请(专利权)人：界首市晟翔新型建材有限公司，
类型：发明
国别省市：