一种海洋运输集装箱用复合材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种海洋运输集装箱用复合材料、制备方法及其应用，包括以下材料：PAN原丝、尼龙和玻纤，所述其中PAN原丝和尼龙和玻纤的比例为3:2。本发明专利技术所述的一种海洋运输集装箱用复合材料、制备方法及其应用，本方法工艺简单、可操作性强，能有效保证复合材料的成型质量及尺寸精度控制要求，在对碳纤维的制备时，可以防止其因为起毛丝而导致出现精度不良的现象，对其上浆处理后能很好的改良碳纤维的表面性质，上浆后，碳丝的表面形成一层皮膜，使得碳丝的集束性好，耐磨性提高，深加工中的起毛现象减少，并且碳纤维的吸水性会变小，开纤扩幅容易，稳定性更好，并能改善复合材料中的接触面性质，提高材料的整体强度。提高材料的整体强度。提高材料的整体强度。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋运输集装箱用复合材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及复合材料的制备领域，特别涉及一种海洋运输集装箱用复合材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]集装箱又称货箱，是能装载包装或无包装货进行运输，并便于用机械设备进行装卸搬运的一种组成工具，集装箱多用钢、铅等金属制成，也有用玻璃纤维或高强塑料为材料制作的，其按结构分，有封闭式集装箱、开敞式集装箱和折叠式集装箱等，作为现代化的运输工具，在国际贸易和世界经济中发挥了重要的作用，其最大的成功在于其产品的标准化以及由此建立的一整套运输体系，能够让一个载重几十吨的庞然大物实现标准化，并且以此为基础逐步实现全球范围内的船舶、港口、航线、公路、中转站、桥梁、隧道、多式联运相配套的物流系统。
[0003]运用在海洋工程的集装箱，在其运输时会遇到的问题有受海水腐蚀和海浪拍打的问题，以此会大大影响其使用寿命，同时还会影响其内部物件的安全性能，现有的集装箱制备用材料大多为钢、铅等金属制成，其性能有限，不能很好的进行海洋工程的工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种海洋运输集装箱用复合材料、制备方法及其应用，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种海洋运输集装箱用复合材料，包括以下材料：PAN原丝、尼龙和玻纤，所述其中PAN原丝和尼龙和玻纤的比例为3:2。
[0007]一种海洋运输集装箱用复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：<br/>[0008]S1：退丝处理：准备PAN原丝，对其进行退丝处理，退丝后从退丝区出来的PAN原丝经集线板一束束的进入卧式干燥炉进行充分的干燥处理，干燥处理完毕后将其导入预氧化炉后续的反应；
[0009]S2：预氧化处理：PAN原丝经过预氧化过程由线型分子链转化为耐热的梯型结构，此过程中会发生环化、氧化和脱氢反应，其原先的o键为主的直链结构形成大量的离域T电子，形成生色的共辄结构，使得原丝由洁白色逐步变深，颜色由白色
‑
淡黄色
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米黄色
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浅棕色
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棕色
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黑色，此过程中PAN原丝发生化学反应脱去大量小分子，发生结构变化，此时即可施加一定的牵伸力保证丝的结构不发生解取向，保证预氧丝的强度，其中预氧化过程的温度在200℃
‑
300℃之间，在240℃左右时，氧含量迅速上升，发生化学反应，此过程中需要保证炉膛内温度保持均匀，并接入循环空气带走反应中产生的小分子等杂质及反应热，保证预氧化能连续进行，预氧化过程反应时间需维持在80
‑
100min；
[0010]S3：碳化处理：将预氧化处理完毕后的PAN原丝导入至低温炭化炉，低温炭化炉温度在300℃
‑
800℃之间，分为三个温度区间，逐步对预氧丝在隔绝空气的条件下进行碳化反
应，形成初级的乱层石墨结构，在预氧化中，预氧丝发生热解和缩聚反应，会产生大量的废气和焦油，应通过排气口及时排出保证生产稳定，高温碳化温度在1000℃
‑
1600℃，此过程中预氧丝发生进一步的反应，形成乱层石墨结构，并脱出一些小分子，在碳化过程中发生分子结构的转变，给予其一定的牵伸力，
[0011]S4：水洗处理：水洗过程用浸渍法对碳化处理后的碳丝进行清洗，将碳丝表面的电解液等杂质清洗掉，在水洗中水温设定在50℃，之后在加以100℃左右的干燥过程，对其进行上浆处理，去除其毛丝，上浆过程采用浸渍的方法，使每根碳纤维的单丝上附着一层上浆剂，干燥后在碳丝上形成一层薄薄的皮层，完成上浆，然后收丝即可得到成品的碳纤维；
[0012]S5：准备尼龙和玻纤，并对其进行处理：将其统一置于熔化炉内对其进行融化处理，融化完毕后将其导入高速混合机内进行高速混合搅拌，搅拌过程中对其添加固化剂和添加剂；
[0013]S6：对尼龙和玻纤的混合物与制备好的碳纤维进行铺层处理：将碳纤维视为轴向纤维，将尼龙和玻纤的混合物视为径向纤维，其层数比为3:2；
[0014]S7：热缩工艺：采用热缩工艺对龙和玻纤的混合物与碳纤维形成的复合材料进行压实，先将其进行软化，当达到收缩温度的同时就会出现收缩变形的现象，并且口径发生缩小并被压实，以此完成复合材料的制备。
[0015]优选的，所述退丝区中要注意PAN原丝走完后，新丝与旧丝的连接，用耐热纤维把两丝连接在一起。
[0016]优选的，所述预氧化处理时为保证碳纤维生产效率，生产车间需要采用三台预氧化炉同时对PAN原丝进行预氧化，使得PAN原丝有足够的预氧化反应时间，并且能连续不断的走丝。
[0017]优选的，所述为保证碳纤维结构的取向度，还需对碳纤维的表面进行处理，使用阳极电极氧化法，用脉冲通电的方法进行表面处理，使得碳纤维表面发生刻蚀和生产含氧官能团，表面处理中通10V左右的电压，形成25A左右的电流，采用碳酸氢铵中性电解质进行表面处理。
[0018]优选的，所述上浆过程中要保证碳纤维表面附着的上浆剂均匀，没有死区和富集区，保证上浆均匀，上浆后，对其进行180℃的干燥。
[0019]优选的，所述进行热缩工艺时，在压紧预浸料叠层的同时需要消除固化热缩管和预浸料叠层之间中的吸胶材料，使得造成热缩工艺用的热缩管和预浸料叠层能紧密相接，同时要保证热缩管内壁和外壁效果相同，在进行吸胶工序的同时，还要达到压实的目的。
[0020]一种海洋运输集装箱用复合材料的应用，所述制备出的复合材料应用于海洋运输集装箱的绑扎件，用于绑扎在集装箱的外部。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0022]1、本方法工艺简单、可操作性强，能有效保证复合材料的成型质量及尺寸精度控制要求，其弯曲刚度与不锈钢相当，弯曲强度为不锈钢的3倍以上，结构质量仅为不锈钢的50％，使得其整体质量较轻，通过后续对碳纤维复合材料的铺层、热压罐固化工艺，使得正面的材料能保证在固化后表面光滑，无皱折，能更好的提高后续海洋运输集装箱的质量，在对碳纤维的制备时，可以防止其因为起毛丝而导致出现精度不良的现象，对其上浆处理后能很好的改良碳纤维的表面性质，上浆后，碳丝的表面形成一层皮膜，使得碳丝的集束性
好，耐磨性提高，深加工中的起毛现象减少，并且碳纤维的吸水性会变小，开纤扩幅容易，稳定性更好，并能改善复合材料中的接触面性质，提高材料的整体强度。
附图说明
[0023]图1是本专利技术基于复合材料制备出的绑扎件的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术绑扎件应用海洋运输集装箱上的结构示意图。
[0025]图中：1、绑扎件；2、集装箱。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋运输集装箱用复合材料，其特征在于：包括以下材料：PAN原丝、尼龙和玻纤，所述其中PAN原丝和尼龙和玻纤的比例为3:2。2.一种海洋运输集装箱用复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：S1：退丝处理：准备PAN原丝，对其进行退丝处理，退丝后从退丝区出来的PAN原丝经集线板一束束的进入卧式干燥炉进行充分的干燥处理，干燥处理完毕后将其导入预氧化炉后续的反应；S2：预氧化处理：PAN原丝经过预氧化过程由线型分子链转化为耐热的梯型结构，此过程中会发生环化、氧化和脱氢反应，其原先的o键为主的直链结构形成大量的离域T电子，形成生色的共辄结构，使得原丝由洁白色逐步变深，颜色由白色
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黑色，此过程中PAN原丝发生化学反应脱去大量小分子，发生结构变化，此时即可施加一定的牵伸力保证丝的结构不发生解取向，保证预氧丝的强度，其中预氧化过程的温度在200℃
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300℃之间，在240℃左右时，氧含量迅速上升，发生化学反应，此过程中需要保证炉膛内温度保持均匀，并接入循环空气带走反应中产生的小分子等杂质及反应热，保证预氧化能连续进行，预氧化过程反应时间需维持在80
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100min；S3：碳化处理：将预氧化处理完毕后的PAN原丝导入至低温炭化炉，低温炭化炉温度在300℃
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800℃之间，分为三个温度区间，逐步对预氧丝在隔绝空气的条件下进行碳化反应，形成初级的乱层石墨结构，在预氧化中，预氧丝发生热解和缩聚反应，会产生大量的废气和焦油，应通过排气口及时排出保证生产稳定，高温碳化温度在1000℃
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1600℃，此过程中预氧丝发生进一步的反应，形成乱层石墨结构，并脱出一些小分子，在碳化过程中发生分子结构的转变，给予其一定的牵伸力，S4：水洗处理：水洗过程用浸渍法对碳化处理后的碳丝进行清洗，将碳丝表面的电解液等杂质清洗掉，在水洗中水温设定在50℃，之后在加以100℃左右的干燥过程，对其进行上浆处理，去除其毛丝，上浆过程采用浸渍的方法，使每根碳纤维的单丝上附...

【专利技术属性】
技术研发人员：李少华，谭佃龙，唐宁，咸延英，
申请(专利权)人：江苏集萃碳纤维及复合材料应用技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：