[发明专利]复合材料减震井盖及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料井盖，具体地说，涉及一种碳纤维拉挤夹芯型材格栅骨架结构增强热塑性复合材料减震井盖及其制造方法。

背景技术

复合材料井盖是近几年兴起的一种纤维增强高分子材质的井盖，具有重量轻、耐腐蚀、噪声小、使用寿命长的优点，且无回收价值，可有效杜绝“城市黑洞”的出现。目前，已有大量相关技术涉及到复合材料井盖，如现有技术中的一种钢塑复合井盖及其制备方法，采用钢条网状骨架结构增强PVC树脂，虽然提高了井盖承载力，但是钢与树脂线膨胀系数差异太大结合面容易分层，影响使用寿命，且笨重，车压噪声大，夜晚行车碾压井盖扰民；另一项纤维增强树脂基复合材料井盖，是以网状或筛状玻纤为增强筋分布于井盖内或背面，其玻纤增强筋的结构分布形态不合理，基体为不饱和聚酯，且非高温模压一次成型，遇重载背面容易开裂，影响减震和承载能力，脆性大，抗疲劳效果差，影响使用寿命。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何实现井盖防盗，并提高其承载能力、抗疲劳和消声减震性能，延长井盖的使用寿命。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种复合材料减震井盖，其包括：骨架结构层，以及填充在所述骨架结构层内的热塑性复合材料层；所述骨架结构层具有至少一层，每层骨架结构层为由碳纤维拉挤夹芯型材纵横交错排布形成的格栅，所述复合材料层填充在格栅方格内；所述骨架结构层的两侧分别形成有所述复合材料层；所述复合材料层为织物、用于增强强度的第一短切纤维、用于吸声的第一功能填料增强热塑性复合材料层，所述型材腔内填充发泡材料。

其中，所述型材由大于等于24K的大丝束碳纤维或该大丝束碳纤维与其他纤维混杂增强热固性树脂或热塑性树脂经拉挤或拉缠工艺成型制得，所述型材横截面形状为矩形、梯形、正方形、三角形、“日”字型、“田”字型或“O”字型，所述型材在井盖中间位置排列紧密，在井盖两边排列稀疏，相邻型材的间隔距离为50～250mm。

其中，所述其他纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种；所述热固性树脂为环氧树脂、不饱和聚酯、乙烯基树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或呋喃树脂；所述热塑性树脂为聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、或聚对苯二甲酸丁二酯。

其中，所述型材腔内填充的发泡材料为聚氨酯发泡材料、聚苯乙烯发泡材料、或酚醛发泡材料；且所述发泡材料中填充有用于吸声的第二功能填料、以及用于增强强度的第二短切纤维。

其中，所述第一短切纤维和第二短切纤维分别采用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种；所述织物的组织形态为单轴向、双轴向、多轴向、平纹、斜纹、缎纹或2.5D织物；所述第一短切纤维和第二短切纤维的长度分别为1-5mm。

其中，所述第一功能填料和第二功能填料分别为炼钢炉渣粉、燃煤炉渣粉或高炉渣粉中一种或几种；所述第一功能填料和第二功能填料的目数分别为100-400目。

本发明还提供了一种基于上述任一项复合材料减震井盖的制造方法，其包括以下步骤：

1）向碳纤维拉挤夹芯型材的型腔内灌注含有用于增强强度的第二功能填料、用于吸声的第二短切纤维的发泡材料，使其充分发泡充满型腔固化；

2）向金属模具中喷外脱模剂，铺设织物，将热塑性树脂、助剂、用于吸声的第一功能填料和用于增强强度的第一短切纤维混合充分，按预设厚度铺于织物上，重复操作，达到所述织物/树脂层铺层厚度；

3）打磨掉型材外表面的脱模剂，在步骤2）中铺设好的织物/树脂层上沿纵向或横向间隔平行铺设通长贯通的步骤1）中填充好的型材，铺设1-2层织物包裹型材，进一步在铺设好的型材间沿横向或纵向间隔平行铺设型材，形成格栅骨架结构层；

4）在形成的型材格栅方格内交替铺设织物和预设厚度的热塑性树脂、助剂、用于吸声的第一功能填料和用于增强强度的第一短切纤维混合料，直至与型材达到同一高度；

5）重复步骤3）和4），达到预设的型材格栅骨架结构层数，其中相邻骨架结构层间的通长贯通型材铺设夹角为90°；

6）在步骤5）形成的骨架结构层上交替铺设织物和热塑性树脂、助剂、用于吸声的第一功能填料和用于增强强度的第一短切纤维混合物至所述织物/树脂层铺层厚度；

7）采用一次加热模压成型，固化冷却脱模后，进行打磨修边。

（三）有益效果