CN103289186A - 一种模内成型模板及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模内成型模板，由包括以下重量份数的组分制成：预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网20-40份，玻璃纤维增强聚丙烯材料40-80份。本发明还公开了该模内成型模板的制备方法及用途。本发明采用预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网增强塑料模板，在模内注塑成型，确保聚丙烯基体充分包裹玻璃纤维网，比现有塑料模板的抗拉强度、硬度、刚性高，在浇筑过程中不易变形、破损，具有成本低、重量轻、力学性能好、使用寿命长的特点。

Description

一种模内成型模板及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及建筑模板技术领域，尤其涉及一种模内成型模板及其制备方法和用途。

背景技术

目前在建筑施工过程中采用的建筑模板多数为木模板和钢模板，但两者均为不可再生资源。木模板重量轻、幅面宽、拼缝少，但其强度相对较低，不防水，易霉变腐烂，重复使用次数少，大量消耗绿色资源，且木模板使用时需刷脱模剂，较为麻烦。而钢模板虽然坚固，重复次数多，但成本高、重量大、幅面窄、拼缝多，施工运输不方便，易生锈，需要进行防腐处理，后期维护费用高。因此现在木模板和钢模板已逐步被塑料制成的模板所替代。塑料模板重量轻，可重复使用次数多，但市面上普通的塑料模板强度、硬度、刚性不够，在浇筑过程中易变形、易破损、易老化，需要用加密木方等方法才能达到施工要求。

目前对塑料模板增强研究较多的是采用玻璃纤维对塑料基材进行增强。中国专利CN201902013U公开了一种塑料建筑模板，从上到下依次为PP塑料表层、玻璃纤维网层、PP塑料芯层、玻璃纤维网层、PP塑料表层，各层通过流延方式形成的流延层互相粘连复合为一体。该产品由于增加了2层玻璃纤维网，提高了模板的抗击强度和承受力，但该产品层数太多，加工工艺复杂，仅仅靠流延层来互相粘结，各层之间的粘结力不够，容易分层，尺寸稳定性差。

中国专利CN1127539C公开了一种云母和玻纤毡增强的聚丙烯复合材料及该材料的制备方法和在混凝土浇注建筑模板上的应用，以聚丙烯为基体，以经过表面浸润处理的连续玻璃纤维毡或者长玻璃纤维毡为增强材料，以经过表面处理的云母为填料，马来酸酐接枝聚丙烯为界面相容剂，制备一种新型的高刚性聚丙烯复合材料。该材料通过模压成型工艺可制成大型混凝土浇注模板，模板的刚性和尺寸稳定性可以满足使用要求。但模压成型步骤较多，生产工艺复杂，效率较差，产品的尺寸精度不高，模压的工作面光滑度较差，影响到混凝土的脱模效果。

中国专利CN201007083Y公开了一种注塑成型的建筑模板，由玻璃纤维增强塑料注射而成，该模板包括一工作面及位于工作面背面的加强筋板。由于采用注塑方法成型，生产效率较高，成本较低，通过加强筋增强后强度较好，该方法虽然较普通塑料直接注塑的产品强度有所增加，但玻璃纤维增强塑料的注塑过程中由于产品中间没有任何骨架做支撑，力学强度无法进一步提高。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种直接在模内注塑成型并且力学强度高的玻璃纤维增强塑料模板及其制备方法和用途。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种模内成型模板，由包括以下重量份数的组分制成：

预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网     20-40份，

玻璃纤维增强聚丙烯材料         40-80份。

较佳地，所述预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网为多层连续长玻璃纤维网增强聚丙烯预浸带，每层厚度为0.2-0.4mm，玻璃纤维含量占整体重量的30-50%。

较佳地，所述玻璃纤维增强聚丙烯材料由包括以下重量份数的组分制成：

聚丙烯                  30-65份，

玻璃纤维                25-45份，

相容剂                  7-10份，

偶联剂                  2-3份，

抗氧剂                  0.5-1份，

光稳剂                  0.5-1份。

较佳地，所述玻璃纤维为长玻璃纤维，玻纤直径为15-25μm，玻纤长度为5-35mm；

较佳地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；

较佳地，所述偶联剂为硅烷偶联剂；

较佳地，所述抗氧剂由主抗氧剂和辅抗氧剂组成，所述主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种，所述辅抗氧剂选自亚磷酸盐或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种；

较佳地，所述光稳剂为受阻胺类光稳定剂。

较佳地，所述玻璃纤维优选玻纤直径为18-20μm，玻纤长度为10-15mm；

较佳地，所述主抗氧剂优选抗氧剂1010，所述辅抗氧剂优选抗氧剂618或抗氧剂168中的一种或两种；

较佳地，所述光稳剂优选光稳定剂3346和光稳定剂3853S按重量比1:1复配得到的光稳定剂。

一种模内成型模板的制备方法，运用模内注塑成型技术，将预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网放入模具模腔内，然后合模注射入玻璃纤维增强聚丙烯材料，经过保压和冷却过程后，形成以玻璃纤维网和长玻璃纤维为增强材料, 以偶联剂改性聚丙烯为基体的模板。

较佳地，该模内成型模板的制备方法具体包括以下步骤：

（1）将预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网切割至产品外形尺寸，在烘箱中加热10-20分钟；

（2）将加热后的预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网放入注塑模具模腔内并贴住模腔，注塑模具模腔上设置排气块，开启负压抽真空，使预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网紧贴在模具上固定；

（3）注射入玻璃纤维增强聚丙烯材料：预先将玻璃玻纤25-45份、偶联剂2-3份加入高混锅搅拌3-5分钟，再加入聚丙烯30-65份、相容剂7-10份、抗氧剂0.5-1份、光稳剂0.5-1份，继续搅拌5-10分钟，将混合均匀的物料加入注塑机，合模注射入模具，经过保压和冷却过程后开模顶出，得到模板成品。

较佳地，所述步骤（2）注塑模具的模腔上均匀分布6-18个排气块，排气块的间距为30-60mm，每个排气块的规格为50mm×100mm的长方体；

所述排气块上均匀分布深0.04mm、宽10mm的若干排气槽，排气槽的间距为10-20mm。

较佳地，所述步骤（1）中烘箱温度为75-85℃，优选80℃；

较佳地，所述步骤（2）中负压抽真空的真空度为-0.2MPa至-0.8MPa；

较佳地，所述步骤（3）中注塑温度为200-235℃，注塑压力为60-130MPa，注塑速度为30-90V，注塑时间为18-25S，保压速度为20-45V，保压压力为55-85MPa，保压时间为1-2S。

本发明还包括一种模内成型模板在建筑领域作为浇筑混凝土的建筑模板的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的模内成型模板，是直接在模内注塑成型的玻璃纤维增强塑料模板，密度比钢模板小，同体积重量轻，施工效率高。

2、本发明的模内成型模板可以重复使用，与木模板和钢模板相比，可以回收利用。

3、本发明采用预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网增强塑料模板，比现有塑料模板的抗拉强度、硬度、刚性高，在浇筑过程中不易变形、破损，具有成本低、重量轻、力学性能好、使用寿命长的特点。

4、本发明采用预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网增强塑料模板，在模内注塑成型，确保聚丙烯基体充分包裹玻璃纤维网。

5、本发明采用多层连续长玻璃纤维网，模内注塑成型“柔中带钢”的模板，提高抗拉强度。

6、本发明采用模内成型技术，通过在注塑模具的模腔上设置排气块，开设抽真空的排气槽，在放入预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网时，通过排气槽抽真空让预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网紧贴在模具上，从而避免了玻璃纤维网在注塑过程中发生偏移，使玻璃纤维网作为骨架能够均匀分布在产品面上，且排气槽的深度为0.04mm，因为气体分子直径小于0.04且高分子大于0.04，故可以顺利排出气体并不会造成堵塞，将热塑性塑料在高温高压下分解产生的气态杂质排出，从而使产品的综合性能得到提高。

7、本发明通过反复试验，确定了模内成型技术的技术工艺，具体包括，注塑模具的模腔上排气块的设置，排气槽尺寸的选择，玻璃纤维的长度，注塑时的加工温度，注塑压力，保压时间等，做到使预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网能够较好的固定在模腔上，且注塑过程中不发生位移，在注塑温度和压力下能够与玻璃纤维增强聚丙烯材料完全融合为一体。

附图说明

图1为预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网定位的示意图；

图2为模板注射成型的示意图；

图3为开模顶出模板成品的示意图；

图4为模板成品工作面的结构示意图；

图5为排气块在模具上的位置示意图；

图6为图5的右视图；

图7为排气块的结构示意图。

其中：1为凹模，2为预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网，3为凸模，4为模具模腔，5为注塑机机头，6为顶杆，7为玻璃纤维增强聚丙烯材料注塑板，8为模板成品；11为排气槽，12为中空排气室，13为抽真空接口，14为注塑模具，15为排气块的紧定螺钉，16为排气块。

具体实施方式

下面结合各实施例详细描述本发明。

实施例1

注塑模板用于建筑施工工程中浇筑混凝土，模板的工作面为平面，背部设有加强筋。

预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网使用辽宁杰事杰新材料有限公司生产的表面预浸聚丙烯的多层纤维纤维网，厚度为0.4mm，玻璃纤维含量为整体重量的30%。

制备过程如下，参见图1-3所示的模板成型过程：

（1）将表面预浸聚丙烯的多层纤维纤维网2切割至模板外形尺寸，在烘箱中加热10分钟，烘箱温度为75℃；

（2）模板模具包括凹模1和凸模3，将加热后的表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网2放入凹模1内，紧贴住注塑模具的模腔4，模腔上均匀分布有排气块，当表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网2贴住凹模1的模腔4时，开启负压抽真空，使表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网2紧贴凹模1固定，负压抽真空的真空度为-0.2MPa；

（3）将凹模1与凸模3合模，通过注塑机机头5注射入玻璃纤维增强聚丙烯材料：预先将玻璃纤维 25份、偶联剂2份加入高混锅搅拌3分钟，再加入聚丙烯30份、相容剂7份、抗氧剂0.5份，光稳定剂0.5份继续搅拌5分钟。玻璃纤维直径为15μm，玻纤长度为12mm；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；偶联剂为硅烷偶联剂；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂618按重量比2:1组成；光稳剂为受阻胺类光稳定剂。

加工时，将事先按照上述配方搅拌均匀的物料加入注塑机，凹模1与凸模3合模，通过机头5将物料注射入模具，聚丙烯基体充分包裹玻璃纤维网2，得到玻璃纤维增强聚丙烯材料注塑板7与玻璃纤维网2紧密结合的模板，经过保压和冷却过程后开模、顶杆6顶出得到模板成品8。注塑温度为200-235℃，注塑压力为60MPa，注塑速度为90V，注塑时间为25S，保压速度为45V，保压压力为55MPa，保压时间为1S。

根据放置的预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网的层数控制预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网与玻璃纤维增强聚丙烯材料的重量比，本实施例中，控制预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网的重量份为20份，玻璃纤维增强聚丙烯材料的重量份为40份。

该模板成品8包括紧密结合的玻璃纤维增强聚丙烯材料注塑板7和预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网2，如图4所示，模板的工作面贴附预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网2，能够有效提高模板整体的强度、硬度和刚性。

本实施例中，如图5、6所示，注塑模具（凹模）14的模腔上均匀分布有6个排气块16，排气块16通过紧定螺钉15固定在模具14上，排气块之间的间距为60mm，每个排气块规格为50mm×100mm的长方体。排气块16上均匀分布着深0.04mm、宽10mm的多个排气槽11，排气槽11之间间距为10mm，见图7。在排气块16内部设置中空排气室12，中空排气室12联通排气槽11，中空排气室12上设有抽真空接口13，通过抽真空接口13进行抽真空可排出模腔内的气体。

实施例2

注塑模具中产品的工作面为平面，背部没有加强筋，产品加工出来为长方体平板。模板用于建筑施工工程中浇筑混凝土。

表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网使用辽宁杰事杰新材料有限公司生产的表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网，厚度为0.2mm，玻璃纤维含量为整体重量的50%。

（1）将表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网切割至产品外形尺寸，在烘箱中加热20分钟，烘箱温度为80℃；

（2）将加热后的表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网放入模腔内，紧贴住注塑模具的模腔，模腔上均匀分布有排气块，当表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网贴住模腔时，开启负压抽真空，使表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网紧贴在模具上固定，负压抽真空的真空度为-0.8MPa；

（3）注射入玻璃纤维增强聚丙烯材料：预先将玻璃纤维 45份、偶联剂3份加入高混锅搅拌5分钟，再加入聚丙烯65份、相容剂10份、抗氧剂1份，光稳定剂1份继续搅拌5分钟。所述玻璃纤维直径为18μm，玻纤长度为35mm；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；偶联剂为硅烷偶联剂；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比2.5:1组成；光稳剂为光稳定剂3346和光稳定剂3853S按重量比1:1复配得到。

加工时，将事先按照上述配方搅拌均匀的物料加入注塑机，合模注射入模具，经过保压和冷却过程后开模顶出，得到模板成品。注塑温度为200-235℃，注塑压力为130MPa，注塑速度为30V，注塑时间为18S，保压速度为20V，保压压力为85MPa，保压时间为2S。

根据放置的预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网的层数控制预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网与玻璃纤维增强聚丙烯材料的重量比，本实施例中，控制预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网的重量份为20份，玻璃纤维增强聚丙烯材料的重量份为80份。

其中，注塑模具的模腔上均匀分布18个排气块，排气块之间的间距为30mm，每个排气块规格为50mm×100mm的长方体，排气块上均匀分布着深0.04mm、宽10mm的排气槽，每个排气槽之间间距为15mm。

实施例3

注塑模具中产品的正面为圆弧形，背部没有加强筋，模板用于建筑施工工程中浇筑混凝土。

表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网使用辽宁杰事杰新材料有限公司生产的表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网，厚度为0.3mm，玻璃纤维含量为整体重量的50%。

（1）将表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网切割至产品外形尺寸，在烘箱中加热15分钟，烘箱温度为85℃；

（2）将加热后的表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网放入模腔内，紧贴住注塑模具的模腔，模腔上均匀分布有排气块，当表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网贴住模腔时，开启负压抽真空，使表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网紧贴在模具上固定，负压抽真空的真空度为-0.6MPa；

（3）注射入玻璃纤维增强聚丙烯材料：预先将玻璃纤维 35份、偶联剂2.5份加入高混锅搅拌5分钟，再加入聚丙烯45份、相容剂8.5份、抗氧剂0.8份，光稳定剂0.7份继续搅拌8分钟。所述玻璃纤维直径为25μm，玻纤长度为5mm；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；偶联剂为硅烷偶联剂；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂618按重量比1:1组成；光稳剂为光稳定剂3346和光稳定剂3853S按重量比1:1复配得到。

加工时，将事先按照上述配方搅拌均匀的料加入注塑机，合模注射入模具，经过保压和冷却过程后开模顶出，得到模板成品。注塑温度为200-235℃，注塑压力为120MPa，注塑速度为60V，注塑时间为20S，保压速度为30V，保压压力为75MPa，保压时间为2S。

根据放置的预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网的层数控制预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网与玻璃纤维增强聚丙烯材料的重量比，本实施例中，控制预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网的重量份为40份，玻璃纤维增强聚丙烯材料的重量份为80份。

其中，所述注塑模具的模腔上均匀分布12个排气块，排气块之间的间距为45mm，每个排气块规格为50mm×100mm的长方体，排气块上均匀分布着深0.04mm、宽10mm的排气槽，每个排气槽之间间距为20mm。

实施例4

注塑模具中产品的正面为圆弧形，背部没有加强筋，所述模板用于建筑施工工程中浇筑混凝土。

表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网使用辽宁杰事杰新材料有限公司生产的表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网，厚度为0.2mm，玻璃纤维含量为整体重量的40%。

（1）将表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网切割至产品外形尺寸，在烘箱中加热15分钟，烘箱温度为85℃；

（2）将加热后的表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网放入模腔内，紧贴住注塑模具的模腔，模腔上均匀分布有排气块，当表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网贴住模腔时，开启负压抽真空，使表面预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网紧贴在模具上固定，负压抽真空的真空度为-0.6MPa；

（3）注射入玻璃纤维增强聚丙烯材料：预先将玻璃纤维 37份、偶联剂2.2份加入高混锅搅拌5分钟，再加入聚丙烯53份、相容剂8份、抗氧剂0.6份，光稳定剂0.8份继续搅拌10分钟。所述玻璃纤维直径为20μm，玻纤长度为15mm；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；偶联剂为硅烷偶联剂；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂618按重量比2:1组成；光稳剂为光稳定剂3346和光稳定剂3853S按重量比1:1复配得到。

加工时，将事先按照上述配方搅拌均匀的料加入注塑机，合模注射入模具，经过保压和冷却过程后开模顶出，得到模板成品。注塑温度为200-235℃，注塑压力为120MPa，注塑速度为60V，注塑时间为20S，保压速度为30V，保压压力为75MPa，保压时间为2S。

根据放置的预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网的层数控制预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网与玻璃纤维增强聚丙烯材料的重量比，本实施例中，控制预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网的重量份为35份，玻璃纤维增强聚丙烯材料的重量份为65份。

其中，所述注塑模具的模腔上均匀分布8个排气块，排气块之间的间距为45mm，每个排气块规格为50mm×100mm的长方体，排气块上均匀分布着深0.04mm、宽10mm的排气槽，每个排气槽之间间距为20mm。

将实施例1-4制得的模板成品按照国家标准进行力学性能测试，测试结果见表1。

表1

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种模内成型模板，其特征在于，由包括以下重量份数的组分制成：

预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网     20-40份，

玻璃纤维增强聚丙烯材料         40-80份。

2.如权利要求1所述的模内成型模板，其特征在于，所述预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网为多层连续长玻璃纤维网增强聚丙烯预浸带，每层厚度为0.2-0.4mm，玻璃纤维含量占整体重量的30-50%。

3.如权利要求1所述的模内成型模板，其特征在于，所述玻璃纤维增强聚丙烯材料由包括以下重量份数的组分制成：

聚丙烯                  30-65份，

玻璃纤维                25-45份，

相容剂                  7-10份，

偶联剂                  2-3份，

抗氧剂                  0.5-1份，

光稳剂                  0.5-1份。

4.如权利要求3所述的模内成型模板，其特征在于，所述玻璃纤维为长玻璃纤维，玻纤直径为15-25μm，玻纤长度为5-35mm；

所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；

所述偶联剂为硅烷偶联剂；

所述抗氧剂由主抗氧剂和辅抗氧剂组成，所述主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种，所述辅抗氧剂选自亚磷酸盐或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种；

所述光稳剂为受阻胺类光稳定剂。

5.如权利要求4所述的模内成型模板，其特征在于，所述玻璃纤维优选玻纤直径为18-20μm，玻纤长度为10-15mm；

所述主抗氧剂优选抗氧剂1010，所述辅抗氧剂优选抗氧剂618或抗氧剂168中的一种或两种；

所述光稳剂优选光稳定剂3346和光稳定剂3853S按重量比1:1复配得到的光稳定剂。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的模内成型模板的制备方法，其特征在于，运用模内注塑成型技术，将预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网放入模具模腔内，然后合模注射入玻璃纤维增强聚丙烯材料，经过保压和冷却过程后，形成以玻璃纤维网和长玻璃纤维为增强材料, 以偶联剂改性聚丙烯为基体的模板。

7.如权利要求6所述的模内成型模板的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）将预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网切割至产品外形尺寸，在烘箱中加热10-20分钟；

（2）将加热后的预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网放入注塑模具模腔内并贴住模腔，注塑模具模腔上设置排气块，开启负压抽真空，使预浸聚丙烯的多层玻璃纤维网紧贴在模具上固定；

（3）注射入玻璃纤维增强聚丙烯材料：预先将玻璃玻纤25-45份、偶联剂2-3份加入高混锅搅拌3-5分钟，再加入聚丙烯30-65份、相容剂7-10份、抗氧剂0.5-1份、光稳剂0.5-1份，继续搅拌5-10分钟，将混合均匀的物料加入注塑机，合模注射入模具，经过保压和冷却过程后开模顶出，得到模板成品。

8.如权利要求7所述的模内成型模板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）注塑模具的模腔上均匀分布6-18个排气块，排气块的间距为30-60mm，每个排气块的规格为50mm×100mm的长方体；

所述排气块上均匀分布深0.04mm、宽10mm的若干排气槽，排气槽的间距为10-20mm。

9.如权利要求7所述的模内成型模板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中烘箱温度为75-85℃，优选80℃；

所述步骤（2）中负压抽真空的真空度为-0.2MPa至-0.8MPa；

所述步骤（3）中注塑温度为200-235℃，注塑压力为60-130MPa，注塑速度为30-90V，注塑时间为18-25S，保压速度为20-45V，保压压力为55-85MPa，保压时间为1-2S。

10.一种模内成型模板在建筑领域作为浇筑混凝土的建筑模板的应用。

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