CN103360677A - 一种集装箱顶板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料和运输技术领域，涉及一种集装箱顶板及其制备方法。集装箱顶板由包含以下重量份的组分制成：聚丙烯38-60份，连续纤维36-56份，纳米TiO22-5份，偶联剂1-3份。本发明制备的连续纤维增强聚丙烯集装箱顶板相比于铁质集装箱具有质量轻，力学强度高，耐酸碱腐蚀，使用寿命长的特点。本发明提供的集装箱顶板中，以添加纳米TiO2的连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料制成的预浸带，然后经加工后用作集装箱顶板，具有稳定、高效、环保的抗老化效果，同时添加纳米TiO2后，材料的力学性能也得到了较大提高。
Description
技术领域
本发明属于材料和运输技术领域，涉及一种集装箱顶板及其制备方法。
背景技术
目前的集装箱顶板多为铁质的，铁质的集装箱顶板需要耗用大量的铁，而且比较笨重，导致在长途的运输过程中耗能过多，不但如此，铁质的集装箱顶板容易腐蚀，影响使用寿命。连续纤维增强聚丙烯(PP)集装箱顶板具有质量轻，力学强度高，耐酸碱腐蚀，耐刮擦，耐虫蛀的优点。但是其在使用过程中极易发生光氧老化，严重影响使用寿命。通过添加有机抗老化剂如紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂等虽可提高其抗老化紫外性能，但存在抗老化效果不持久、有毒且对制品副作用大等不足。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种集装箱顶板及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
纳米TiO2是性能优异的功能无机材料，具有很强的紫外线吸收性能，已在涂料、化妆品等领域获得广泛的应用。本发明通过添加纳米TiO2来提高集装箱的顶板的抗紫外老化性能，克服了有机型抗老化剂的不足，获得更稳定、更高效、更环保的抗老化效果，同时添加纳米TiO2后，材料的力学性能也得到了较大提高。
一种集装箱顶板，由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯(PP) 38-60份，
连续纤维 36-56份，
纳米TiO2 2-5份，
偶联剂 1-3份。
所述的聚丙烯(PP)为均聚聚丙烯(PP)。
所述的连续纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维。
所述的偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或乙烯基 三乙氧基硅烷。
所述的集装箱顶板的厚度为5～8mm。
一种上述集装箱顶板的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备连续纤维聚丙烯预浸带；
(2)将连续纤维增强聚丙烯预浸带放入热压机托板上按照相邻层预浸带间为0°/45°进行铺列；
(3)铺列完成后，在托板的四周放上与欲做板材厚度相同的垫条，最后将托板送入热压机中控制温度为175～200℃，闭模使上模板接触到铺好的预浸带，预热10～20min，预热完成后加压至1～3MPa，保压时间为30min；
(4)保压完成后出热压机，然后进行冷压；
(5)最后将压好的板材进行切割得到连续纤维增强聚丙烯(PP)材料制作的集装箱顶板。
所述的步骤(1)中连续纤维聚丙烯预浸带的制备方法具体包含以下步骤：首先按上述配比称取38-60份聚丙烯、36-56份连续纤维、2-5份纳米二氧化钛和1-3份偶联剂；将聚丙烯放入高速混合机中，然后再放入纳米TiO2和偶联剂混合，混合温度为25～40℃，采用低速模式混料，混合时间为100-180s；然后将混合好的料放入挤出机中挤出淋膜和连续纤维复合成预浸带，预浸带的厚度为0.20-0.25mm。
所述的步骤(2)中铺列方式优选长方向长度为2370±10mm，短方向的长度为1350±10mm。
所述的步骤(2)中预浸带的铺列层数为22-36层。
所述的步骤(4)中冷压在冷压机中进行，其压力为1.5～4MPa，冷压时间为30min，冷却方式为压板中通水。
所述的步骤(5)中，集装箱顶板的尺寸优选(1270±2mm)×(2320±2mm)。
本发明具有以下有益效果：
连续纤维增强聚丙烯(PP)集装箱顶板相比于铁质集装箱具有质量轻，力学强度高，耐酸碱腐蚀，使用寿命长的特点。
本发明提供的集装箱顶板中，以添加纳米TiO2的连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料制成的预浸带，然后经加工后用作集装箱顶板，具有稳定、高效、环保的抗老化效果，同时添加纳米TiO2后，材料的力学性能也得到了较大提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)预浸带由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯(PP) 38，
连续纤维 56，
纳米TiO2 5，
偶联剂 1，
(1)按上述配比称取各组分原料，首先将聚丙烯放入高速混合机中，然后再放纳米TiO2、偶联剂，加入没有先后顺序，混合温度为25～40℃，采用低速模式混料，混合时间为100-180s，然后将混合好的料放入挤出机中挤出淋膜和连续玻璃纤维复合成预浸带，预浸带的厚度为0.20-0.25mm。
其中，聚丙烯(PP)为均聚聚丙烯(PP)，连续纤维为玻璃纤维，偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
(2)将连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料预浸带放入热压机托板上铺列，铺列方式为长方向长度为2370mm，短方向的长度为1350mm，相邻层预浸带间为0°/45°排列，最终制作的集装箱顶板的厚度为5.2mm，预浸带的厚度为0.20mm，铺列层数为27层。
(3)铺列完成后，在托板的四周放上厚度为5mm的垫条，最后将托板送入热压机中控制温度为175℃，首先闭模，使上模板接触到铺好的预浸带，不要施加压力，预热10min，预热完成后加压至1MPa，保压时间为30min。
(4)保压完成后出热压机，进入冷压机，压力为1.5MPa，冷压时间为30min，冷却方式为压板中通水。
(5)最后将压好的板材切割成(1270±2mm)×(2320±2mm)，即得到连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料制作集装箱顶板。
实施例2
连续纤维增强聚丙烯(PP)预浸带由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯(PP) 60，
连续纤维 36，
纳米TiO2 2，
偶联剂 2，
(1)按上述配比称取各组分原料，首先将聚丙烯放入高速混合机中，然后再放纳米TiO2、偶联剂，加入没有先后顺序，混合温度为25～40℃，采用低速模式混料，混合时间为100-180s， 然后将混合好的料放入挤出机中挤出淋膜和连续纤维复合成预浸带，预浸带的厚度为0.20-0.25mm。
聚丙烯(PP)为均聚聚丙烯(PP)，连续纤维为碳纤维，偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
(2)将连续碳纤维增强聚丙烯(PP)材料预浸带放入热压机托板上铺列，铺列方式为长方向长度为2380mm，短方向的长度为1360mm，相邻层预浸带间为0°/45°排列，最终制作的集装箱顶板的厚度为8mm，预浸带的厚度为0.24mm，铺列层数为36层。
(3)铺列完成后，在托板的四周放上厚度为8mm的垫条，最后将托板送入热压机中控制温度为188℃，闭模使上模板接触到铺好的预浸带，不要施加压力，预热20min，预热完成后加压至2MPa，保压时间为30min。
(4)保压完成后出热压机，进入冷压机，压力为3MPa，冷压时间为30min，冷却方式为压板中通水。
(5)最后将压好的板材切割成(1270±2mm)×(2320±2mm)，即得到连续碳纤维增强聚丙烯(PP)材料制作集装箱顶板。
实施例3
连续纤维增强聚丙烯(PP)预浸带由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯(PP) 50，
连续纤维 43，
纳米TiO2 4，
偶联剂 3，
(1)按上述配比称取各组分原料，首先将聚丙烯放入高速混合机中，然后再放纳米TiO2、偶联剂加入没有先后顺序，混合温度为25～40℃，采用低速模式混料，混合时间为100-180s，然后将混合好的料放入挤出机中挤出淋膜和连续纤维复合成预浸带，预浸带的厚度为0.20-0.25mm。
聚丙烯(PP)为均聚聚丙烯(PP)，连续纤维为玄武岩纤维，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
(2)将连续玄武岩纤维增强聚丙烯(PP)材料预浸带放入热压机托板上铺列，铺列方式为长方向长度为2380mm，短方向的长度为1360mm，相邻层预浸带间为0°/45°排列，最终制作的集装箱顶板的厚度为6.5mm，预浸带的厚度为0.25mm，铺列层数为28层。
(3)铺列完成后，在托板的四周放上厚度为6.5mm的垫条，最后将托板送入热压机中 控制温度为200℃，闭模使上模板接触到铺好的预浸带，不要施加压力，预热20min，预热完成后加压至3MPa，保压时间为30min。
(4)保压完成后出热压机，进入冷压机，压力为4MPa，冷压时间为30min，冷却方式为压板中通水。
(5)最后将压好的板材切割成(1270±2mm)×(2320±2mm)，即得到连续纤维增强聚丙烯(PP)材料制作集装箱顶板。
对比例1
连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)预浸带由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯(PP) 38，
玻璃纤维 56，
偶联剂 1，
(1)按上述配比称取各组分原料，首先将聚丙烯放入高速混合机中，然后再偶联剂，混合温度为25～40℃，采用低速模式混料，混合时间为100-180s，然后将混合好的料放入挤出机中挤出淋膜和连续玻璃纤维复合成预浸带，预浸带的厚度为0.20-0.25mm。
其中，聚丙烯(PP)为均聚聚丙烯(PP)，连续纤维为玻璃纤维，偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
(2)将连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料预浸带放入热压机托板上铺列，铺列方式为长方向长度为2370mm，短方向的长度为1350mm，相邻层预浸带间为0°/45°排列，最终制作的集装箱顶板的厚度为5.2mm，预浸带的厚度为0.20mm，铺列层数为27层。
(3)铺列完成后，在托板的四周放上厚度为5mm的垫条，最后将托板送入热压机中控制温度为175℃，首先闭模，使上模板接触到铺好的预浸带，不要施加压力，预热10min，预热完成后加压至1MPa，保压时间为30min。
(4)保压完成后出热压机，进入冷压机，压力为1.5MPa，冷压时间为30min，冷却方式为压板中通水。
(5)最后将压好的板材切割成(1270±2mm)×(2320±2mm)，即得到连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料制作集装箱顶板。
对比例2
连续纤维增强聚丙烯(PP)预浸带由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯(PP) 60，
连续纤维 36，
偶联剂 2，
(1)按上述配比称取各组分原料，将聚丙烯放入高速混合机中，然后再放偶联剂，混合温度为25～40℃，采用低速模式混料，混合时间为100-180s，然后将混合好的料放入挤出机中挤出淋膜和连续纤维复合成预浸带，预浸带的厚度为0.20-0.25mm。
聚丙烯(PP)为均聚聚丙烯(PP)，连续纤维为碳纤维，偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
(2)将连续碳纤维增强聚丙烯(PP)材料预浸带放入热压机托板上铺列，铺列方式为长方向长度为2380mm，短方向的长度为1360mm，相邻层预浸带间为0°/45°排列，最终制作的集装箱顶板的厚度为8mm，预浸带的厚度为0.24mm，铺列层数为36层。
(3)铺列完成后，在托板的四周放上厚度为8mm的垫条，最后将托板送入热压机中控制温度为188℃，闭模使上模板接触到铺好的预浸带，不要施加压力，预热20min，预热完成后加压至2MPa，保压时间为30min。
(4)保压完成后出热压机，进入冷压机，压力为3MPa，冷压时间为30min，冷却方式为压板中通水。
(5)最后将压好的板材切割成(1270±2mm)×(2320±2mm)，即得到连续碳纤维增强聚丙烯(PP)材料制作集装箱顶板。
对比例3
连续纤维增强聚丙烯(PP)预浸带由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯(PP) 50，
连续纤维 43，
偶联剂 3，
(1)按上述配比称取各组分原料，首先将聚丙烯放入高速混合机中，然后再放偶联剂，混合温度为25～40℃，采用低速模式混料，混合时间为100-180s，然后将混合好的料放入挤出机中挤出淋膜和连续纤维复合成预浸带，预浸带的厚度为0.20-0.25mm。
聚丙烯(PP)为均聚聚丙烯(PP)，连续纤维为玄武岩纤维，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
(2)将连续玄武岩纤维增强聚丙烯(PP)材料预浸带放入热压机托板上铺列，铺列方式为长方向长度为2380mm，短方向的长度为1360mm，相邻层预浸带间为0°/45°排列，最终制作的集装箱顶板的厚度为6.5mm，预浸带的厚度为0.25mm，铺列层数为28层。
(3)铺列完成后，在托板的四周放上厚度为6.5mm的垫条，最后将托板送入热压机中控制温度为200℃，闭模使上模板接触到铺好的预浸带，不要施加压力，预热20min，预热完成后加压至3MPa，保压时间为30min。
(4)保压完成后出热压机，进入冷压机，压力为4MPa，冷压时间为30min，冷却方式为压板中通水。
(5)最后将压好的板材切割成(1270±2mm)×(2320±2mm)，即得到连续玄武岩纤维增强聚丙烯(PP)材料制作集装箱顶板。
将实施例中制得的产品按照国家标准进行测试，测得各项力学性能数据见表1：
表1
注：拉伸强度是在经紫外光辐照72h后测试的。简支梁缺口冲击是在经紫外光辐照24天后测试的。
由以上数据可知，添加纳米TiO2的连续纤维增强聚丙烯(PP)材料制做的集装箱顶板具有良好的抗老化效果。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种集装箱顶板，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯 38-60份，
连续纤维 36-56份，
纳米TiO2 2-5份，
偶联剂 1-3份。
2.根据权利要求1所述的集装箱顶板，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的集装箱顶板，其特征在于：所述的连续纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维。
4.根据权利要求1所述的集装箱顶板，其特征在于：所述的偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的集装箱顶板，其特征在于：所述的集装箱顶板的厚度为5～8mm。
6.一种权利要求1-5中任一所述说的集装箱顶板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备连续纤维聚丙烯预浸带；
(2)将连续纤维增强聚丙烯预浸带放入热压机托板上按照相邻层预浸带间为0°/45°进行铺列；
(3)铺列完成后，在托板的四周放上与欲做板材厚度相同的垫条，最后将托板送入热压机中控制温度为175～200℃，闭模使上模板接触到铺好的预浸带，预热10～20min，预热完成后加压至1～3MPa，保压时间为30min；
(4)保压完成后出热压机，然后进行冷压；
(5)最后将压好的板材进行切割得到连续纤维增强聚丙烯材料制作的集装箱顶板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中连续纤维聚丙烯预浸带的制备方法具体包含以下步骤：
首先按权利要求1所述的配比称取38-60份聚丙烯、36-56份连续纤维、2-5份纳米二氧化钛和1-3份偶联剂；
将聚丙烯放入高速混合机中，然后再放入纳米TiO2和偶联剂混合，混合温度为25～40℃，采用低速模式混料，混合时间为100-180s；
然后将混合好的料放入挤出机中挤出淋膜和连续纤维复合成预浸带，预浸带的厚度为0.20-0.25mm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中铺列方式为长方向长度为2370±10mm，短方向的长度为1350±10mm。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中预浸带的铺列层数为22-36层；
或所述的步骤(4)中冷压在冷压机中进行，其压力为1.5～4MPa，冷压时间为30min，冷却方式为压板中通水。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，集装箱顶板的尺寸为(1270±2mm)×(2320±2mm)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20131023 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |