CN112341043A - 一种高强度柔性聚粒微孔砂板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于声屏障技术领域，具体涉及一种高强度柔性聚粒微孔砂板及其制备方法，按重量份计算，其原料组成包括圆粒砂92‑98份，改性环氧树脂2‑5份、改性环氧树脂固化剂0.8‑1.8份。本发明方法制备得到的一种高强度柔性聚粒微孔砂板具有重量轻，造成的污染少且具有较高的抗压、抗折、抗弯曲强度，脆性较小造价低的特点。

Description

一种高强度柔性聚粒微孔砂板及其制备方法

技术领域

本发明属于声屏障技术领域，具体涉及一种高强度柔性聚粒微孔砂板及其制备方法。

背景技术

在以往的高铁、轻轨和高速公路等金属基声屏障中，内置填充吸声材料大多采用玻璃棉、泡沫铝或者聚合微粒砂板，这些材料有应用的优点，但是也存在着不少缺点，具体为：

玻璃棉的吸声系数在0.75-0.85区间，虽然存在长期不易降解，对环境容易造成二次污染，但因为价格相对便宜，因此得到了广泛应用，但国产玻璃棉存在粉化现象、污染环境、震动产生堆积、易吸水、吸潮、长期使用吸声能力严重下降；

泡沫铝吸声系数在0.75区间，在200-4000Hz范围内均有满足城市高架桥声屏障标准要求的吸声系数，可形成月40mm的共振腔，进一步提高吸声效果，但泡沫铝作为内置吸声材料，必须满足强度要求，因此泡沫铝厚度要求在2cm以上，综合造价相对较高；

聚合微粒砂板吸声系数在0.85-0.95区间，成型工艺简单吸声系数较高；但聚合微粒砂板脆性较大、易损坏、厚度大多在2cm，单平方重量在30kg。

综合所述，如何制备一种高强度柔性聚粒微孔砂板，用来解决声屏障重量大、环境二次污染、脆性较大和造价高，是本领域技术亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，提供一种高强度柔性聚粒微孔砂板及其制备方法，主要解决了声屏障重量大、环境二次污染、脆性较大和造价高等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度柔性聚粒微孔砂板，按重量份计，其原料组成包括圆粒砂92-98份，改性环氧树脂2-5份、改性环氧树脂固化剂0.8-1.8份。

优选地，所述改性环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、活性稀释剂、端羧基液体丁腈橡胶、偶联剂的混合物。

优选地，所述改性环氧树脂由以下重量份的原料制成：双酚A型环氧树脂35-40份、双酚F型环氧树脂32-40份、活性稀释剂10-15份、端羧基液体丁腈橡胶10-15份、偶联剂3-5份。

优选地，所述双酚A型环氧树脂为E-51、E-44中的一种，所述活性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚、烷基缩水甘油醚中的一种，所述偶联剂为HK-560、HK-570、HK590中的一种。

优选地，所述改性环氧树脂固化剂为聚醚胺固化剂、脂环胺固化剂、脂肪胺固化剂、促进剂的混合物。

优选地，所述改性环氧树脂固化剂由以下重量份的原料制成：聚醚胺固化剂30-40份、脂环胺固化剂12-20份、脂肪胺固化剂40-45份、促进剂8-10份。

优选地，所述聚醚胺固化剂为进口D230、D400中的一种，所述脂环胺固化剂为进口IPDA、APHA中的一种，所述脂肪胺固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种，所述促进剂为水杨酸、芐基二甲胺、K54中的一种。

优选地，所述圆粒砂的平均粒径为1-2mm。

如上述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板的制备方法，包括如下步骤：

S1、按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂，按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂固化剂，将制备所得的改性环氧树脂和改性环氧树脂固化剂依次添加到容器中，混合搅拌3-5分钟，得到混合料A；

S2、在混合料A中添加圆粒砂，混合搅拌3-5分钟，得到混合料B；

S3、取一模具，将混合料B倒入模具深度的1/2处，再铺上一层纤维网格布，再在纤维网格布上倒剩余的1/2混合料B到模具内，压制成型，将模具放入烘烤温度为55℃-65℃的烘烤箱内烘烤50-60min，脱模后在室温下固化50-60min，即可。

优选地，在步骤(S3)中所述纤维网格布为玄武岩纤维网格布。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1.本发明制备的一种高强度柔性聚粒微孔砂板采用了改性环氧树脂和改性环氧树脂固化剂与圆粒砂搅拌混合压制成型，具有较高的抗压、抗折、抗弯曲强度，厚度均在5～8mm,且吸声性能系数达到0.85以上，重量仅在每平方15kg左右，柔性好轻质环保，是优质的金属基声屏障内置填充材料的替代品。与玻璃棉相比吸声系数更高，不会对环境造成二次污染；相对于泡沫铝造价更低，降低生产成本；相对于聚合微粒砂板重量更轻，且具有柔性可45°弯曲，无脆性不易损坏。

2.以往聚粒微孔砂板的制备工艺大多采用单一的环氧树脂及单一的固化剂，未经复配的环氧树脂和固化剂存在很多弊端，如：耐水性差、脆性大、耐黄变性差、物理力学性能低、固化时间长。在实际生产操作中，由于未经改性的环氧树脂粘度大，操作难度大，生产出来的产品大多表面密实差、空隙不均匀，影响了其材料的外观质量；采用了改性的环氧树脂，增加两种环氧树脂复配、增加了活性稀释剂和液体丁腈橡胶，提高了树脂的韧性和柔韧性。改性固化剂采用了聚醚胺、脂肪胺、脂环胺多种复配，以及促进剂的添加提高了早期的表干时间和实干时间，本发明制备的改性环氧树脂和改性环氧树脂固化剂大大提高了聚粒微孔砂板的韧性、柔韧性、强度、固化时间、耐水性、耐黄变、耐酸耐碱性。

3.本发明制备的一种高强度柔性聚粒微孔砂板中间内置玄武岩纤维网格布，玄武岩网格布是以玄武岩纤维机织物为基材，经高分子抗乳液浸泡涂层，从而具有良好的抗碱性、柔韧性以及经纬向高度抗拉力，可被广泛用于建筑物内外墙体、防火、保温、抗裂等，其各项性能优于玻璃纤维；玄武岩纤维网格布与改性环氧树脂、改性环氧树脂固化剂以及圆粒砂共同参与固化反应，提高了材料的抗折、抗弯曲强度，粘接剂配比合理选取，既保证了吸声板的强度，又使得吸声板内部含有大量微小连通的空隙，保证了材料的吸声系数，提高了材料的吸声效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高强度柔性聚粒微孔砂板，按重量份计，其原料组成包括平均粒径为1mm的圆粒砂92份、改性环氧树脂3份、改性环氧树脂固化剂1.3份。

所述改性环氧树脂由以下重量份的原料制成：E-44 40份、双酚F型环氧树脂32份、1,4-丁二醇二缩水甘油醚10份、端羧基液体丁腈橡胶15份、HK-570 3份。

所述改性环氧树脂固化剂由以下重量份的原料制成：D230 30份、APHA 20份、四乙烯五胺40份、水杨酸10份。

上述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板的制备方法，包括如下步骤：

S1、按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂，按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂固化剂，将制备所得的改性环氧树脂和改性环氧树脂固化剂依次添加到容器中，混合搅拌3分钟，得到混合料A；

S2、在混合料A中添加圆粒砂，混合搅拌3分钟，得到混合料B；

S3、取一模具，将混合料B倒入模具深度的1/2处，再铺上一层玄武岩纤维网格布，再在纤维网格布上倒剩余的1/2混合料B到模具内，压制成型，将模具放入烘烤温度为55℃的烘烤箱内烘烤50min，脱模后在室温下固化50min，即可。

实施例2

一种高强度柔性聚粒微孔砂板，按重量份计，其原料组成包括平均粒径为1mm的圆粒砂95份、改性环氧树脂2份、改性环氧树脂固化剂0.8份。

所述改性环氧树脂由以下重量份的原料制成：E-51 35份、双酚F型环氧树脂35份、1,6-已二醇二缩水甘油醚15份、端羧基液体丁腈橡胶10份、HK-560 5份。

所述改性环氧树脂固化剂由以下重量份的原料制成：D400 40份、IPDA 12份、三乙烯四胺40份、K54 8份。

上述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂，按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂固化剂，将制备所得的改性环氧树脂和改性环氧树脂固化剂依次添加到容器中，混合搅拌4分钟，得到混合料A；

S2、在混合料A中添加圆粒砂，混合搅拌4分钟，得到混合料B；

S3、取一模具，将混合料B倒入模具深度的1/2处，再铺上一层玄武岩纤维网格布，再在纤维网格布上倒剩余的1/2混合料B到模具内，压制成型，将模具放入烘烤温度为60℃的烘烤箱内烘烤55min，脱模后在室温下固化55min，即可。

实施例3

一种高强度柔性聚粒微孔砂板，按重量份计，其原料组成包括平均粒径为2mm的圆粒砂98份、改性环氧树脂5份、改性环氧树脂固化剂1.8份。

所述改性环氧树脂由以下重量份的原料制成：E-51 40份、双酚F型环氧树脂40份、烷基缩水甘油醚10份、端羧基液体丁腈橡胶15份、HK-590 5份。

所述改性环氧树脂固化剂由以下重量份的原料制成：D400 30份、IPDA 15份、二乙烯三胺45份、芐基二甲胺10份。

上述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂，按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂固化剂，将制备所得的改性环氧树脂和改性环氧树脂固化剂依次添加到容器中，混合搅拌5分钟，得到混合料A；

S2、在混合料A中添加圆粒砂，混合搅拌5分钟，得到混合料B；

S3、取一模具，将混合料B倒入模具深度的1/2处，再铺上一层玄武岩纤维网格布，再在纤维网格布上倒剩余的1/2混合料B到模具内，压制成型，将模具放入烘烤温度为65℃的烘烤箱内烘烤60min，脱模后在室温下固化60min，即可。

对比例1

与实施例1不同的是：所述改性环氧树脂由以下重量份的原料制成：E-44 50份、双酚F型环氧树脂20份、1,4-丁二醇二缩水甘油醚20份、端羧基液体丁腈橡胶20份、HK-570 8份，其余步骤和参数同实施例1。

对比例2

与实施例1不同的是：所述改性环氧树脂固化剂由以下重量份的原料制成：D23050份、APHA 30份、四乙烯五胺25份、水杨酸5份，其余步骤和参数同实施例1。

对比例3

与实施例1不同的是：所述改性环氧树脂固化剂由以下重量份的原料制成：D23030份、四乙烯五胺40份、水杨酸10份，其余步骤和参数同实施例1。

对比例4

与实施例1不同的是：所述改性环氧树脂固化剂由以下重量份的原料制成：APHA20份、四乙烯五胺40份、水杨酸10份，其余步骤和参数同实施例1。

对比例5

与实施例1不同的是：所述改性环氧树脂固化剂由以下重量份的原料制成：D23030份、APHA 20份、水杨酸10份，其余步骤和参数同实施例1。

对比例6

与实施例1不同的是：所述S3中，去除玄武岩纤维网格布，取一模具，将混合料B倒入模具中压制成型，将模具放入烘烤温度为55℃的烘烤箱内烘烤50min，脱模后在室温下固化50min，其余步骤和参数同实施例1。

实验例1：本发明一种高强度柔性聚粒微孔砂板品质情况

本实验中，取150个200mm×100mm×8mm规格的模具用于制备聚粒微孔砂板，分成3组，分别为实施例1组、实施例2组、实施例3组，其中每一组的抗折强度和抗压强度采用济南方圆检测设备有限公司生产的万能试验机测试，面密度采用凯多智能科技(上海)有限公司生产的面密度测量仪测试，吸声系数按照《GB/T 16731-1997建筑吸声产品的吸声性能分级》标准测试。各组具体品质比较见表1。

表1本发明实施例1-3组品质评价表

由表1可知，本申请的聚粒微孔砂板抗折强度MPa、抗压强度MPa、面密度kg/m²和吸声系数等技术指标都比标准要求高，具有良好的应用前景。

实验例2：原料组成比重不同对本发明一种高强度柔性聚粒微孔砂板的影响

本实验中，取150个200mm×100mm×8mm规格的模具用于制备聚粒微孔砂板，分成3组，分别命名为实施例1组，对比例1组和对比例2组，各指标的测试按实验例1中方法测试，各组具体品质比较见表2。

表2各组聚粒微孔砂板品质评价表

由表2可知，对比例1组和对比例2组中聚粒微孔砂板重要组成的组分-改性环氧树脂和改性环氧树脂固化剂各个原料的比重在不同于本发明实施例下，其抗折强度、抗压强度、面密度kg/m²和吸声系数等技术标准明显劣于实施例1组，由此可知，改性环氧树脂和改性环氧树脂固化剂各个成分的比重不同，会影响所制成的聚粒微孔砂板的各项技术指标，超出本发明的比重范围，会降低聚粒微孔砂板的性能，达到本发明的性能要求。

实验例3：不同原料的组成对本发明一种高强度柔性聚粒微孔砂板品质的影响

本实验中，取200个200mm×100mm×8mm规格的模具用于制备聚粒微孔砂板，分成4组，实施例1作为1组，对比例3-5各对应1个组，各指标的测试按实验例1中方法测试，各组具体品质比较见表3。

表3本发明对比例3-5组品质评价表

由表3可知，对比例3-5组中的聚粒微孔砂板中改性环氧树脂固化剂各个原料的组成不同，其抗折强度、抗压强度、面密度和吸声系数等技术标准明显劣于实施例1组，由此可知，改性环氧树脂固化剂不同原料的组成对于本申请的聚粒微孔砂板的性能影响大，并非任意比例的原料制成的改性环氧树脂固化剂都能够提升聚粒微孔砂板的性能。

实验例4：玄武岩纤维网格布对本发明一种高强度柔性聚粒微孔砂板品质的影响

本实验中，取100个200mm×100mm×8mm规格的模具用于制备聚粒微孔砂板，分成2组，实施例1作为1组，对比例6作为1个组，各指标的测试按实验例1中方法测试，各组具体品质比较见表4。

表4本发明实施例1组和对比例6组品质评价表

由表4可知，对比例6组中的聚粒微孔砂板中缺少了玄武岩纤维网格布，其抗折强度、抗压强、面密度和吸声系数等技术标准明显劣于实施例1组，由此可知，玄武岩纤维网格布是本发明聚粒微孔砂板不可缺少的一部分，少了玄武岩纤维网格布的组成，得到的的聚粒微孔砂板抗折强度、抗压强度以及吸声系数都达不到标准要求。

所属领域的普通技术人员应当理解，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在本发明的思路下，以上实施例或不同实施例中的技术特征之间也可进行组合，实施步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其他变化，为了简明并没有在细节中提供。因此凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度柔性聚粒微孔砂板，其特征在于，按重量份计，其原料组成包括圆粒砂92-98份，改性环氧树脂2-5份、改性环氧树脂固化剂0.8-1.8份。

2.如权利要求1所述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板，其特征在于，所述改性环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、活性稀释剂、端羧基液体丁腈橡胶、偶联剂的混合物。

3.如权利要求2所述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板，其特征在于，所述改性环氧树脂由以下重量份的原料制成：双酚A型环氧树脂35-40份、双酚F型环氧树脂32-40份、活性稀释剂10-15份、端羧基液体丁腈橡胶10-15份、偶联剂3-5份。

4.如权利要求3所述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂为E-51、E-44中的一种，所述活性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚、烷基缩水甘油醚中的一种，所述偶联剂为HK-560、HK-570、HK590中的一种。

5.如权利要求1所述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板，其特征在于，所述改性环氧树脂固化剂为聚醚胺固化剂、脂环胺固化剂、脂肪胺固化剂、促进剂的混合物。

6.如权利要求5所述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板，其特征在于，所述改性环氧树脂固化剂由以下重量份的原料制成：聚醚胺固化剂30-40份、脂环胺固化剂12-20份、脂肪胺固化剂40-45份、促进剂8-10份。

7.如权利要求5所述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板，其特征在于，所述聚醚胺固化剂为进口D230、D400中的一种，所述脂环胺固化剂为进口IPDA、APHA中的一种，所述脂肪胺固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种，所述促进剂为水杨酸、芐基二甲胺、K54中的一种。

8.如权利要求1所述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板，其特征在于，所述圆粒砂的平均粒径为1-2mm。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂，按组分充分搅拌混合后制备改性环氧树脂固化剂，将制备所得的改性环氧树脂和改性环氧树脂固化剂依次添加到容器中，混合搅拌3-5分钟，得到混合料A；

S2、在混合料A中添加圆粒砂，混合搅拌3-5分钟，得到混合料B；

S3、取一模具，将混合料B倒入模具深度的1/2处，再铺上一层纤维网格布，再在纤维网格布上倒剩余的1/2混合料B到模具内，压制成型，将模具放入烘烤温度为55℃-65℃的烘烤箱内烘烤50-60min，脱模后在室温下固化50-60min，即可。

10.如权利要求9所述的一种高强度柔性聚粒微孔砂板的制备方法，其特征在于，在步骤(S3)中所述纤维网格布为玄武岩纤维网格布。