地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910402424.3 (22)申请日 2019.05.15 (71)申请人 王炳福 地址 545000 广西壮族自治区柳州市柳北 区北雀路35号16栋2单元502室 (72)发明人 王炳福 (51)Int.Cl. C08L 67/06(2006.01) C08K 13/06(2006.01) C08K 9/10(2006.01) C08K 7/14(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08J 5/08(2006.01) (54)发明名称 一种地铁隧道。

2、内电缆支架用玻璃纤维复合 聚酯树脂材料 (57)摘要 本发明涉及地铁隧道内电缆支架用材料技 术领域， 且公开了一种地铁隧道内电缆支架用玻 璃纤维复合聚酯树脂材料， 在经过混合强酸氧化 处理的玻璃纤维粉的表面包裹上硅烷偶联剂、 在 混合陶瓷粉的表面包裹上硅烷偶联剂， 再将不饱 和聚酯树脂与上述带有浆料的玻璃纤维粉进行 复合， 接着将带有浆料的混合陶瓷粉填充到复合 浆料中， 最后经过凝胶固化成型， 制备得到地铁 隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料。 本发明解决了现有地铁隧道电缆支架用玻璃纤 维复合聚酯树脂材料， 由于不饱和聚酯树脂与玻 璃纤维的界面结合作用力不强， 导致材料在承受 载荷时发生。

3、失效的技术问题。 权利要求书1页 说明书4页 CN 110054880 A 2019.07.26 CN 110054880 A 1.一种地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料， 其特征在于， 包括以下重 量份数配比的原料： 80100份微米级玻璃纤维粉、 1019份微米级混合陶瓷粉、 2440份 硅烷偶联剂、 100150份不饱和聚酯树脂、 48份防沉剂、 47份引发剂、 12份促进剂； 在经过混合强酸氧化处理的玻璃纤维粉的表面包裹上硅烷偶联剂、 在混合陶瓷粉的表 面包裹上硅烷偶联剂， 再将不饱和聚酯树脂与上述带有浆料的玻璃纤维粉进行复合， 接着 将带有浆料的混合陶瓷粉填充到复合浆料中，。

4、 最后经过凝胶固化成型， 制备得到地铁隧道 内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料。 2.根据权利要求1所述的玻璃纤维复合聚酯树脂材料， 其特征在于， 所述玻璃纤维粉的 平均粒径10um。 3.根据权利要求1所述的玻璃纤维复合聚酯树脂材料， 其特征在于， 所述混合陶瓷粉由 平均粒径10um的Al2O3陶瓷颗粒、 TiO2陶瓷颗粒、 MgO陶瓷颗粒组成。 4.根据权利要求1所述的玻璃纤维复合聚酯树脂材料， 其特征在于， 所述玻璃纤维复合 聚酯树脂材料的制备方法包括以下步骤： (1)制备80100份经过混合强酸氧化处理且表面包裹上硅烷偶联剂的微米级玻璃纤 维粉； (2)制备1019份表面包裹上硅烷偶。

5、联剂的微米级混合陶瓷粉； (3)将100150份不饱和聚酯树脂加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中， 在80 100下搅拌， 转速为300500rpm， 先加入48份防沉剂， 再加入步骤(1)中制备的玻璃 纤维粉， 转为600800rpm下搅拌13h； (4)在转速为300500rpm的搅拌下， 先将步骤(2)中的混合陶瓷粉加入反应器中， 转为 300500rpm下搅拌12h， 再将47份引发剂、 12份促进剂、 810份硅烷偶联剂加入反 应器中， 转为600800rpm下搅拌13h； (5)将步骤(4)中制备的浆料注入涂有脱模机的模具中， 凝胶时间为0.51h， 在达到凝 胶点后将复合材料。

6、放在压机上固化成型， 成型温度为80100， 固化压力为15MPa， 热压时 间为12h， 固化成型制备得到玻璃纤维复合聚酯树脂材料。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110054880 A 2 一种地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料 技术领域 0001 本发明涉及地铁隧道内电缆支架用材料技术领域， 具体为一种地铁隧道内电缆支 架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料。 背景技术 0002 地铁隧道的潮湿环境和采用走行轨回流的特殊工况使隧道内的金属构件非常容 易锈蚀。 随着投入运营时间的增加， 这种锈蚀情况不断恶化， 已成为影响地铁运营安全的一 大隐患。 在检查国内运营时间最长的北京地铁一号线。

7、的电缆支架时发现， 虽经过多次更换 与维护， 但是金属支架锈蚀斑驳， 已不堪重负。 为彻底解决地铁隧道内金属支架的生锈腐蚀 问题， 广州地铁自三号线开始， 采用了玻璃纤维增强的不饱和聚酯树脂模塑料一次压制成 型的电缆支架。 0003 在树脂基体复合材料中， 玻璃纤维增强的不饱和聚酯树脂模塑料是其中重要的一 种功能性材料， 由于它既具有非常优异的对水、 酸性介质、 碱性介质的抗腐蚀能力， 且又具 有优良的机械性能， 所以被广泛应用于代替在潮湿环境下工作的金属构件。 0004 其中， 不饱和聚酯树脂的缺点是收缩率大、 胶粘韧度不高， 耐化学介质性和耐水性 较差； 玻璃纤维的拉伸强度高、 弹性系数高。

8、、 弹性限度内伸长量大且拉伸强度高， 耐化学性 佳， 吸水性小。 0005 然而， 玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料存在以下缺点： 不饱和聚酯树脂与 玻璃纤维之间的润湿性能比较差， 且玻璃纤维的凝聚性比较强， 在树脂基体中的分散性能 比较差， 不饱和聚酯树脂与玻璃纤维混合不易均匀， 故不饱和聚酯树脂与玻璃纤维之间的 界面强度比较低； 材料在承受载荷时， 往往造成玻璃纤维增强体的拔出、 剥离或脱落， 从而 导致材料失效。 0006 本发明提供一种地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料， 旨在解决现 有地铁隧道电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料， 由于不饱和聚酯树脂与玻璃纤维的界 面结合作。

9、用力不强， 导致材料在承受载荷时发生失效的技术问题。 发明内容 0007 (一)解决的技术问题 0008 针对现有技术的不足， 本发明提供了一种地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚 酯树脂材料， 解决了现有地铁隧道电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料， 由于不饱和聚 酯树脂与玻璃纤维的界面结合作用力不强， 导致材料在承受载荷时发生失效的技术问题。 0009 (二)技术方案 0010 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 0011 一种地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料， 包括以下重量份数配比 的原料： 80100份微米级玻璃纤维粉、 1019份微米级混合陶瓷粉、 2440份硅烷偶联。

10、剂、 100150份不饱和聚酯树脂、 48份防沉剂、 47份引发剂、 12份促进剂； 说明书 1/4 页 3 CN 110054880 A 3 0012 在经过混合强酸氧化处理的玻璃纤维粉的表面包裹上硅烷偶联剂、 在混合陶瓷粉 的表面包裹上硅烷偶联剂， 再将不饱和聚酯树脂与上述带有浆料的玻璃纤维粉进行复合， 接着将带有浆料的混合陶瓷粉复合浆料中进行填充处理， 最后经过凝胶固化成型， 制备得 到地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料。 0013 优选的， 所述玻璃纤维粉的平均粒径10um。 0014 优选的， 所述混合陶瓷粉由平均粒径10um的Al2O3陶瓷颗粒、 TiO2陶瓷颗粒、 Mg。

11、O 陶瓷颗粒组成。 0015 优选的， 所述树脂材料的制备方法包括以下步骤： 0016 (1)制备80100份经过混合强酸氧化处理且表面包裹上硅烷偶联剂的微米级玻 璃纤维粉； 0017 (2)制备1019份表面包裹上硅烷偶联剂的微米级混合陶瓷粉； 0018 (3)将100150份不饱和聚酯树脂加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中， 在80100下搅拌， 转速为300500rpm， 先加入48份防沉剂， 再加入步骤(1)中制备的 玻璃纤维粉， 转为600800rpm下搅拌13h； 0019 (4)在转速为300500rpm的搅拌下， 先将步骤(2)中的混合陶瓷粉加入反应器中， 转为300500。

12、rpm下搅拌12h， 再将47份引发剂、 12份促进剂、 810份硅烷偶联剂加 入反应器中， 转为600800rpm下搅拌13h； 0020 (5)将步骤(4)中制备的浆料注入涂有脱模机的模具中， 凝胶时间为0.51h， 在达 到凝胶点后将复合材料放在压机上固化成型， 成型温度为80100， 固化压力为15MPa， 热 压时间为12h， 固化成型制备得到玻璃纤维复合聚酯树脂材料。 0021 (三)有益的技术效果 0022 与现有技术相比， 本发明具备以下有益的技术效果： 0023 先在经过混合强酸氧化处理的玻璃纤维粉的表面包裹上硅烷偶联剂、 在混合陶瓷 粉的表面包裹上硅烷偶联剂， 再将不饱和聚。

13、酯树脂与上述带有浆料的玻璃纤维粉进行复 合， 接着将带有浆料的混合陶瓷粉填充到复合浆料中， 最后经过凝胶固化成型， 制备得到地 铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料； 0024 其中， 采用在玻璃纤维粉与混合陶瓷粉的表面进行上浆的方式， 能够显著地改善 玻璃纤维、 不饱和聚酯树脂与混合陶瓷粉组分之间的润湿性能， 而主要起到粘合作用的硅 烷偶联剂能够显著地增强玻璃纤维、 混合陶瓷粉与不饱和聚酯树脂之间的界面结合力， 从 而使制备出的地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料， 在承受载荷时不会发生 失效。 具体实施方式 0025 实施例一： 0026 地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯。

14、树脂材料的制备方法包括以下步骤： 0027 (1)将80g长度36mm、 直径913um的短切E-CR玻璃纤维加入到由200g浓硫酸和 50g浓硝酸组成的混合溶剂中， 保持在室温下磁力搅拌8h， 转速为120rpm； 之后， 过滤混合溶 液， 采用蒸馏水清洗玻璃纤维表面， 至滤液PH为7； 0028 将与100g无水乙醇一起置于球磨罐中， 在N2保护下进行球磨2h， 之后， 加入10g- 说明书 2/4 页 4 CN 110054880 A 4 氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂， 继续球磨1h， 干燥蒸发除去无水乙醇， 过1340目筛， 得到平均 粒径10um的玻璃纤维粉； 0029 (2)称取3g 。

15、Al2O3陶瓷颗粒、 5g TiO2陶瓷颗粒、 2g MgO陶瓷颗粒， 与10g无水乙醇一 起置于球磨罐中， 在N2保护下进行球磨2h， 之后， 加入6g-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂， 继 续球磨2h， 干燥蒸发除去无水乙醇， 过1340目筛， 得到平均粒径10um的混合陶瓷粉； 0030 (3)将100g不饱和聚酯树脂加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中， 在80 下搅拌， 转速为300rpm， 先加入4g气相二氧化硅防沉剂， 再加入步骤(1)中制备的玻璃纤维 粉， 转为600rpm下搅拌1h； 0031 (4)在转速为300rpm的搅拌下， 先将步骤(2)中的混合陶瓷粉加入反应器中， 转为。

16、 300rpm下搅拌1h， 再将4g过氧化二苯甲酰引发剂、 1gN,N-二甲基对甲苯胺促进剂、 8g (2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂加入反应器中， 转为600rpm下搅拌1h； 0032 (5)将步骤(4)中制备的浆料注入涂有脱模机的模具中， 凝胶时间为0.5h， 在达到 凝胶点后将复合材料放在压机上固化成型， 成型温度为80， 固化压力为15MPa， 热压时间 为1h， 保压时间为1h， 固化成型后待应力完全释放后开启模具， 进行脱模处理， 制备得到玻 璃纤维复合聚酯树脂材料； 0033 (6)根据GB/T1449-2005标准、 采用测试仪器为WD-20D型电子万能测试机， 测。

17、试上 述制备的玻璃纤维复合聚酯树脂材料的弯曲强度为157.93Pa； 根据GB/T1043、 使用摆锤式 悬臂梁冲击试验机， 测试上述制备的玻璃纤维复合聚酯树脂材料的抗冲击强度为64.21kJ/ m2。 0034 实施例二： 0035 地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料的制备方法包括以下步骤： 0036 (1)将100g长度36mm、 直径913um的短切E-CR玻璃纤维加入到由200g浓硫酸和 50g浓硝酸组成的混合溶剂中， 保持在室温下磁力搅拌10h， 转速为180rpm； 之后， 过滤混合 溶液， 采用蒸馏水清洗玻璃纤维表面， 至滤液PH为7； 0037 将与100g无水乙醇一。

18、起置于球磨罐中， 在N2保护下进行球磨5h， 之后， 加入20g- 氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂， 继续球磨3h， 干燥蒸发除去无水乙醇， 过1340目筛， 得到平均 粒径10um的玻璃纤维粉； 0038 (2)称取5g Al2O3陶瓷颗粒、 8g TiO2陶瓷颗粒、 6g MgO陶瓷颗粒， 与20g无水乙醇一 起置于球磨罐中， 在N2保护下进行球磨3h， 之后， 加入10g-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂， 继续球磨4h， 干燥蒸发除去无水乙醇， 过1340目筛， 得到平均粒径10um的混合陶瓷粉； 0039 (3)将150g不饱和聚酯树脂加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中， 在100 下搅拌， 。

19、转速为500rpm， 先加入8g气相二氧化硅防沉剂， 再加入步骤(1)中制备的玻璃纤维 粉， 转为800rpm下搅拌3h； 0040 (4)在转速为500rpm的搅拌下， 先将步骤(2)中的混合陶瓷粉加入反应器中， 转为 500rpm下搅拌2h， 再将7g过氧化二苯甲酰引发剂、 2gN,N-二甲基对甲苯胺促进剂、 10g (2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂加入反应器中， 转为800rpm下搅拌3h； 0041 (5)将步骤(4)中制备的浆料注入涂有脱模机的模具中， 凝胶时间为1h， 在达到凝 胶点后将复合材料放在压机上固化成型， 成型温度为100， 固化压力为15MPa， 热压时间为 。

20、2h， 保压时间为3h， 固化成型后待应力完全释放后开启模具， 进行脱模处理， 制备得到玻璃 说明书 3/4 页 5 CN 110054880 A 5 纤维复合聚酯树脂材料； 0042 (6)根据GB/T1449-2005标准、 采用测试仪器为WD-20D型电子万能测试机， 测试上 述制备的玻璃纤维复合聚酯树脂材料的弯曲强度为165.36MPa； 根据GB/T1043、 使用摆锤式 悬臂梁冲击试验机， 测试上述制备的玻璃纤维复合聚酯树脂材料的抗冲击强度为68.37kJ/ m2。 0043 实施例三： 0044 地铁隧道内电缆支架用玻璃纤维复合聚酯树脂材料的制备方法包括以下步骤： 0045 (1。

21、)将90g长度36mm、 直径913um的短切E-CR玻璃纤维加入到由200g浓硫酸和 50g浓硝酸组成的混合溶剂中， 保持在室温下磁力搅拌9h， 转速为150rpm； 之后， 过滤混合溶 液， 采用蒸馏水清洗玻璃纤维表面， 至滤液PH为7； 0046 将与100g无水乙醇一起置于球磨罐中， 在N2保护下进行球磨4h， 之后， 加入15g- 氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂， 继续球磨2h， 干燥蒸发除去无水乙醇， 过1340目筛， 得到平均 粒径10um的玻璃纤维粉； 0047 (2)称取4g Al2O3陶瓷颗粒、 6g TiO2陶瓷颗粒、 4g MgO陶瓷颗粒， 与15g无水乙醇一 起置于球磨罐中。

22、， 在N2保护下进行球磨2.5h， 之后， 加入8g-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂， 继续球磨3h， 干燥蒸发除去无水乙醇， 过1340目筛， 得到平均粒径10um的混合陶瓷粉； 0048 (3)将120g不饱和聚酯树脂加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中， 在90 下搅拌， 转速为400rpm， 先加入6g气相二氧化硅防沉剂， 再加入步骤(1)中制备的玻璃纤维 粉， 转为700rpm下搅拌2h； 0049 (4)在转速为400rpm的搅拌下， 先将步骤(2)中的混合陶瓷粉加入反应器中， 转为 400rpm下搅拌1.5h， 再将5g过氧化二苯甲酰引发剂、 1.5gN,N-二甲基对甲苯胺促进剂、 。

23、9g (2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂加入反应器中， 转为700rpm下搅拌2h； 0050 (5)将步骤(4)中制备的浆料注入涂有脱模机的模具中， 凝胶时间为1h， 在达到凝 胶点后将复合材料放在压机上固化成型， 成型温度为90， 固化压力为15MPa， 热压时间为 1.5h， 保压时间为2h， 固化成型后待应力完全释放后开启模具， 进行脱模处理， 制备得到玻 璃纤维复合聚酯树脂材料； 0051 (6)根据GB/T1449-2005标准、 采用测试仪器为WD-20D型电子万能测试机， 测试上 述制备的玻璃纤维复合聚酯树脂材料的弯曲强度为161.6MPa； 根据GB/T1043、 使用摆锤式 悬臂梁冲击试验机， 测试上述制备的玻璃纤维复合聚酯树脂材料的抗冲击强度为66.72kJ/ m2。 说明书 4/4 页 6 CN 110054880 A 6 。