一种改善中空塑料模塑受热易变形的加工工艺的制作方法

[0001]
本发明属于塑料模板加工技术领域，具体涉及一种改善中空塑料模板形受热易变形的加工工艺。


背景技术：

[0002]
在建筑工程施工过程中，为了提高工作效率、保证工程质量、保障施工安全，人们通常会采用建筑模板作为临时支护结构，将建筑模板设计成一定结构和形状，放置于确定位置上，随后将混凝土浇注在建筑模板结构中，待混凝土固化成型后，再将建筑模板拆除即得到具有确定尺寸形状和较高机械强度的建筑混凝土结构，并且建筑模板在拆除后仍可以循环重复使用，极大的降低了工程造价。
[0003]
近几十年来，随着我国经济的飞速发展，建筑行业也得到了长足的进步，与其息息相关的建筑模板在其市场上的作用寓益明显和重要。在现浇混凝土结构工程中，模板工程所占据的比例相当大，模板工程一般占混凝土结构工程造价的20-30%，占工程用工量的30-40%，占工期的50%左右。建筑模板的选择和使用对提高工程质量、加快施工进度、降低工程成本和实现文明施工，都具有重要的影响。目前，市场上的建筑模板主要是木（竹）模板，钢模板也占据了一定的份额，塑料模板作为一种新型的节能环保型产品，随着当今社会经济发展所要求的低碳、环保政策的推行，逐渐得到广泛的应用，市场份额也呈逐年增长的趋势。塑料模板按材质主要有聚氯乙烯(pvc)、聚碳酸酯(pc)和聚丙烯(pp)等，其中pvc塑料模板重量轻，更适于高层建筑及桥梁施工，而且其表面光洁，易脱模，易清洁维护，并且其价格低廉，可以极大的降低成本，但是其耐温性能较差，易受热发生形变，从而限制了其在建筑工程中的应用。因此，如何提升pvc塑料模板的耐温性能，降低其受热形变量，对实现pvc塑料模板在建筑行业得到广泛应用显得尤为重要。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改善中空塑料模板形受热易变形的加工工艺。
[0005]
本发明是通过以下技术方案实现的：一种改善中空塑料模板形受热易变形的加工工艺，具体工艺如下：1）按照九水合硝酸铝、均苯三甲酸和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为5-7:2:5-6，将称取的九水合硝酸铝、均苯三甲酸和十六烷基三甲基溴化铵置于容器中，加入由无水乙醇与去离子水按体积比为1:1组成的乙醇水溶液，控制九水合硝酸铝与乙醇水溶液的质量体积比为1:20-30g/ml，经300-400w超声处理30-40min至溶液澄清，再按照多孔碳基复合物重量比例的5-7%，向溶液中加入多壁碳纳米管（购自天津艾维信化工科技有限公司），继续超声处理20-30min，将得到的前驱体溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在120-130℃下保持8-10h，自然冷取至室温，用去离子水洗涤至溶液无明显泡沫生成，在60-70℃下真空干燥12-15h，然后移至管式炉中，在氮气保护下，800-850℃煅烧2-2.5h，冷却后得到多孔碳基复合
物；本发明中，以铝为中心原子，均苯三甲酸为配体，多壁碳纳米管为导热网络材料，通过水热合成的方法将它们合成多孔碳基复合物，然后通过简单的高温煅烧处理，可以将表面残留的十六烷基三甲基溴化铵除去，降低其表面的粗糙度，使其表面变的整齐光滑，从而可以减少后续熔融浸渍过程中石蜡在多孔碳基复合物表面的附着量，使得大量的石蜡渗入到多孔碳基复合物的孔隙中，从而提高石蜡的负载量；2）将多孔碳基复合物置于容器中，按照多孔碳基复合物与石蜡的质量比为1:3-5，将称取的石蜡均匀铺在多孔碳基复合物上，将容器放入70-80℃真空干燥箱中，抽真空至0.02-0.04mpa，待石蜡完全溶解后保温处理30-40min，将容器取出后以130-160r/min搅拌处理20-30min，然后再次放入真空干燥箱中，重复处理4-5次，待处理结束后，将得到的产物置于称量纸上，并且放入真空干燥箱内的表面皿上，在70-80℃下反复干燥直至称量纸上没有石蜡痕迹，取出后自然冷却，得到预处理多孔碳基复合物；本发明中，通过采用熔融浸渍法将石蜡负载于多孔碳基复合物中，负载并固定在多孔碳基复合物孔隙中的石蜡在高温条件下会熔化并吸收大量的热量，从而可以实现外界环境中热量的降低；3）将适量的聚乳酸溶于1，4-二氧六环中制备得到质量分数为10-15%的聚乳酸溶液，然后一定量的β-磷酸三钙颗粒和预处理多孔碳基复合物加入到聚乳酸溶液中混匀，得到混合液，混合液中，聚乳酸与β-磷酸三钙的质量比控制在4-5:1，β-磷酸三钙与预处理多孔碳基复合物的质量比控制在1:1.5-2.5，将混合液加入到低温快速成型仪中，在-40
--
30℃下进行三维打印形成尺寸为10-15mm
×
10-15mm
×
10-15mm的正方体多孔性支架材料，然后在-80
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100℃下处理15-25min，经过20-30℃真空干燥20-25h，即可得到成品多孔性支架材料；本发明中，以聚乳酸和β-磷酸三钙作为支架材料的基材，引入预处理多孔碳基复合物，通过低温快速成型技术得到多孔性支架材料，该多孔性支架材料具有极大的孔洞连通率，相互连通的孔洞结构可以提高其导热系数，加快热量的传递，从而使得多孔隙支架材料中引入的预处理多孔碳基复合物可以实现快速吸热降温，降低外界高温对pvc塑料模板造成的损伤；4）选用重量份数含量为pvc树脂100-130份，木粉10-15份，轻钙10-20份，苯二甲酸酯类增塑剂0.3-0.6份、稀土复合稳定剂3-4份、钛酸酯偶联剂0.5-1份、ac发泡剂1-2份，聚乙二醇辛基苯基醚润湿剂0.2-0.5份组成的成品pvc塑料模板作为基材，将该pvc塑料模板表面清洗干净，烘干后水平放置在模具中，将多孔性支架材料等间距整齐地排列在pvc塑料模板上，然后将相同组分的pvc塑料挤压塑化后得到pvc塑料熔体，控制温度在130-145℃，浇灌至模具中，挤压成型，pvc塑料层的厚度控制在20-25mm，即可完成对pvc塑料模板的加工处理；本发明中，通过将多孔性支架材料均匀的排列在pvc塑料模板上，然后将pvc塑料熔体浇灌在成品的pvc塑料模板表面，经过挤压在pvc塑料模板表面形成一层具有降温作用的pvc塑料层，该塑料层可以有效的将外界热量进行吸收，从而可以阻止热量浸入到pvc塑料模板内，降低了外界温度对pvc塑料模板造成的损伤，间接的实现了pvc塑料模板耐温性能的提升，从而降低了pvc塑料模板的受热形变量，提高了其在高温环境下的尺寸稳定性。
[0006]
进一步，所述石蜡选自54号石蜡、56号石蜡、58号石蜡、60号石蜡中至少一种。
[0007]
进一步，所述三维打印的喷丝间距为1-2mm，喷头速度为15-25mm/s，液体流出速度为0.5-1ml/min，多孔性支架材料上孔洞的孔径控制在10-20μm，孔深为30-50μm，孔洞的连通率大于95％。
[0008]
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中，通过在成品的pvc塑料模板的表面浇灌形成一层含有多孔性支架材料的pvc塑料层，该塑料层可以有效的将外界热量进行吸收，从而可以阻止热量浸入到pvc塑料模板内，降低了外界温度对pvc塑料模板造成的损伤，间接的实现了pvc塑料模板耐温性能的提升，从而降低了pvc塑料模板的受热形变量，提高了其在高温环境下的尺寸稳定性，从而使得pvc塑料模板在建筑行业可以得到更广泛的应用。
具体实施方式
[0009]
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
[0010]
实施例1一种改善中空塑料模板形受热易变形的加工工艺，具体工艺如下：1）按照九水合硝酸铝、均苯三甲酸和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为5:2:5，将称取的九水合硝酸铝、均苯三甲酸和十六烷基三甲基溴化铵置于容器中，加入由无水乙醇与去离子水按体积比为1:1组成的乙醇水溶液，控制九水合硝酸铝与乙醇水溶液的质量体积比为1:20g/ml，经300w超声处理30min至溶液澄清，再按照多孔碳基复合物重量比例的5%，向溶液中加入多壁碳纳米管（购自天津艾维信化工科技有限公司），继续超声处理20min，将得到的前驱体溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在120℃下保持8h，自然冷取至室温，用去离子水洗涤至溶液无明显泡沫生成，在60℃下真空干燥12h，然后移至管式炉中，在氮气保护下，800℃煅烧2h，冷却后得到多孔碳基复合物；2）将多孔碳基复合物置于容器中，按照多孔碳基复合物与54号石蜡的质量比为1:3，将称取的石蜡均匀铺在多孔碳基复合物上，将容器放入70℃真空干燥箱中，抽真空至0.02mpa，待石蜡完全溶解后保温处理30min，将容器取出后以130r/min搅拌处理20min，然后再次放入真空干燥箱中，重复处理4次，待处理结束后，将得到的产物置于称量纸上，并且放入真空干燥箱内的表面皿上，在70℃下反复干燥直至称量纸上没有石蜡痕迹，取出后自然冷却，得到预处理多孔碳基复合物；3）将适量的聚乳酸溶于1，4-二氧六环中制备得到质量分数为10%的聚乳酸溶液，然后一定量的β-磷酸三钙颗粒和预处理多孔碳基复合物加入到聚乳酸溶液中混匀，得到混合液，混合液中，聚乳酸与β-磷酸三钙的质量比控制在4:1，β-磷酸三钙与预处理多孔碳基复合物的质量比控制在1:1.5，将混合液加入到低温快速成型仪中，在-40℃下进行三维打印形成尺寸为10mm
×
10mm
×
10mm的正方体多孔性支架材料，然后在-80℃下处理15min，经过20℃真空干燥20h，即可得到成品多孔性支架材料；4）选用重量份数含量为pvc树脂100份，木粉10份，轻钙10份，苯二甲酸酯类增塑剂0.3份、稀土复合稳定剂3份、钛酸酯偶联剂0.5份、ac发泡剂1份，聚乙二醇辛基苯基醚润湿剂0.2份组成的成品pvc塑料模板作为基材，将该pvc塑料模板表面清洗干净，烘干后水平放置在模具中，将多孔性支架材料等间距整齐地排列在pvc塑料模板上，然后将相同组分的pvc塑料挤压塑化后得到pvc塑料熔体，控制温度在130℃，浇灌至模具中，挤压成型，pvc塑料层的厚度控制在20-25mm，即可完成对pvc塑料模板的加工处理。
[0011]
进一步，所述三维打印的喷丝间距为1mm，喷头速度为15mm/s，液体流出速度为0.5ml/min，多孔性支架材料上孔洞的孔径控制在10μm，孔深为30μm，孔洞的连通率大于
95％。
[0012]
实施例2一种改善中空塑料模板形受热易变形的加工工艺，具体工艺如下：1）按照九水合硝酸铝、均苯三甲酸和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为6:2:5.5，将称取的九水合硝酸铝、均苯三甲酸和十六烷基三甲基溴化铵置于容器中，加入由无水乙醇与去离子水按体积比为1:1组成的乙醇水溶液，控制九水合硝酸铝与乙醇水溶液的质量体积比为1:25g/ml，经350w超声处理35min至溶液澄清，再按照多孔碳基复合物重量比例的6%，向溶液中加入多壁碳纳米管（购自天津艾维信化工科技有限公司），继续超声处理25min，将得到的前驱体溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在125℃下保持9h，自然冷取至室温，用去离子水洗涤至溶液无明显泡沫生成，在65℃下真空干燥13h，然后移至管式炉中，在氮气保护下，820℃煅烧2.5h，冷却后得到多孔碳基复合物；2）将多孔碳基复合物置于容器中，按照多孔碳基复合物与56号石蜡的质量比为1:4，将称取的石蜡均匀铺在多孔碳基复合物上，将容器放入75℃真空干燥箱中，抽真空至0.03pa，待石蜡完全溶解后保温处理35min，将容器取出后以150r/min搅拌处理25min，然后再次放入真空干燥箱中，重复处理4次，待处理结束后，将得到的产物置于称量纸上，并且放入真空干燥箱内的表面皿上，在75℃下反复干燥直至称量纸上没有石蜡痕迹，取出后自然冷却，得到预处理多孔碳基复合物；3）将适量的聚乳酸溶于1，4-二氧六环中制备得到质量分数为12%的聚乳酸溶液，然后一定量的β-磷酸三钙颗粒和预处理多孔碳基复合物加入到聚乳酸溶液中混匀，得到混合液，混合液中，聚乳酸与β-磷酸三钙的质量比控制在4.5:1，β-磷酸三钙与预处理多孔碳基复合物的质量比控制在1:2，将混合液加入到低温快速成型仪中，在-35℃下进行三维打印形成尺寸为12mm
×
12mm
×
12mm的正方体多孔性支架材料，然后在-90℃下处理20min，经过25℃真空干燥23h，即可得到成品多孔性支架材料；4）选用重量份数含量为pvc树脂120份，木粉12份，轻钙18份，苯二甲酸酯类增塑剂0.5份、稀土复合稳定剂3.5份、钛酸酯偶联剂0.8份、ac发泡剂1.5份，聚乙二醇辛基苯基醚润湿剂0.4份组成的成品pvc塑料模板作为基材，将该pvc塑料模板表面清洗干净，烘干后水平放置在模具中，将多孔性支架材料等间距整齐地排列在pvc塑料模板上，然后将相同组分的pvc塑料挤压塑化后得到pvc塑料熔体，控制温度在135℃，浇灌至模具中，挤压成型，pvc塑料层的厚度控制在23mm，即可完成对pvc塑料模板的加工处理。
[0013]
进一步，所述三维打印的喷丝间距为2mm，喷头速度为20mm/s，液体流出速度为0.8ml/min，多孔性支架材料上孔洞的孔径控制在15μm，孔深为40μm，孔洞的连通率大于95％。
[0014]
实施例3一种改善中空塑料模板形受热易变形的加工工艺，具体工艺如下：1）按照九水合硝酸铝、均苯三甲酸和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为7:2:6，将称取的九水合硝酸铝、均苯三甲酸和十六烷基三甲基溴化铵置于容器中，加入由无水乙醇与去离子水按体积比为1:1组成的乙醇水溶液，控制九水合硝酸铝与乙醇水溶液的质量体积比为1:30g/ml，经400w超声处理40min至溶液澄清，再按照多孔碳基复合物重量比例的7%，向溶液中加入多壁碳纳米管（购自天津艾维信化工科技有限公司），继续超声处理30min，将得
到的前驱体溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在130℃下保持10h，自然冷取至室温，用去离子水洗涤至溶液无明显泡沫生成，在70℃下真空干燥15h，然后移至管式炉中，在氮气保护下，850℃煅烧2.5h，冷却后得到多孔碳基复合物；2）将多孔碳基复合物置于容器中，按照多孔碳基复合物与60号石蜡的质量比为1:5，将称取的石蜡均匀铺在多孔碳基复合物上，将容器放入80℃真空干燥箱中，抽真空至0.04mpa，待石蜡完全溶解后保温处理40min，将容器取出后以160r/min搅拌处理30min，然后再次放入真空干燥箱中，重复处理5次，待处理结束后，将得到的产物置于称量纸上，并且放入真空干燥箱内的表面皿上，在80℃下反复干燥直至称量纸上没有石蜡痕迹，取出后自然冷却，得到预处理多孔碳基复合物；3）将适量的聚乳酸溶于1，4-二氧六环中制备得到质量分数为15%的聚乳酸溶液，然后一定量的β-磷酸三钙颗粒和预处理多孔碳基复合物加入到聚乳酸溶液中混匀，得到混合液，混合液中，聚乳酸与β-磷酸三钙的质量比控制在5:1，β-磷酸三钙与预处理多孔碳基复合物的质量比控制在1:2.5，将混合液加入到低温快速成型仪中，在-30℃下进行三维打印形成尺寸为15mm
×
15mm
×
15mm的正方体多孔性支架材料，然后在-100℃下处理25min，经过30℃真空干燥25h，即可得到成品多孔性支架材料；4）选用重量份数含量为pvc树脂130份，木粉15份，轻钙20份，苯二甲酸酯类增塑剂0.6份、稀土复合稳定剂4份、钛酸酯偶联剂1份、ac发泡剂2份，聚乙二醇辛基苯基醚润湿剂0.5份组成的成品pvc塑料模板作为基材，将该pvc塑料模板表面清洗干净，烘干后水平放置在模具中，将多孔性支架材料等间距整齐地排列在pvc塑料模板上，然后将相同组分的pvc塑料挤压塑化后得到pvc塑料熔体，控制温度在145℃，浇灌至模具中，挤压成型，pvc塑料层的厚度控制在25mm，即可完成对pvc塑料模板的加工处理。
[0015]
进一步，所述三维打印的喷丝间距为2mm，喷头速度为25mm/s，液体流出速度为1ml/min，多孔性支架材料上孔洞的孔径控制在20μm，孔深为50μm，孔洞的连通率大于95％。
[0016]
对照组选用重量份数含量为pvc树脂100份，木粉10份，轻钙10份，苯二甲酸酯类增塑剂0.3份、稀土复合稳定剂3份、钛酸酯偶联剂0.5份、ac发泡剂1份，聚乙二醇辛基苯基醚润湿剂0.2份组成的pvc塑料模板作为试样。
[0017]
测试实验1试验装置试验装置主要由台座、支撑、待测试模板和加载水箱组成， 1）台座布置，台座采用标准砖砌筑，每个台座的截面尺寸为240mmx240mm，高度430mm；2）支撑布置，将钢梁固定安装在砖台座上，在钢梁的上方垂直于其长度方向安装木楞支撑，支撑间距设为150mm；3）待测试模板及加载水箱，pvc塑料模板底板尺寸设计为 915mmx457mmx12mm（长
×
宽
×
厚），按照施工要求将其安装于木楞支撑上；加载水箱是根据水体荷载的大小以及底模尺寸设置大小（915mmx457mmx915mm），由pvc塑料模板材料组装而成，水箱内侧全部铺设防渗漏的塑料薄膜。
[0018]
2加载方案实验过程中，采用150mm支撑间距，5kn/m
2
固定荷载作为恒载加温试验的条件，测试过
程以水荷载模拟工况下模板的荷载，加载值为5kn/m
2
，试验过程中，保持荷载恒定，将水体温度由室温升至预设温度，再降至室温，每次升降温为一级循环，共七级循环，预设温度分别为50，55，60，65，70，75，80℃，试验中利用电加热棒进行水体升温，温度计进行温度量测，试验温度取所有温度计的平均值，为了保证变温时荷载恒定，升温时使用2根等管径的水管一边抽出凉水一边输入热水，降温时反之。
[0019]
3试验现象及结果分析各工艺方法分别提供20组由塑料模板组装成的加载水箱，在室温条件下，采用同样的实验方法进行试验，试验结束后，将水箱模板拆解，观察模板内表面的平整情况，结果如下：实施例1-3提供的塑料模板，在75-80℃之间，模板内表面呈现小幅度波浪状，波峰位置大致位于跨边，波谷位置位于跨中，其中，低模模板平整性远差与四周面模模板；对照组提供的塑料模板，在60-65℃之间，模板内表面呈现小幅度波浪状，波峰位置大致位于跨边，波谷位置位于跨中，其中，低模模板平整性远差与四周面模模板。
[0020]
通过试验结果可知，本发明提供的工艺方法，可以有效的降低外界温度对pvc塑料模板造成的损伤，实现了pvc塑料模板耐温性能的提升，从而降低了pvc塑料模板的受热形变量，提高了其在高温环境下的尺寸稳定性，从而使得pvc塑料模板在建筑行业可以得到更广泛的应用。
[0021]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

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