一种强握钉力的高强度建筑塑料模板的制备方法与流程

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种强握钉力的高强度建筑塑料模板的制备方法。

背景技术：

建筑是国民经济的支柱产业之一，当今建筑工程的梁、板、柱的混凝土成型；交通部门的桥梁、隧道、高速公路立体枢纽的混凝土成型；水利、电力部门的大坝、水塔、罐体的混凝土成型；以及军工部门的发射台、发射架和地下工程的混凝土成型，都离不开建筑模板。美国混凝土协会提出了混凝土成型模板的成本接近混凝土成本的一半的观点。我国模板的材料大多是采用木模板和钢模板。木模板存在使用周转次数少，胶合剂的甲醛污染和抗侵蚀能力差等局限性。特别是木材耗用量大，破坏环境与生态平衡。据不完全统计，我国每年耗用近4124万立方米的木材用于建筑模板的生产，这不应该是发展的方向。钢模板存在自重大、幅面小、钢材冶炼的能耗大和co2的排放污染等局限性。因此发展与生产新型建筑材料变显得十分必要。建筑模板是一种临时性支护结构，按设计要求制作，使混凝土结构、构件按规定的位置、几何尺寸成形，保持其正确位置，并承受建筑模板自重及作用在其上的外部荷载。建筑模板主要分为木质建筑模板、钢木建筑模板、建筑胶合板、钢竹建筑模板、铝建筑模板、塑料建筑模板等。塑料模板是一种节能可循环绿色环保产品，既满足了施工技术的要求、提高周转次数、节约了木材资源，又减少了施工企业投入，对使用单位来说好处多多。市场上的建筑模板基本以木制、竹制为主，缺点是经过风吹日晒雨淋，容易开裂、翘边、变形，一般只能使用4~6次就报废了，而且不能重复利用，浪费了大量的木材，但木质模板具有良好的握钉力。建筑塑料模板质地轻，使用过程中不霉变、不开裂、可锯，但市场上的塑料模板力学性能差，不耐腐蚀，且容易应力集中易开裂，因转孔性能差，握钉能力弱，且钉子楔入很容易开裂，这种缺点是市场上塑料模板本质属性所决定的。由两种或多种互相贯穿的交联聚合物组成的共混物，其中至少有一种组分是紧邻在另一种组分存在下聚合或交联的，叫作互穿聚合物网络，简称ipn。它是20世纪60年代以来继接枝共聚、嵌段共聚等制备聚合物合金的又一途径。其特点是通过化学交联施加强迫互容作用，使聚合物链互相缠结形成相互贯穿的交联聚合物网络，达到抑制热力学上相分离的目的，增加两种组分间的相容性，形成比较精细的共混物结构。分步ipn常简称ipn。常见的ipn有聚苯乙烯/聚丙烯酸酯ipn、聚氨酯/环氧树脂ipn、聚二甲基硅氧烷/聚苯乙烯ipn等。随着塑料模板的不断发展，塑料模板已经逐渐取代实木或胶合板而成为建筑模板的主要原料。众所周知，建筑模板制品的接合方式以钉钉或拧螺钉最为方便，因此，钉钉和拧螺钉也已成为用塑料模板广泛采用的接合方式。于是塑料模板对钉及螺钉的握持能力也就成了塑料模板主要力学性能指标之一。塑料模板对钉和螺钉的握持能力可用握钉力表示。以往，木质模板依靠内部天然的粗纤维，与钉之间产生较大的摩擦，这样使握钉力大大增加，但是在塑料中添加大量的增强填料，实际并不能提高握钉力，反而会导致模板应力集中，极其容易开裂，例如玻璃纤维模板等甚至不能钉钉，即使不添加增强填料的普通聚丙烯、聚碳酸酯板材也需要需要高超细心的钉钉熟练的钉钉技艺或者采用钻孔和预留的方式，极其的浪费工时和无形中增加了成本，而握钉力能力的强弱对塑料模板的重复利用次数很大且直接相关，大部分塑料模板是在接合过程中报废的，本领域技术人员亟待开发一种强握钉力的高强度建筑塑料模板的制备方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种强握钉力的高强度建筑塑料模板的制备方法。

一种强握钉力的高强度建筑塑料模板的制备方法，包括以下步骤：(1)制备阻燃增强微胶囊：按重量份数计，将35~38份无卤阻燃剂，15~18份三聚氰胺磷酸盐，67~71份的天然橡胶乳液壁材，乳化剂1~2份，氯醚树脂乳液17~23份均匀混合，然后用高速分散均质机在8000~10000r/min下混匀6~9min，再于均质压力为22~28mpa下均质6~9min至乳液不分层，冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥，然后收集微胶囊粉末，即得到所述的阻燃增强微胶囊；

（2）按重量份数计，称量63~69份乙烯基酯树脂，12~15份阻燃增强微胶囊，0~30份增强填料以及54~58份的反式-1，4-聚异戊二烯，在60~65℃下600~900rpm机械搅拌10~25min后，再在65~70℃，20~60khz超声分散10~15min，得到超声分散的混合料浆；

(3)将步骤(2)超声分散后得到的混合体系中，加入2~3重量份固化剂；将加入固化剂的混合物升温到90~130℃，以200~400rpm进行机械搅拌混合；

(4)将步骤(3)得到的混合物倒入在90~100℃预热好的涂有脱模剂的不锈钢模具中，抽真空30~70min，脱除混合物中气泡；(5)脱泡后，在17~24mpa下120~130℃固化4~8min，130~140℃固化10~15min，自然冷却后脱模，得到所述的强握钉力的高强度建筑塑料模板。

进一步的，所述的乙烯基酯树脂为酚醛型环氧乙烯基酯树脂、四溴双酚a型环氧乙烯基酯树脂、氨基甲酸乙酯乙烯基酯树脂中的一种或多种。

进一步的，所述步骤（2）的反式-1，4-聚异戊二烯取自古塔波胶、杜仲胶、合成tpi橡胶、巴拉塔胶中的其中一种，所述步骤（2）增强填料为石墨粉、辉绿岩粉、硫酸钡中的其中一种。

进一步的，所述的无卤阻燃剂为2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷、二异丙苯低聚物中的一种或多种。

进一步的，所述步骤（1）的喷雾干燥工艺为：进料流量为200ml/h，喷雾压力为0.3mpa，进风温度为160℃，出口温度为90℃。

进一步的，所述的步骤（4）的固化剂为过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二异丙苯中的其中一种。

进一步的，所述步骤（3）中脱模剂是白蜡与聚（12-羟基硬脂酸）硬脂酸酯的按重量比1∶1的混合物，涂模用量为0.2~0.4g/m²。

进一步的，所述步骤（1）的乳化剂为环己基氨基磺酸钠、茜素磺酸钠中的其中一种

本发明的有益效果：

本申请开发强握钉力的高强度建筑塑料模板的实践过程中意外的发现以反式-1，4-聚异戊二烯和乙烯基酯树脂为主要原料可以制备具有分子层面相互贯穿的互穿聚合物网络结构材料，以往在人们的固有观念中，反式-1，4-聚异戊二烯是一种热塑性加工材料，而乙烯基酯树脂其是一种热固性材料，不能热塑性加工，以这两种材料是不可能共混加工的，也并不能制备高分子合金材料，但是实践过程中发现，如果一种聚合物（tpi）能和另一种单体（乙烯基酯树脂）之间互容，用其制备合金时就能形成互穿网络结构，就可以提高两种材料的相容性，因此，本发明采用乙烯基酯树脂和反式-1，4-聚异戊二烯采用以往的挤出熔融共混的方法难以成型时，意外的利用反式-1，4-聚异戊二烯自身属性，将其加热剪切搅拌于乙烯基酯树脂基体中，可以使其均匀分散，而且反式-1，4-聚异戊二烯含有双键可以实现进一步的交联，而在反式-1，4-聚异戊二烯的固化体系中，乙烯基酯树脂同样可以实现交联固化，形成二者的同步共交联结构，进一步形成完全的互穿聚合物网络结构，通过化学交联施加强迫互容作用，使聚合物链互相缠结形成相互贯穿的交联聚合物网络，在分子链层面增加钉与材料的摩擦力，且具有互穿交联结构而不至于开裂，因此能够制备性能优良的强握钉力的高强度建筑塑料模板，反式-1，4-聚异戊二烯既具有分子链柔顺性和可固化交联特征，反式构形的有序性，又具有立构规整的易结晶性，结晶温度60℃，因而具有高硬度和高拉伸强度结晶型塑料热塑性，又可表现橡胶弹性体性质，可以提高板材的耐折性能和韧性，它与天然异戊橡胶具有完全相同的化学组成，本申请采用天然橡胶乳液制备阻燃增强微胶囊的壁材，与模板基体的反式-1，4-聚异戊二烯有着良好的相容性，但只是分子链中碳-碳双键的构形相反，因而性能上有截然不同的差异，是不同的两种物质，而tpi分子链中的双键可进行硫化交联，而乙烯基酯树脂结构上也含有可固化交联的双键，而这是形成完全ipn的又一促成条件，而采用天然橡胶乳液为壁材，无卤阻燃剂既可以促进tpi和乙烯基酯树脂进一步交固化起到交联改性的作用，达到增强的目的，还作为无卤阻燃剂与含有的氯、溴、磷、氮发生协效阻燃的作用，微胶囊制备方法简便，原料来源广泛，且施用效果好，提高阻燃效果，采用的固化体系适用于tpi和乙烯基酯树脂同步交联共固化，促进了材料的强度，而增强填料的引入可以进一步提高模板的强度。

本发明相比现有技术，具有如下优点：

以往，市场上的塑料模板产品和相应技术，一味的追求模板的强度，以为强度越高，则使用寿命越长。但是忽略了模板使用需要结接钉钉以及握钉力的这一重要性能指标，而实际中大量的塑料模板因为握钉力差和钉钉开裂而报废或重复使用，导致人们逐渐有重新选择木质模板放弃使用塑料模板的趋势，因为木质模板可以反复钉钉而不至于开裂，重复使用次数更多，力学上，材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度，而添加有增强纤维的塑料板材是微观的不均相物质，在钉钉等外力作用下，及其容易发生应力集中，导致开裂，例如玻纤增强的塑料板材虽强度硬度高，但绝不能钉钉，本发明公开的制备方法在具有良好强度的基础之上同时具有较强的握钉力，以塑代木，无味，无毒，无污染，使用过程中不产生任何有毒物质，耐寒耐热，膨胀系数小，不收缩，不湿涨，不开裂，不变形，尺寸稳定，抗冲击强度大，高空垂直跌落不破不裂，耐磨损，韧性好，弹性强，拼装方便，周转率高，表面光滑，不吸水，不变形，不霉变，不起泡，耐酸碱，耐腐蚀，使用和存放不需要做任何防腐处理，正常使用情况下，周转使用次数可达100次以上，脱模容易，无需刷脱模剂，轻敲模板即可脱落，缩短工时，节省人力，加快工程进度，易拆装，安装拆装方便，快捷，安全，支撑操作方便，有利于组织施工，有效提供工程进度，与木模板、竹胶板相比损耗成本低，可以大大降低工程造价，具有较强的握钉作用，不开裂，利于多位置钻孔钉钉接合。

具体实施方式

实施例1

第一步、制备阻燃增强微胶囊：按重量份数计，将38份无卤阻燃剂2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷，18份三聚氰胺磷酸盐，71份的天然橡胶乳液壁材，乳化剂环己基氨基磺酸钠2份，氯醚树脂乳液23份均匀混合，然后用高速分散均质机在8000~10000r/min下混匀9min，再于均质压力为28mpa下均质9min至乳液不分层，冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥，进料流量为200ml/h，喷雾压力为0.3mpa，进风温度为160℃，出口温度为90℃然后收集微胶囊粉末，即得到所述的阻燃增强微胶囊；第二步、按重量份数计，称量69份酚醛型环氧乙烯基酯树脂，30份增强填料辉绿岩粉，15份阻燃增强微胶囊以及58份的反式-1，4-聚异戊二烯合成tpi橡胶，在65℃下900rpm机械搅拌10~25min后，再在70℃，60khz超声分散15min，得到超声分散的混合料浆；第三步、将第二步超声分散后得到的混合体系中，加入3重量份固化剂过氧化二异丙苯；将加入固化剂的混合物升温到130℃，以400rpm进行机械搅拌混合；

第四步、将第三步得到的混合物倒入在9100℃预热好的涂有脱模剂的不锈钢模具中，脱模剂是白蜡与聚（12-羟基硬脂酸）硬脂酸酯的按重量比1∶1的混合物，涂模用量为0.4g/m^2，抽真空70min，脱除混合物中气泡；第五步、脱泡后，在24mpa下130℃固化8min，130~140℃固化10~15min，自然冷却后脱模，得到所述的强握钉力的高强度建筑塑料模板。

白蜡购自四川王氏白蜡科贸有限公司，聚（12-羟基硬脂酸）硬脂酸酯购自山东邹平铭兴化工有限公司、天然橡胶乳液购自drtdermulsenedp0801，过氧二异丙苯购自山东瑞皇化工有限公司，合成tpi橡胶购自kurapreneir301，酚醛型环氧乙烯基酯树脂购自上纬度swancor®907，氯醚树脂乳液购自江阴汇通精细化工有限公司，固含量40%，三聚氰胺磷酸盐购自山东寿光普尔化工有限公司。

实施例2

第一步、制备阻燃增强微胶囊：按重量份数计，将35份无卤阻燃剂二异丙苯低聚物，15份三聚氰胺磷酸盐，67份的天然橡胶乳液壁材，乳化剂茜素磺酸钠1份，氯醚树脂乳液17份均匀混合，然后用高速分散均质机在8000r/min下混匀6min，再于均质压力为22mpa下均质6min至乳液不分层，冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥，进料流量为200ml/h，喷雾压力为0.3mpa，进风温度为160℃，出口温度为90℃，然后收集微胶囊粉末，即得到所述的阻燃增强微胶囊；

第二步、按重量份数计，称量63份四溴双酚a型环氧乙烯基酯树脂，12份阻燃增强微胶囊以及58份的反式-1，4-聚异戊二烯合成tpi橡胶，在65℃下6900rpm机械搅拌25min后，再在70℃，20khz超声分散10min，得到超声分散的混合料浆；

第三步、将第二步超声分散后得到的混合体系中，加入2重量份固化剂过氧化苯甲酸叔丁酯；将加入固化剂的混合物升温到90℃，以200rpm进行机械搅拌混合；

第四步、将第三步得到的混合物倒入在90℃预热好的涂有脱模剂的不锈钢模具中，脱模剂是白蜡与聚（12-羟基硬脂酸）硬脂酸酯的按重量比1∶1的混合物，涂模用量为0.2g/m²，抽真空30min，脱除混合物中气泡；第五步、脱泡后，在17mpa下120℃固化8min，140℃固化10min，自然冷却后脱模，得到所述的强握钉力的高强度建筑塑料模板。

白蜡购自四川王氏白蜡科贸有限公司，聚（12-羟基硬脂酸）硬脂酸酯购自山东邹平铭兴化工有限公司、过氧化苯甲酸叔丁酯购自江苏培星化工有限公司、合成tpi橡胶购自门尼黏度30青岛第派新材有限公司tpi-ⅱ、四溴双酚a型环氧乙烯基酯树脂购自江苏方鑫fx-450，天然橡胶乳液购自山东祥发化工公司的550商品，氯醚树脂乳液购自江阴汇通精细化工有限公司，固含量40%，三聚氰胺磷酸盐购自深圳凯米化工，常州市武进化轻有限公司的二异丙苯低聚物其结构式如下所示：

。

对比例1

本对比例与实施例2相比，在第（2）步骤中，省去阻燃增强微胶囊成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例2

本对比例与实施例1相比，在第（2）步骤中，省去增强填料成分，即增强填料使用为0，除此外的方法步骤均相同。

对比例3

本对比例与实施例2相比，在第（2）步骤中，省去反式-1，4-聚异戊二烯成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例4

本对比例与实施例2相比，在第（1）步骤中，省去三聚氰胺磷酸盐成分，除此外的方法步骤均相同。

将实施例和对比例制备的强握钉力的高强度建筑塑料模板的制备方法进行性能测试，测试结果见表1

表1各强握钉力的高强度建筑塑料模板的制备方法的性能测试结果

注：拉伸强度：按gb/t1040.2-2006（第2部分）进行；简支梁冲击强度：按gb/t1043.1-2008进行；弯曲强度：按gb/t9341-2008进行；弯曲弹性模量：按gb/t9341-2008进行；回缩率：在80℃高温下放置168小时，测量其规格尺寸与试验验前对比；耐高温试验：在80℃高温下放置10分钟，观察其外观有无变化及裂纹人工气候老化试验：23℃rh50%下放置160小时，观察其外观有无变化及裂纹耐酸碱腐蚀性能：在10%h2s04中放置168小时，观察其外观有无变化及裂纹；握钉力试验使用山东欧贝特力学性能试验机有限公司的mwd-10握钉力试验机参考gbt/14018-2009木材握钉力试验方法，将五种不同的试样分别加工成50mm×20mm×150mm的试件，用电钻钻出深度18mm左右的垂直导向孔，导向孔直径分别为3.0mm，对应的孔径比分别为60%，再利用螺丝刀将螺钉手工拧入14mm的深度，最后利用微机控制电子万能力学试验机（rgm-100）将螺钉以9mm/min的加载速度拔出，记录拔钉过程中的最大力即为握钉力；燃烧性能级别（b2）：将产品进行点火试验，20s内未产生滴落物；jgj352-2014建筑塑料复合模板工程技术规程。

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