本发明涉及一种高性能纤维复合护栏板。
背景技术：
发生在高速公路上的事故之所以增加，除了交通管制问题，还有一部分原因是由于设置在高速公路上的交通安区设施的不合理，以及安全设施材料不理想所造成的。我国的高速公路发展较发达国家较晚，但发展速度却很快，导致很多安全设施规范都是参照其他国家标准。护栏的安全问题是高速公路的极为重要的问题，由于中央隔离护栏设施和路侧护栏设施材料不够理想和安全而造成的交通事故往往都是特别严重的，约占事故的30％，比重较大而严重。防撞护栏的设置以及材料是实践中最为常见的一种交通安全设施，所以，我国急需适合我国国情的安全护栏材料形式。
上世纪20年代，最早开始对护栏系统进行研究的国家是美国，他们开始在国内各处建立大规模的实车足尺试验场，具有最尖端的试验设备和测量仪器，在此基础上通过系统的科学理论分析，模拟各种情况下的碰撞过程，并通过实车验证，积累了丰富的经验，这为他们在护栏结构设计、设置方面提供了有效的科学依据，并大规模的对护栏的设置设计和高速公路其它安全防护设施进行研究和制定规范。继美国之后，其他发达国家如德国、法国、日本等国也开始着手对护栏装置进行系统性的研究并投入使用(但并没有较好的材料突破，文献记载的主要为金属和PVC材料以及玻璃纤维增强材料)。而国内对护栏系统的研究上相对美国等发达国家起步较晚，没有太多的理论基础和实践经验，试验方法和设备也不够先进和完善，在科研成果上比其它发达国家相差很多(主要以引进为主)。从1984年，随着我国高速公路交通事故发生率的不断上升，交通部意识到交通安全设施的重要性，开始对高速公路护栏进行深入的研究探索，交通部公路科学研究所通过借鉴国外技术，首次提出了波形梁护栏。1992到1993年交通部仿照美国实车足尺碰撞试验，得到了一些数据和结果分析，为制定我国护栏性能标准提供了有力的实践依据，并为护栏设置设计的合理化和标准化奠定了坚实的基础。1994年，我国对各种刚性、半刚性和柔性护栏从设计到生产再到施工的整个过程，制定了系统化标准。1997到2000年，在先前对碰撞试验研究的基础上，经过进一步深入研究，在护栏碰撞试验领域研究更上一层楼，对于大、重型货车行走的车道以及山区高速的研究在《公路三波形梁钢护栏》有详细的介绍。从七五期间开始，我国对护栏特别是高速公路护栏展开了系统性的研究，但多数是通过有限元软件对护栏进行仿真分析。
复合材料选用的纤维性能介绍
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维也称超高模量聚乙烯(UHMPE)纤维，是继碳纤维、芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，它是由分子量超百万(现已发展到400～500万)的聚乙烯通过凝胶(或熔融)纺丝后，经高倍拉伸而形成的一种纤维，这种纤维密度低、质量轻〔密度为0.97g/cm3〕，由于纤维经高倍拉伸作用，其结晶度和轴向取向度都很高(结晶度高达99％，轴向取向度达95％以上)，从而使纤维的初始模量高达100GPa，轴向拉伸强度高达3～7GPa。而且纤维具有良好的耐化学性能、耐磨性、耐冲击性能，吸水率很小，与生物的相容性能好等优点。UHMWPE纤维增强复合材料轴向拉伸比强度和比模量高，能量吸收性能优异，它具有表面化学惰性，对酸、碱和有机溶剂有很强的抗腐蚀性；由于分子链上没有不饱和基团，其耐光、热老化性能优良，并且耐磨性能优越，电绝缘和耐紫外光性能良好，轴向比强度和模量都很高，且能量吸收性和耐磨损性优于芳纶，断裂伸长率大于高强碳纤维，这是现有其它高性能纤维的复合材料所无法比拟的。因此，UHMWPE纤维特增强复合材料别适合作为防护材料，被广泛应用于建筑、医学、运动、航空航天等许多重要领域。
附表 几种纤维复合材料的力学性能
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高速公路用纤维复合护栏板。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的高性能纤维复合护栏板包括下列重量份数的组分：高性能纤维60-100份；基料70-100份。
优选的，高性能纤维选自超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种。
最佳选择的高性能纤维选自超高分子量聚乙烯纤维，并织成一定宽度的平纹或斜纹的布，以便使纤维受力均匀。
优选的，基料选自乙烯基酯树脂(VER)、热塑性树脂(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯(PU)中的一种。
本发明的有益效果：
本发明采用新型复合材料-超高分子量聚乙烯纤维增强复合制成，它集半刚性和柔性防护理念与一体，外形可沿用波形或其它形状，但材料不同，屏弃了交通事故发生时刚性撞击所带来的驾乘人员和车辆的硬性伤害和二次伤害。
它有如下优点：
1.极强的抗冲击力，其吸收能量性能优于芳纶和其它任何材料；这种复合材料在以往的使用用途中，大部分应用于军事、警用和工业防护领域；可大大改善防撞性能，减少车内人员的撞击损伤。
2.新型护栏板的耐候性优良，在零下196度到零上100度之间，具有抗腐蚀性、抗紫外线老化、耐低温脆化等；用这种纤维制造的产品不会由于和酸、碱、污海水等接触而损失其强度。
3.在车辆刮碰撞击中不会产生火花，避免引燃燃油爆燃。
4.减少或避免了(金属)护栏在受到撞击力变形后对车辆和驾乘人员的二次伤害。
5.比重轻(0.97/cm3)，是钢铁的八分之一，在安装和运输中可减少大量人力和财力。
6.免维护，不需要涂抹防腐漆，减少维护费用，综合投资费用低于金属护栏；尤其在沿海公路的防护栏板，由于空气中的盐分腐蚀，金属护栏板的寿命非常短暂，每年需耗费大量防腐费用。
7.长达数十年使用寿命。因为，超高分子量聚乙烯的分子量大，分子链长且由单纯的碳-碳键组成，没有侧链，所以不含任何芳香环、氨基、羟基或其它易受活性试剂攻击的化学基团，结晶度又高，因此在各种苛性环境中(如酸雨、海盐)不会被侵蚀。而芳纶在紫外线和苛性环境中的寿命下降则很大。
8.因其独特的工艺可设计性，可任意改变其截面，而这一点是金属护栏所做不到的。
具体实施方式
实例一：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：超高分子量聚乙烯纤维85份；乙烯基酯树脂(VER)80份。
制备方法如下：
将超高分子量聚乙烯纤维织成平纹或斜纹的布；将硅烷偶联剂经乙醇稀释后(硅烷偶联剂和乙醇的体积比是1:4)，经软辊涂覆超高分子量聚乙烯纤维布使其表面浸润处理后，再将超高分子量聚乙烯纤维布加温至80度去掉乙醇后，用软辊将乙烯基酯树脂(VER)混合物均匀地涂在UHMWPE布上，再在温度为100℃、压力为2.4MPa的条件下热压成型，制备复合材料薄层，再将多层材料放入波浪形模具中，温度为110-130℃，保持压力为2.4-3.0MPa，时间5-10分钟，脱模后得到的标准成品纵向剪切强度为11-13Mpa，纵向拉伸强度1.0-1.2Gpa横向拉伸强度1.0-1.2Gpa。
实例二：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：超高分子量聚乙烯纤维90份；乙烯基酯树脂(VER)85份。
制备方法如下：
将超高分子量聚乙烯纤维织成平纹或斜纹的布；将与实例一相同偶联剂处理过的多层超高分子量聚乙烯纤维织成的各种纹路布，经放绕机沁入乙烯基酯树脂(VER)混合物的料槽中，经多个软辊使其沁抹均匀，经牵伸机牵拉进入15米以上长度的波浪形定型模具中，模具温度110-130℃，模具压力2-3Mpa,牵拉速度3m/min，出模后由定长切割锯锯断，经翻料台上自动翻转卸下，这种作业方式为连续化生产。所得到的波浪形护栏板的纵向拉伸强度为1.0-1.2Gpa,横向拉伸强度0.9-1.1Gpa。
实例三：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：超高分子量聚乙烯纤维75份，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)100份。
制备方法如下：
将超高分子量聚乙烯纤维织成平纹或斜纹的布；将与实例一相同方法用偶联剂涂覆过的表面处理的多层超高分子量聚乙烯纤维布和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以75:100的比例，将纤维(或布)和树脂放入波浪形模具加压，模具温度110-130℃，压力2.5-4Mpa,时间2-6分钟，脱模后即为成品。成品纵向剪切强度为12-17Mpa,纵向拉伸强度1.0-1.3Gpa。
实例四：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：超高分子量聚乙烯纤维75份；聚氨酯(PU)100份。
制备方法如下：
将超高分子量聚乙烯纤维织成平纹或斜纹的布；将与实例一相同方法用表面经偶联剂涂覆处理过的多层超高分子量聚乙烯纤维(布)和热塑性改性聚氨酯(PU)，以一定的比例，操作流程与实例三相同，由于改性PU的分子链柔软，所得护栏板的弹性较好，纵向剪切力为7-10Mpa，纵向拉伸强度为1.0-1.2Gpa.。
实例五：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：超高分子量聚乙烯纤维75份；热塑性树脂膜(PE)100份。
制备方法如下：
将超高分子量聚乙烯纤维织成平纹或斜纹的布；将与实例一相同方法用偶联剂涂覆处理过的多层超高分子量聚乙烯纤维布与PE膜按比例和层数，纵向滚动放入波浪形加热模具中，经牵伸机牵拉进入连续的波浪形定型模具中，模具温度110-120℃，模具压力2.5-4Mpa,牵拉速度3m/min，时间2-6分钟后脱模，出模后由定长切割锯锯断，经翻料台上自动翻转卸下，这种作业方式为连续化生产。所得增强复合板的纵向剪切强度为11-13Mpa，纵向拉伸强度1.0-1.2Gpa横向拉伸强度1.0-1.2Gpa。
经上述材料和工艺加工成型的“超高分子量聚乙烯纤维增强复合护栏板”，具有超高分子量聚乙烯纤维材料的所有优异特性：极高的拉伸强度和抗冲击力，刚度小(柔度大)吸收能量的能力大，极好的耐低温、耐各种腐蚀、耐候性优良、耐磨损性和安全性都非常好，免除维护费用，使用寿命极长，安装方便，并且能很好地提高保护车辆和驾乘人员生命免受二次伤害的概率，最大限度降低财产损失。
实例六：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：碳纤维85份；乙烯基酯树脂(VER)80份。
制备方法同实施例一相同。
实例七：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：碳纤维90份；乙烯基酯树脂(VER)85份。
制备方法同实施例二相同。
实例八：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：碳纤维75份，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)100份。
制备方法同实施例三相同。
实例九：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：碳纤维75份；聚氨酯(PU)100份。
制备方法同实施例四相同。
实例十：
本实施例提供的高性能纤维复合护栏板，包括下列重量份数的组分：碳纤维75份；热塑性树脂膜(PE)100份。
制备方法同实施例五相同。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。