一种大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及复合材料制备技术领域，特别是涉及一种大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.目前，家用汽车已成为最重要的交通工具，复合材料是目前汽车生产常用重要材料之一。
3.复合材料有很多种类，最常见的为玻纤与聚丙烯混合复合材料，其中，对加入增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(ppg-mah)挤出工艺，玻纤长度等因素的研究讨论结果表明，pp-gmah的加入都能使玻纤维增强复合材料的机械性能得到显著提高；武俊等对长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备研究表明，在配方中添加质量分数为2％的降温母粒，选用a型长玻纤可以制得力学性能良好、外观符合要求的长玻纤/聚丙烯复合材料。同时玻纤增强聚丙烯(ppg)与通用聚丙烯塑料(pp)相比，不仅力学性能优秀，还具有良好的耐温性、耐老化性及成型加工性等。但是玻纤与聚丙烯复合材料对环境有污染，不符合目前对环境保护的要求。随着时代的发展、人们环保意识的加强以及对汽车废弃物的可回收等规定的提出，可回收再利用的环保复合材料成为了人们关注的重点。
4.天然纤维增强复合材料具有环保优势，其必不可少的组成部分是植物纤维复合材料树脂基体，基体黏合植物纤维起着传递载荷的作用，其次，也能够保护天然纤维免受化学以及物理损伤，以及赋予复合材料抗冲击和可延展等性能。植物天然纤维具有密度小、价格便宜、对设备的消耗小、可回收、对人体伤害低、对周围环境伤害低等等很多好处，使人们越来越青睐于开发天然植物纤维复合材料。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，使得复合材料在满足环保要求的基础上，具有优异的力学性能，进而满足汽车材料的应用需求。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供一种植物纤维混杂聚丙烯复合材料，所述复合材料以植物纤维为增强纤维，以聚丙烯为基体；所述植物纤维由大麻纤维与椰壳纤维混杂得到；
8.所述植物纤维和聚丙烯的质量比为3:7；
9.所述大麻纤维与椰壳纤维的混杂质量比为0:1-7:3。
10.本发明还提供上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
11.(1)对大麻纤维和椰壳纤维进行碱处理；
12.(2)将碱处理后的大麻纤维和椰壳纤维洗涤至中性，干燥，然后按照所述混杂比于聚丙烯基底膜上进行铺层复合，即得所述复合材料。
13.进一步地，所述碱处理步骤为：在氢氧化钠溶液中浸泡24h。
14.进一步地，所述氢氧化钠溶液的浓度为2％。
15.在碱处理之前还包括干燥的步骤，具体为：在70℃条件下干燥1h。
16.进一步地，步骤(2)复合时的压力为4pa，复合时间为20min。
17.本发明还提供上述复合材料在汽车制造领域中的应用。
18.各种纤维中最细软的一种就是大麻纤维，大麻纤维的顶端呈钝圆形，不是尖锐的顶端，所以制造的产品特别柔软舒适，大麻纤维的中心有细小空腔，而大麻纤维表面纵向分布着许多裂纹和小孔洞，故排汗吸湿好。大麻纤维横截面有许多种形状，比其他纤维复杂很多，其分子结构也复杂多变。因此，大麻纤维对各种波有良好的阻挡作用，不用经过其他特殊工艺就可阻挡强紫外光的辐射。同时，大麻纤维还可以避免静电积聚。干燥的大麻纤维是不良导体，其抗电击穿能力比棉纤维高很多，是良好绝缘材料。由于大麻纤维吸湿性能特别好，因此，能轻易避免静电积聚和摩擦引起的产品起球和放电，且在370℃不变色，所以耐热性能高。大麻纤维能够抗霉杀菌，大麻纤维中间是空腔，平时含氧气，使厌氧菌无法生存。
19.在植物纤维中，椰壳纤维含有最高浓度的木质素，使得它比棉更强韧，但柔韧性更差一些。与蕉麻相比，椰壳纤维的抗拉强度较低，但它具有优秀的抗微生物作用和抗盐水侵蚀的特征。从椰子外壳中提取的椰壳纤维由于质地粗硬，所以在传统的纺织工业没有得到广泛应用，只用于制作扫帚，地垫，绳索和其他家庭用具。椰壳纤维是由多细胞聚集形成的长纤维形态，一束椰壳纤维可包含30-300根甚至更多的纤维细胞，因此椰壳纤维具有较好的吸音及减震作用。
20.复合材料是由两种或两种以上物理性质与化学性质不同的物质，通过某种加工方式而制成的新的固体材料。按照不同性质具体分为两个组成部分：基体和增强体。基体和增强材料二者配合使用，消弭对方缺点，保留各自优点，从而获得更加优异的使用性能。而混杂纤维复合材料的增强纤维是由两种或两种以上纤维混杂而成，通过改变一些参数等，可以获得不同性能的混杂复合材料；它既具备单一纤维增强复合材料所没有的性能，同时还保留了单一纤维复合材料的优点，能够使不同种类纤维之间相互提升。
21.混杂纤维复合材料有很多实例，比如玻璃纤维－碳纤维混杂增强pcbt复合材料层合板，通过实验测试发现玻璃纤维－碳纤维混杂增强pcbt复合材料层合板具有良好的层间性能。而在相同的冲击条件下，cf/pcbt层合板被完全穿透，而玻璃纤维(gf)-cf/pcbt复合材料层合板由于层间分层消耗大量冲击能量，只在材料表面出现凹槽，结构具有良好的冲击后完整性。
22.纤维增强复合材料中，纤维的强度和模量都要高于基体，即纤维应具有高模量和高强度，因为大多情况下承载主要是靠增强纤维。纤维与基体之间要有一定的粘结作用，两者之间结合要保证所受的力通过界面传递给纤维。纤维与基体的热膨胀系数不能相差过大，否则在热胀冷缩过程中会自动削弱它们之间的结合强度。纤维与基体之间不能发生有害的化学反应，特别是不发生强烈的反应，否则将引起纤维性能降低而失去强化作用。纤维所占的体积、纤维的尺寸和分布必须适宜。一般而言，基体中纤维的体积含量越高，其增强效果越显著；纤维直径越细，则缺陷越少，纤维强度也越高；连续纤维的增强作用大大高于短纤维，不连续短纤维的长度必须大于一定的长度才能显示出明显的增强效果。
23.汽车内饰用复合材料主要的力学性能指标之一是弯曲性能，它是保证复合材料能够正常装配、使用的最关键因素。同时，对于汽车内饰材料而言，重要的影响因素还包括复
合材料的尺寸稳定性，尺寸稳定性不好，会对汽车内饰件的装配和正常使用造成很大困难，因为材料在储存和使用过程中产生较大尺寸变形。
24.本发明公开了以下技术效果：
25.本发明以混杂的大麻纤维和椰壳纤维作为增强纤维，以聚丙烯为基底，通过特定混杂比及制备工艺和参数，制备得到大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料。该复合材料可实现优于玻纤/聚丙烯复合材料的机械性能，具有替代玻纤/聚丙烯复合材料的可行性，同时，该大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料还具有天然纤维材料固有的质轻、环保等特点，且制备工艺简单，具有极大的推广应用价值。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料(椰壳与大麻纤维混杂比为7:3)外观图；
28.图2为大麻-椰壳-玻纤/pp复合材料外观图；
29.图3为不同复合材料的抗拉强度图；
30.图4为不同编号复合材料的拉伸应力应变曲线；
31.图5为不同复合材料的抗弯强度图；
32.图6为不同编号复合材料的弯曲应力-应变曲线；
33.图7为不同复合材料的冲击强度图。
具体实施方式
34.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
35.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
36.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
37.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本技术说明书和实施例仅是示例性的。
38.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即
意指包含但不限于。
39.本发明以混杂的植物纤维(大麻纤维、椰壳纤维)作为增强纤维，以聚丙烯(pp)为基体制备大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料。
40.本发明实施例所用原料如下：
41.椰壳纤维，产于印度，纤维平均长度为21cm，平均线密度为4.45tex，拉伸断裂强度为1.6cn/tex，拉伸断裂伸长率为16％；椰壳纤维组成成分：3.2wt％果胶、41.42wt％木质素、0.28wt％半纤维素、4.6wt％蜡质与43.68wt％纤维素，其他成份为6.82wt％；
42.大麻纤维，沈阳北江麻业发展有限公司；聚丙烯树脂，中国石化齐鲁股份有限公司；玻纤/pp母粒(玻纤含量30％)，佛山市塑聚新材料科技有限公司。
43.实施例1大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料的制备
44.(1)植物纤维的表面预处理
45.将大麻纤维和椰壳纤维放入真空干燥箱中，70℃充分干燥一个小时，干燥后取适量的大麻、椰壳纤维分别放入大的烧杯中，用手轻轻拍打去除纤维表面杂质，再分别将大麻纤维和椰壳纤维在浓度为2wt％的氢氧化钠溶液进行浸泡一天，在室温条件下，浴比为1:10。使反应物渗透到纤维内部，最后用清水反复浸泡，冲洗，洗涤至中性，再放入真空干燥箱中70℃充分干燥，取出备用。
46.(2)增强纤维的混杂处理
47.为了去除大麻纤维中的杂质，并使大麻纤维尽量平行排列顺直，将大麻纤维用梳理机进行梳理，然后与椰壳纤维按照设计好的混杂比进行混杂(不同编号及混杂比如表1所示)。
48.(3)制备复合材料
49.以聚丙烯为树脂基体，大麻与椰壳混杂纤维为增强体，复合材料中植物纤维总量与聚丙烯基体树脂的质量比为3:7。首先，将聚丙烯母粒在硫化机上模压成模，在190℃，两帕压强的条件下，利用模压一分钟制成聚丙烯膜。然后将大麻和椰壳纤维按照设计好的混杂比于基体表面铺层，然后再放入压模机，在四帕压强条件下用液压泵使上下压面充分接触模具，时间20分钟，在室温下自然冷却。
50.表1椰壳纤维与大麻纤维混杂比
[0051][0052]
图1为制备得到的大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料(椰壳与大麻纤维混杂比为7:3)外观图。
[0053]
实施例2玻纤/pp复合材料的制备
[0054]
将玻纤/pp母粒(玻纤质量百分比为30％)均匀平铺在模具中，利用模压成型法制备复合材料，在硫化机上模压成型，四帕压强条件下用液压泵使上下压面充分接触叠合体，
时间20分钟，室温下自然冷却后，拆开模具，得到玻纤/pp复合材料板，计为编号6。
[0055]
实施例3大麻-椰壳-玻纤/pp复合材料的制备
[0056]
将纤维长度为2mm左右的玻璃纤维与pp母粒利用螺杆挤压进行混合造粒，制成玻璃纤维含量为30％的玻纤/pp母料。首先，将聚丙烯母粒在硫化机上模压成模，在190℃，两帕压强的条件下，利用模压一分钟制成聚丙烯膜。根据增强纤维质量与聚丙烯质量比为3:7的原则，计算椰壳纤维和大麻纤维以及玻纤/pp母粒混合质量，其中椰壳与大麻纤维的质量比为7:3，椰壳与大麻纤维总质量与玻璃纤维质量比为1:1。将制成的聚丙烯树脂模与计算好相应质量的椰壳纤维、大麻纤维以及玻纤/pp母粒放入模具中，在硫化机上模压成型。在190℃，四帕压强条件下用液压泵使上下压面充分接触叠合体，时间20分钟，室温下自然冷却后，拆开模具，得到大麻-椰壳-玻纤/pp复合材料，计为编号7。
[0057]
图2为制备得到的大麻-椰壳-玻纤/pp复合材料外观图。
[0058]
实施例4复合材料的性能测试：
[0059]
1.拉伸性能测试
[0060]
根据astmd3039/d3039m-08《聚合物基复合材料拉伸性能标准实验方法》测试标准准备试样，采用wdw-20微机控制电子万能试验机，试样的夹持距离以及测试的拉伸速度具体如表2所示。为尽可能避免实验过程中出现试样的滑脱，以免对拉伸性能测试数据产生误差和影响，实验时需在试样两端粘贴加强片。每组试样测试三组，取其平均值。
[0061]
表2拉伸测试标准
[0062][0063]
将各组待测复合材料按相关测试标准规定的大小完成裁切，按照标准进行设备的参数设定，测试开始，观察力-位移曲线直到试样发生断裂现象，曲线趋势开始骤降且不再发生变化后即可停止实验，实验结束后记录相应数据。
[0064]
将记录下的各组试验数据进行整理后，并计算各组试样的拉伸强度，计算公式如下：
[0065][0066]
其中：f
tu
—拉伸强度，mpa；
[0067]
p
max
—最大拉力，n；
[0068]
a—试验前测得的试样实际横截面积，mm2。
[0069]
图3为各复合材料的抗拉强度图。由图3可知，玻纤纤维的抗拉强度最小，天然纤维的抗拉强度都比玻纤纤维的抗拉强度大，这是因为对比短玻纤纤维，大麻和椰壳纤维长度大于玻纤长度，同时也得到通过混杂工艺处理后的大麻/椰壳混杂聚丙烯复合材料的抗拉强度得到了较大提升，原因是大麻纤维的拉伸断裂强度与椰壳纤维的拉伸断裂强度比玻纤纤维强度大，所以抗拉强度都比玻纤与聚丙烯复合材料提高了，而且由于椰壳纤维的主体长度大于玻纤纤维的主体长度，增强体纤维与基体树脂的结合面积增大，有助于混杂大麻
纤维与椰壳纤维与聚丙烯复合材料拉伸性能的提高。植物纤维表面凹凸不平，这些都会使植物纤维与聚丙烯的接触面积增大，发生相互结合，这些相互结合和机械锚固的作用相似，并且即使在其他相互作用较弱的情况下也可以增强相互之间的结合力，最终使复合材料的拉伸强度提高。
[0070]
从图3可知，大麻-椰壳纤维与聚丙烯复合材料抗拉强度随混杂椰壳纤维含量的增加而增强。当大麻纤维与椰壳纤维混杂后，因为大麻纤维的主体长度小于椰壳纤维的主体长度，经过相互混杂处理后，复合材料纤维间的接触点增加，导致增强体力学性能有所提高，有助于大麻纤维与椰壳纤维与聚丙烯复合材料抗拉强度的改善，因此混杂椰壳纤维质量比的增加会使大麻纤维与椰壳纤维与聚丙烯复合材料不断增大。大麻纤维当拉伸达到断裂极限载荷时，会因不易发生形变而发生突然断裂现象。这是因为大麻纤维是高强低伸型的植物纤维，椰壳纤维相对于麻类纤维而言，椰壳纤维的断裂伸长率更大，所以当椰壳纤维受到拉伸时，不是瞬间被拉断。这样就提高混杂大麻纤维与椰壳纤维与聚丙烯复合材料的抗拉强度。
[0071]
表3为各复合材料的抗拉强度性能数据。
[0072]
表3各复合材料的抗拉强度性能
[0073][0074]
图4为七种复合材料的拉伸应力应变曲线，通过应力应变曲线，可以间接的反应复合材料在外力作用下发生的脆性、塑性、屈服、断裂等各种形变过程，同时也可以通过应力应变曲线计算出材料的模量、发生断裂时的断裂能等一系列数据。
[0075]
由应力应变曲线图，可以看出5号试样起始端的斜率大于其他试样的起始端斜率，而起始段的斜率代表着模量，所以可以得出5号复合材料的起始模量大于其他复合材料的起始模量；但在图中，6号试样的应力应变曲线所围成的面积小于其他试样复合材料的应力应变曲线所围成的面积，所以得到6号试样复合材料拉伸断裂所需要的能量最少。
[0076]
对于层压复合材料，通过图4可以看出，所有的曲线在拉伸刚开始的阶段，曲线都接近于线性，随着外部施加的外力增加，曲线有一个明显的突变点。从应力应变曲线图中发现在测试的持续进行中，曲线有的有多次的波动，而在对复合材料进行测试时发现，随着拉伸的持续，可以听到试样发生响脆的声音，观察到试样的树脂表面出现有白斑或裂纹，而试样的最终断裂的地方往往就发生在这些地方。观察测试结束的试样，可以发现在试样断裂处有明显的纤维抽拔现象发生，而这也正说明了应力应变曲线图中的轻微波动正是由试样中部分纤维断裂所引起，也可以得出层压复合材料的断裂或者系统崩坏的过程是一个逐步破坏的过程。
[0077]
2.弯曲性能测试
[0078]
弯曲性能测试是用来衡量复合材料抗弯能力的重要方式，也是力学性能测试中的
一项重要参考指标。在进行弯曲性能测试时，因复合材料的上下表面所受到的作用力并不相同，如上表面材料受到的作用力表现为挤压，而下表面则表现为拉伸，因此在进行弯曲性能测试时需要注意区别试样的受力情况，测试也要依据实验标准进行，避免测试结果出现错误与误差影响。
[0079]
根据现行astm d790的测试标准，对弯曲性能测试的试样其大小尺寸需根据实验方法和试样厚度进行裁切，本发明所采取的测试方法为三点弯曲法，试样的尺寸和厚度依据标准如表4所示：
[0080]
表4弯曲测试标准
[0081][0082]
将各组复合材料试样按测试标准规定的尺寸大小进行裁切，弯曲性能测试所使用的设备是wdw-20微机控制电子万能试验机，按照现行astm d790测试标准进行试样和设备的参数设定，每组试样进行测试时需调整跨距，弯曲试验的测试速度设置2mm/min。试验开始后观察力-位移曲线，待力-位移出现下降趋势且不再变化后，即可停止试验，记录下弯曲性能测试的相应数据，每组试样测试三组，取其平均值。
[0083]
将记录下的各组实验数据进行整理，并计算各组试样的最大弯曲应力，计算公式如下：
[0084][0085]
其中：σ—跨中外表面应力，mpa；
[0086]
p—作用力，n；
[0087]
l—支持跨距，mm；
[0088]
b—梁的宽度，mm；
[0089]
h—梁的厚度，mm。
[0090]
注：三点简支弯曲最大应力出现在跨中位置，跨中表面应力即为最大弯曲应力。
[0091]
图5为不同复合材料的抗弯强度图。可以看出，玻纤与聚丙烯混杂复合材料的抗弯强度均小于混杂后的椰壳与大麻纤维/pp复合材料的抗弯强度。可知，玻纤/pp复合材料的抗弯强度小于椰壳-大麻/pp复合材料的抗弯强度，其主要原因是由于椰壳纤维质地坚硬，且纤维的直径比较大，抗弯强度比较出色，大麻纤维的性能稳定，且在面密度相同的情况下，玻纤纤维的孔隙率小于椰壳纤维与大麻纤维混杂的纤维间孔隙率，不利于基体树脂对纤维的包覆和对增强体织物的渗透，因此复合材料受力弯曲时应力在界面间的有效传递会变弱。由于玻纤纤维的断裂伸长率远小于椰壳纤维的拉伸断裂伸长率，也有利于椰壳-大麻/pp复合材料抗弯强度的提高。
[0092]
表5为不同复合材料的抗弯强度性能数据。
[0093]
表5不同复合材料的抗弯强度性能
[0094][0095]
由表5可以发现，椰壳-大麻/pp复合材料抗弯强度影响比较大的因素是大麻纤维椰壳纤维与质量比，且椰壳纤维质量比的不断增加会使椰壳-大麻/pp复合材料的抗弯强度随之不断增大。因为当椰壳纤维质量比较大时，基体树脂的有效浸润有利于椰壳-大麻/pp复合材料中载荷的有效传递。其主要原因是椰壳纤维的拉伸断裂伸长率大于大麻纤维的断裂伸长率，椰壳纤维的混杂效果改善了复合材料拉伸断裂性能。其次，椰壳纤维含量的增加，一方面纤维间的缠结效果提高，另一方面复合材料的孔隙率也变大，提高基体树脂对增强复合材料的浸润性。
[0096]
图6为不同复合材料的弯曲应力-应变曲线。通过比较1、2号试样的曲线，可以看出1号试样的起始模量比2试样的起始模量大，弯曲破坏时所需要的能量也比2号试样弯曲破坏时所需的能量大。观察3、4、5试样的曲线，可以得到随着椰壳质量混杂比的增加弯曲破坏时所需要的能量逐渐增大。观察6号，可以看出6号试样的起始模量比较大，但是弯曲破坏所需要的能量是最小的。
[0097]
3.冲击性能测试
[0098]
冲击性能测试是用来衡量复合材料冲击强度、韧性的重要方式，对于柔性防护复合材料来说尤为重要。增强体的结构、基体材料的选择以及制备工艺上的差别都能对复合材料的冲击性能产生影响。
[0099]
本发明采用xjj-50s数显简支梁冲击试验机，根据现行的摆锤式冲击试验标准(astm d6110)进行设备的参数设定与实验试样尺寸大小的裁切，具体如表6所示：
[0100]
表6冲击测试标准
[0101][0102]
将各组复合材料试样按照试验标准规定的尺寸大小完成裁切，按照现行标准进行设备的参数设定后，即可开始进行测试，需要注意在每次测试裁切好的试样前，需先进行空击测试以检查能量损失是否过大，试验完成后记录下每次的冲击测试数据，每组试样测试三组，取其平均值。
[0103]
将记录下的各组试样数据进行整理，并计算各组试样所具有的冲击强度，计算公式如下：
[0104]
[0105]
其中：αk—冲击强度，kj/m2；
[0106]
ec—试样吸收能量，j；
[0107]
h—试样厚度，mm；
[0108]
b—试样宽度，mm。
[0109]
图7为不同复合材料的冲击强度图。可以发现，玻纤与聚丙烯混杂复合材料均小于混杂后的大麻-椰壳纤维与聚丙烯复合材料的冲击强度，主要是因为玻纤虽然是一种性能优异的材料，但是它的缺点就是性脆，所以玻纤/pp复合材料的脆性大，断裂伸长率低易折断。
[0110]
从图中还可以看出，当大麻纤维与椰壳纤维质量比为1:1时，混杂椰壳-大麻/pp复合材料的冲击强度是最低的，之后不论是增加椰壳纤维的质量比还是减少，混杂椰壳-大麻/pp复合材料的冲击强度都在增加，但是麻纤维的增加没有椰壳纤维增加时复合材料的冲击强度变化大，这是由于大麻纤维的断裂伸长率小于椰壳纤维的拉伸断裂伸长率，椰壳纤维的质量比越大复合材料拉伸断裂性能越好。
[0111]
表7为不同复合材料的冲击强度性能数据。
[0112]
表7复合材料冲击强度性能数据
[0113][0114]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。