[發(fā)明專(zhuān)利]碳纖維增強(qiáng)木質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910072970.1
• 申請(qǐng)日: 2009-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101670599A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程芳超;胡英成
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B27D1/04
• 分類(lèi)號(hào): B27D1/04;B27D1/06;B27D1/08;B32B21/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳纖維增強(qiáng)木質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法，屬于建筑結(jié)構(gòu)板材制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，由于各國(guó)對(duì)環(huán)境及森林資源的保護(hù)，使工程木質(zhì)復(fù)合材料生產(chǎn)用的優(yōu)質(zhì)木材比較匱乏，但隨著木結(jié)構(gòu)的繁榮與發(fā)展，社會(huì)對(duì)工程木質(zhì)復(fù)合材料的需求在不斷加大，從而促使各國(guó)將如何利用人工速生木材、低劣質(zhì)木材作為研究的重點(diǎn)。楊木等人工速生樹(shù)種，在我國(guó)的種植面積廣、木材儲(chǔ)量豐富，但因材質(zhì)差、缺陷多等原因一直未得到較好的應(yīng)用。碳纖維是一種常用的增強(qiáng)纖維，具有很多優(yōu)良性能：軸向強(qiáng)度和模量高，無(wú)蠕變，耐疲勞性好，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，但其成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可供工業(yè)化生產(chǎn)使用的碳纖維增強(qiáng)木質(zhì)復(fù)合材料的制造方法，并通過(guò)局部增強(qiáng)的方式解決使用碳纖維成本過(guò)高和楊木材質(zhì)缺陷引起的木質(zhì)復(fù)合材料性能較差的問(wèn)題，從而拓寬碳纖維在木結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)為楊木等人工速生、低質(zhì)劣質(zhì)木材在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供一種可能。除此之外，此制備方法的步驟六還適用于古木建筑文物的維修、補(bǔ)強(qiáng)等，為古代木結(jié)構(gòu)建筑的保護(hù)提供一種切實(shí)可行的途徑。

碳纖維增強(qiáng)木質(zhì)復(fù)合材料的制造方法主要包含備料加工、端部施膠、端壓、平面施膠、冷壓和后期處理等六個(gè)步驟。

備料加工：將原木鋸解成鋸材后，干燥到含水率為8-12％為止。之后將干燥好的鋸材加工成指定的尺寸，并進(jìn)行端頭加工，銑出指接榫，指接榫的長(zhǎng)度為10-35mm。

端部施膠：端接時(shí)選擇的膠粘劑為乳白膠，對(duì)加工好的木板材端頭進(jìn)行單面施膠，施膠量為：100-700g/m²。

端壓：對(duì)指榫縱向施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ允怪搁拘泵娉浞帜z合，端壓壓力為4-8MPa，端壓時(shí)間為1-8s。端壓完成后，養(yǎng)生24h以上。

平面施膠：選擇膠種為異氰酸酯膠，對(duì)加工好的木材層板進(jìn)行單面施膠，施膠量為：100-700g/m²。

冷壓：對(duì)施膠完成的木材層板進(jìn)行組坯，之后進(jìn)行冷壓，冷壓的壓力為1-5MPa，冷壓時(shí)間為3-24h；

后期處理：將規(guī)格為100-160g/m²，長(zhǎng)度為木質(zhì)復(fù)合材料長(zhǎng)度30-70％的碳纖維布放入經(jīng)過(guò)稀釋的環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑(稀釋劑占膠粘劑的百分比為10-30％)中浸漬1-3min，將浸漬完成的碳纖維布(層數(shù)為1-7層)粘貼到底層木材層板的薄弱環(huán)節(jié)上，并用輥壓平、涂勻，同時(shí)保證膠液徹底滲入布中。用夾具夾緊或采用冷壓機(jī)冷壓以保證碳纖維布與木質(zhì)復(fù)合材料粘接緊密、牢固。

本發(fā)明利用碳纖維對(duì)木質(zhì)復(fù)合材料進(jìn)行局部增強(qiáng)，既提高了木質(zhì)復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度和抗蠕變性，又降低了木材本身性能差異而引起的木質(zhì)復(fù)合材料性能的變異性，同時(shí)還避免了因大量使用碳纖維而引起的成本過(guò)高的問(wèn)題。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作方便，且適合大型工業(yè)生產(chǎn)，為楊木等人工速生、低質(zhì)劣質(zhì)木材在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供了一種可能。

附圖說(shuō)明

附圖中為碳纖維增強(qiáng)木質(zhì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中代號(hào)說(shuō)明：

1、碳纖維；2、木材層板；3、指接榫；4、木材缺陷。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明：

將原木鋸解成鋸材后，干燥的目標(biāo)含水率為12％，干燥后含水率在8-12％均可。之后將鋸材進(jìn)行精加工，并銑出指接榫，指接榫的長(zhǎng)度為10，或12，或15，或20，或25，或30，或35mm。對(duì)加工好的木材層板2端頭單面施加乳白膠，施膠量為：100，或200，或300，或400，或500，或600，或700g/m²。對(duì)指接榫3縱向施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ藟簤毫?，或5，或6，或7，或8MPa，端壓時(shí)間為1，或2，或3，或4，或5，或6，或7，或8s。端壓完成后，養(yǎng)生24h以上。對(duì)加工好的木材層板2單面施加異氰酸酯膠，施膠量為：100，或200，或300，或400，或500，或600，或700g/m²。對(duì)施膠完成的木材層板2進(jìn)行組坯，之后進(jìn)行冷壓，冷壓的壓力為1，或2，或3，或4，或5MPa，冷壓時(shí)間為3，或6，或9，或12，或15，或18，或24h。將規(guī)格為100，或120，或140，或160g/m²，長(zhǎng)度為木質(zhì)復(fù)合材料長(zhǎng)度的30％，或40％，或50％，或60％，或70％的碳纖維布1放入經(jīng)過(guò)稀釋的環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑(稀釋劑占膠粘劑的百分比為10％，或20％，或30％)中浸漬1，或2，或3min，將浸漬完成的碳纖維布(層數(shù)為1，或2，或3，或4，或5，或6，或7層)粘貼到底層木材層板2的指接榫3或木材缺陷4上，并用輥壓平、涂勻，用夾具夾緊或采用冷壓機(jī)冷壓，經(jīng)過(guò)養(yǎng)生之后得到增強(qiáng)的木質(zhì)復(fù)合材料成品。