[發明專利]一種高強度FRP材料及其制作方法和應用

無效

• 申請號: 200910273443.7
• 申請日: 2009-12-29
• 公開（公告）號: CN101775228A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 金文成
• 申請（專利權）人: 金文成
• 主分類號: C08L101/00
• 分類號: C08L101/00;C08L63/10;C08L63/00;C08K7/02;D06M15/55;E04C5/12
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本發明涉及一種FRP(Fiber?Reinforced?Polymer，纖維增強高分子聚合物)材料，尤其涉及一種高強度FRP材料及其制作方法和應用。

背景技術

鋼材做結構材料的致命弱點有：首先，銹蝕改變了結構材料的化學成分，導致鋼材原有力學性能降低甚至喪失，因此銹蝕問題嚴重影響結構的耐久性；其次，隨著經濟和科學的發展，人們對建筑材料的需求更多更高，鋼梁、筋(鋼絲)難以滿足要求；第三，鋼材是消耗性資源，不可再生，從人類長遠的發展看，使用FRP材料替代鋼材做為建筑用材料是必然趨勢。

FRP具有不銹蝕、無磁性、電磁絕緣性好、重量輕和強度高等優良特性；另外，FRP脆性大，具有較大的蠕變性、松弛性和粘彈性；與鋼材相比有其獨特的性能和廣泛的開發前景。因此對于采用FRP制作預應力筋(索)，其錨具與采用鋼材制作的預應力筋(索)的錨具有較大的不同，需要研制開發與FRP相適應的預應力錨固方式和錨具。

國內外針對FRP預應力筋材，研制了一些相應錨具。2004年，重慶大學卓靜等研制采用Q235鋼材制作的用以錨固FRP片材或FRP布材的波浪形錨具，并登記了實用新型專利(ZL02244587.0)；東南大學專利錨具(ZL02242609.4；ZL02242610.8；ZL02242611.6；ZL02242612.4)以及柳州歐威姆公司專利錨具(ZL02252685.4；ZL03243747.6)。

上述錨具均不同程度使用了金屬部件，而由于金屬部件本身會銹蝕，不能充分發揮FRP的獨特優勢。

發明內容

本發明的目的就在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種高強度FRP材料及其制作方法和應用。

本發明的目的是這樣實現的：

一、一種高強度FRP材料(簡稱材料)

本材料采用高性能樹脂和纖維復合制成，其組分及重量百分比是：

高性能樹脂20-40％；

短切纖維??10-20％；

纖維布????50-60％。

重量百分比驗證：

各組分的下限之和小于100％，各組分的上限之和大于100％；

每一組分的下限與其它組分的上限之和大于或等于100％；

每一組分的上限與其它組分的下限之和小于或等于100％。

由此可見，上述組分的重量百分比符合要求。

二、一種高強度FRP材料的制作方法(簡稱方法)

本方法包括下列步驟：

①將高性能樹脂和短切纖維混合并攪拌均勻，得固化劑；

②將纖維布在一定的模具中逐層敷設，并逐層用固化劑充分浸潤，并置于真空度為0.098Mpa以上的真空罐中，且在溫度為150-250攝氏度條件下固化成型，即得一種高強度FRP材料。

三、應用

①制作片材或布材的FRP錨具；

②制作單根筋、繩或索材FRP錨具；

③制作多根筋、繩或索材FRP錨具。

本發明具有下列優點和積極效果：

①完全使用非金屬材料，不會銹蝕；

②沒有鋼鐵材料，因此沒有磁性，在結構要求沒有磁性干擾的情況下，能充分發揮非金屬筋材的優勢；

③電磁絕緣性好，在要求對電磁波沒有屏蔽的情況下，如雷達站，微波站等，可以發揮作用；

④重量輕，能降低結構自重，降低造價。

具體實施方式

一、關于材料

其組分及其重量百分比的最佳是：

高性能樹脂35％

短切纖維??10％

纖維布????55％。

所述的高性能樹脂選用乙烯基環氧樹脂；

所述的短切纖維選用碳纖維，纖維長度為0.5-2cm；

所述的纖維布選用無堿玻璃纖維布、玄武巖纖維布或碳纖維布。

二、關于方法

步驟②：

中溫固化溫度：150-170攝氏度，針對乙烯基環氧樹脂及其它中溫固化環氧樹脂；

高溫固化溫度：220-250攝氏度，針對高溫固化樹脂。

所述逐層敷設指受力材料按照4-5層纖維布設計；

典型碳纖維布重量是450克/m²、300克/m²或200克/m²。

三、本材料的測試方法和結果：

1、測試方法

將材料做成試樣，在力學試驗機上試驗。

2、測試結果

彈性模量E＝90GPa；

抗拉強度f_t＝650MPa；