[發(fā)明專利]表層為聚四氟乙烯薄膜的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板及其制法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410253204.6
• 申請(qǐng)日: 2014-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104002526A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 咸貴軍;洪斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B27/04
• 分類號(hào): B32B27/04;B32B27/08;B32B27/30;B29D7/01
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表層為聚四氟乙烯薄膜的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板及其制法。

背景技術(shù)

碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料板具有輕質(zhì)高強(qiáng)耐腐蝕等優(yōu)異性能，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)的加固與修復(fù)，如利用結(jié)構(gòu)膠粘劑將碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板粘貼至橋面板底面，提高其承載力；利用結(jié)構(gòu)膠粘劑將碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板粘貼至鋼結(jié)構(gòu)表面，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞加固或承載力加固等。

在上述結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中，碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板與結(jié)構(gòu)的粘結(jié)性能及其長(zhǎng)期耐久性能是該技術(shù)的關(guān)鍵。只有可靠的粘結(jié)，才能保證結(jié)構(gòu)承載力能夠有效傳遞到碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板，而影響碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板與結(jié)構(gòu)粘結(jié)性能的一個(gè)重要原因是碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板在制備、運(yùn)輸及粘貼施工工程中可能受到的污染，如表面粘有油污或其它雜質(zhì)，影響板表面與膠粘劑間化學(xué)鍵接作用。同時(shí)，由于土木工程結(jié)構(gòu)服役環(huán)境復(fù)雜(如水浸泡、濕氣、溫度變換等)，服役時(shí)間要求長(zhǎng)(如一般要求50年以上)，而碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板能夠吸收環(huán)境中的水分，導(dǎo)致樹(shù)脂基體及纖維-樹(shù)脂界面會(huì)發(fā)生退化，長(zhǎng)期性能隨之變差；同時(shí)，在日照作用下，可能導(dǎo)致碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板表面樹(shù)脂降解，也導(dǎo)致板材長(zhǎng)期性變差。板材性能的退化會(huì)不可避免地影響加固結(jié)構(gòu)的安全性能。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上不足之處，本發(fā)明公開(kāi)一種表層為聚四氟乙烯薄膜的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板及其制法，可以有效地解決上述技術(shù)難題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)如下：一種表層為聚四氟乙烯薄膜的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板，其特征在于：碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板的上、下表面粘接有聚四氟乙烯薄膜。

本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：

1、所述的聚四氟乙烯薄膜厚度為0.01-0.1毫米，與碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板接觸表面需要經(jīng)過(guò)鈉化處理。

2、所述的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板所用碳纖維為連續(xù)3-48k的碳纖維束；樹(shù)脂體系為環(huán)氧樹(shù)脂體系、不飽和聚酯體系、乙烯基酯體系或聚氨酯體系。

3、所述的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板的厚度為0.8-5毫米，寬度為10-200毫米，碳纖維體積含量為55％-71％。

4、一種表層為聚四氟乙烯薄膜的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板的制作方法，如下：碳纖維束經(jīng)過(guò)樹(shù)脂浸漬槽后，經(jīng)過(guò)預(yù)成型模具，然后，預(yù)成型纖維束與上下兩層聚四氟乙烯薄膜同時(shí)進(jìn)入高溫板狀模具，通過(guò)高溫模具后，樹(shù)脂固化成型；再經(jīng)過(guò)高溫后固化爐，使樹(shù)脂完全固化，成型表層為聚四氟乙烯的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板。

本發(fā)明的有益效果及優(yōu)點(diǎn)：

聚四氟乙烯薄膜粘附在碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板表面，可以保護(hù)碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板受到各種污染，粘結(jié)施工時(shí)，能夠用手或借助其它簡(jiǎn)易工具將聚四氟乙烯薄膜從碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板表面完全剝離，直接涂刷結(jié)構(gòu)膠粘劑粘結(jié)至結(jié)構(gòu)表面，可以確保粘結(jié)性能。另外一層聚四氟乙烯薄膜可以保留在碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板的表面，由于聚四氟乙烯優(yōu)異的憎水性能及耐紫外性能，可以保護(hù)碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板免受或降低紫外光照射、水汽等惡劣環(huán)境的影響，提高板材的長(zhǎng)期耐久性能。該發(fā)明將促進(jìn)碳纖維復(fù)合材料在土木工程領(lǐng)域的廣泛與可靠地應(yīng)用，開(kāi)拓碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用市場(chǎng)，提高土木工程結(jié)構(gòu)的高性能與長(zhǎng)壽命。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種表層為聚四氟乙烯薄膜的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板，碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板的上、下表面粘接有聚四氟乙烯薄膜。所述的聚四氟乙烯薄膜厚度為0.01-0.1毫米，與碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板接觸表面需要經(jīng)過(guò)鈉化處理。所述的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板所用碳纖維為連續(xù)3-48k的碳纖維束，樹(shù)脂體系為環(huán)氧樹(shù)脂體系、不飽和聚酯體系、乙烯基酯體系或聚氨酯體系；所述的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板的厚度為0.8-5毫米，寬度為10-200毫米，碳纖維體積含量為55％-71％。

表面粘結(jié)聚四氟乙烯薄膜碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板的制備方法，步驟如下：

1)選用厚度為0.01-0.1毫米的單面鈉化處理的聚四氟乙烯薄膜，選用連續(xù)碳纖維束作為碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板的增強(qiáng)纖維，選用環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、乙烯基酯或聚氨酯作為樹(shù)脂基體；

2)利用拉擠機(jī)拉擠成型：拉擠機(jī)包括紗架、浸漬槽、扁平高溫口模、后固化爐及牽拉裝置，纖維輥固定在紗架上；樹(shù)脂置于浸漬槽內(nèi)，在牽拉裝置以10～180cm/min拉擠速率的牽引作用下，連續(xù)纖維束從紗架褪下，進(jìn)入浸漬槽內(nèi)，并被樹(shù)脂充分浸漬，然后經(jīng)過(guò)室溫扁平預(yù)成型口模；聚四氟乙烯薄膜從薄膜輥上褪下，聚四氟乙烯薄膜鈉化面與預(yù)成型碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板表面接觸，然后一起通過(guò)扁平高溫口模，固化成型，進(jìn)一步通過(guò)后固化爐，進(jìn)行后固化，形成表面粘有聚四氟乙烯薄膜的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板；通過(guò)控制扁平口模尺寸，控制拉擠板材的厚度在0.8-5毫米之間，而寬的在10-200毫米之間；制備的板材纏繞在輥筒上。