CN101736620A - 一种纤维高分子增强复合材料及其制备系统和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维高分子增强复合材料，由外层绳型编织纤维和内层拉挤成型直纤维构成，绳型编织纤维为网状结构，在绳型编织纤维外围具有带凹坑的表面罗纹。本发明同时也提供了这种纤维高分子增强复合材料的制备系统和制备方法。本发明的纤维高分子增强复合材料采用内层为浸渍树脂后的纤维拉挤成直纤维，外层为绳型编织纤维，经编织、包覆、拉伸固化后成型得到。既保证拉挤成型的直纤维的拉伸强度，又通过外层编织绳型纤维包覆来增加复合材料的搜刮及抗剪强度；同时，通过外层绳型编织纤维的带凹坑的表面罗纹，其凹凸不平的表面，可以有效地增加纤维高分子增强复合材料，与混凝土等材料的握裹力。

Description

一种纤维高分子增强复合材料及其制备系统和制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于路、桥、建筑物的结构材料，尤其涉及一种纤维高分子增强复合材料。

本发明还涉及该纤维高分子增强复合材料的制备系统。

同时本发明也涉及了该纤维高分子增强复合材料的制备方法。

背景技术

现有的纤维高聚物增强材料，通常是以以一种或几种纤维混杂并用拉挤或模压成型的工艺制成，通过这种工艺制成的纤维高聚物增强材料其拉伸强度大，但是其扭矩、拉剪强度均比较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种既保证纤维高聚物增强材料的拉伸强度，又保证了其扭矩和拉剪强度的纤维高分子增强复合材料；同时也提供了该纤维高分子增强复合材料的制备系统和制备方法。

为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：

本发明提供一种纤维高分子增强复合材料，由外层绳型编织纤维和内层拉挤成型直纤维构成，其中，外层绳型编织纤维与内层拉挤成型直纤维均浸渍过高分子增强树脂。

作为一种优选方案，所述的绳型编织纤维为网状结构，在绳型编织纤维外围具有表面罗纹，而且，该表面罗纹为带凹坑的罗纹，通过这带凹坑的罗纹，使得纤维高分子增强复合材料外层形成凹凸不平的表面，可增加纤维高分子增强复合材料与混凝土等材料的握裹力。

作为一种优选方案，在直纤维内置有纤维光纤光栅传感器，这样，不仅能用于结构受力件，同时又能对结构物和建筑物进行温度、压力、形变监测双重的功能，即对建筑物和构筑物进行健康监测。

绳型编织纤维和直纤维所用到的纤维为各类有机纤维与各类无机纤维选一或者其组合，其中，无机纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、钢纤维等，有机纤维为涤纶纤维、腈纶纤维等。

所述的高分子增强树脂为热固型高分子树脂或热塑性高分子树脂，如：不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂。

本发明还提供了一种上面所述的纤维高分子增强复合纤维的制备系统，包括有纤维依次经过的纤维架、集束架、第一树脂浸渍槽、张力架、第一拉挤模头和第一除胶器；纤维从第一除胶器出来后经过第一导向轮进入的编织机；经编织机编织后的复合纤维通过第二导向轮再依次经过的第二拉挤模头、第二除胶器、加热固化装置和牵引装置。

其中，所述的编织机进一步包括有：编织机机架、安装在编织机机架上的编织机旋转盘和第二树脂浸渍槽、安装在编织机旋转盘上的若干个纤维分转盘、每个分转盘具有一个绳型编织纤维导向架和纤维压辊轴。

其中，在编织机旋转盘上安装有3～20个纤维分转盘。

作为一种优先方式，所述的第一拉挤模头和第二拉挤模头为旋转模头。

本发明同时也提供了一种如上所述的纤维高分子增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A、从纤维架出来的的纤维经过集束、浸渍、张力分配、第一道拉挤工序和第一道除胶工序后，形成直纤维，并通过第一导向轮进入编织机内腔；

B、编织机旋转盘装有的用于编织的纤维，通过绳型编织纤维导向架进入第二树脂浸渍槽，经编织机进行编织、包覆、拉伸工序后，使编织纤维内包覆有直纤维；

C、将步骤B形成的包覆有直纤维的编织纤维通过第二导向轮并经过第二道拉挤工序、第二道除胶工序后，经加热固化装置和牵引装置进行加热、固化成型和牵引后，制得成品。

作为一种优先方案，第二拉挤模头为旋转模头，包覆有直纤维的编织纤维通过第二导向轮导入旋转模头后，通过旋转模头的拉挤缠绕，形成表面罗纹。

作为更优方案，形成的表面罗纹具有凹坑，可以增加纤维高分子增强复合材料与混凝土等材料的握裹力。

外层的编织绳型纤维，能使外层纤维形成一定的角度，经与内层的直纤维复合成型，增加了所知和抗剪强度。

本发明的纤维高分子增强复合材料采用内层为浸渍树脂后的纤维拉挤成直纤维，外层为绳型编织纤维，经编织、包覆、拉伸固化后成型得到。既保证拉挤成型的直纤维的拉伸强度，又通过外层编织绳型纤维包覆来增加复合材料的搜刮及抗剪强度；同时，通过外层绳型编织纤维的带凹坑的表面罗纹，其凹凸不平的表面，可以有效地增加纤维高分子增强复合材料，与混凝土等材料的握裹力。

附图说明

图1为本发明的制备系统的结构图。

图2为本发明的纤维高分子增强复合材料的结构图。

具体实施方式

请一参阅图2，图2为本发明的纤维高分子增强复合材料的结构图。如图所示，纤维高分子增强复合材料由外层绳型编织纤维18和内层拉挤成型直纤维9构成，绳型编织纤维18为网状结构，在绳型编织纤维18外围具有带凹坑的表面罗纹21。

请参阅图1，图1为本发明的制备系统的结构图。纤维高分子增强复合材料的制备系统包括有：纤维依次经过的纤维架1、集束架2、第一树脂浸渍槽3、张力架4、第一拉挤模头5和第一除胶器6；纤维从第一除胶器6出来后经过第一导向轮11进入的编织机10；经编织机10编织后的复合纤维通过第二导向轮12再依次经过第二拉挤模头19、第二除胶器20、加热固化装置7和牵引装置8；编织机10进一步包括有：编织机机架、安装在编织机机架上的编织机旋转盘14和第二树脂浸渍槽13、安装在编织机旋转盘14上的至少2个纤维分转盘15、每个分转盘具有一个绳型编织纤维导向架16和纤维压辊轴17。

本发明的纤维高分子增强复合材料的制备方法包括以下步骤：

A、从纤维架1出来的的纤维经过集束、浸渍、张力分配、第一道拉挤工序和第一道除胶工序后，形成直纤维9，并通过第一导向轮11进入编织机10内腔；B、编织机旋转盘14装有的用于编织的纤维，通过绳型编织纤维导向架16进入第二树脂浸渍槽13，经编织机10进行编织、包覆、拉伸工序后，使编织纤维18内包覆有直纤维9；C、将步骤B形成的包覆有直纤维9的编织纤维18通过第二导向轮12并经过第二道拉挤工序、第二道除胶工序后，经加热固化装置7和牵引装置8进行加热、固化成型和牵引后，制得成品。其中，第二拉挤模头19为旋转模头，包覆有直纤维9的编织纤维18通过第二导向轮导入旋转模头后，通过旋转模头的拉挤缠绕，形成带凹坑的表面罗纹21。

尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种纤维高分子增强复合材料，其特征在于：由浸渍过高分子增强树脂的外层绳型编织纤维(18)和内层拉挤成型直纤维(9)构成。

2.根据权利要求1所述的纤维高分子增强复合材料，其特征在于：所述的绳型编织纤维(18)为网状结构，在绳型编织纤维外围具有表面罗纹(21)。

3.根据权利要求1所述的纤维高分子增强复合材料，其特征在于：所述的直纤维(9)内置有纤维光纤光栅传感器。

4.根据权利要求1所述的纤维高分子增强复合材料，其特征在于：所述的纤维为有机纤维和/或无机纤维。

5.根据权利要求1所述的纤维高分子增强复合材料，其特征在于：所述的高分子增强树脂为热固型高分子树脂或热塑性高分子树脂。

6.一种如权利要求1-5任一所述的纤维高分子增强复合材料的制备系统，其特征在于：包括有纤维依次经过的纤维架(1)、集束架(2)、第一树脂浸渍槽(3)、张力架(4)、第一拉挤模头(5)和第一除胶器(6)；纤维从第一除胶器(6)出来后经过第一导向轮(11)进入的编织机(10)；经编织机(10)编织后的复合纤维通过第二导向轮(12)再依次经过的第二拉挤模头(19)、第二除胶器(20)、加热固化装置(7)和牵引装置(8)。

7.根据权利要求6所述的制备系统，其特征在于：所述的编织机(10)进一步包括有：编织机机架、安装在编织机机架上的编织机旋转盘(14)和第二树脂浸渍槽(13)、安装在编织机旋转盘(14)上的若干个纤维分转盘(15)、每个分转盘具有一个绳型编织纤维导向架(16)和纤维压辊轴(17)。

8.根据权利要求6所述的制备系统，其特征在于：所述的第一拉挤模头(5)和第二拉挤模头(19)为旋转模头。

9.一种如权利要求6-8任一所述的纤维高分子增强复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

A、从纤维架(1)出来的的纤维经过集束、浸渍、张力分配、第一道拉挤工序和第一道除胶工序后，形成直纤维，并通过第一导向轮(11)进入编织机(10)内腔；

B、编织机旋转盘(14)装有的用于编织的纤维，通过绳型编织纤维导向架(16)进入第二树脂浸渍槽(13)，经编织机(10)进行编织、包覆、拉伸工序后，使编织纤维(18)内包覆有直纤维(9)；

C、将步骤B形成的包覆有直纤维的编织纤维通过第二导向轮(12)并经过第二道拉挤工序、第二道除胶工序后，经加热固化装置(7)和牵引装置(8)进行加热、固化成型和牵引后，制得成品。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：第二拉挤模头(19)为旋转模头，包覆有直纤维的编织纤维通过第二导向轮(12)导入旋转模头后，通过旋转模头的拉挤缠绕，形成表面罗纹(21)。

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