CN106916440A - 一种连续纤维增强树脂筋及其制备方法 - Google Patents

一种连续纤维增强树脂筋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续纤维增强树脂筋，包括第一连续纤维增强热塑性树脂，所述第一连续纤维增强热塑性树脂包括第一连续纤维40-60份和第一热塑性树脂40-60份；还包括第二连续纤维增强热塑性树脂；所述第一连续纤维增强热塑性树脂和所述第二连续纤维增强热塑性树脂的重量比为100:(100-200)；所述第二连续纤维增强热塑性树脂包括第二连续纤维40-60份和第二热塑性树脂40-60份。本发明还公开了一种所述连续纤维增强树脂筋的制备方法。所述连续纤维增强树脂筋具有重量轻、比强度高、比模量高、耐腐蚀好、耐水性好、耐磨擦性好的优点。

Description

一种连续纤维增强树脂筋及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种连续纤维增强树脂筋及其制备方法。
背景技术
在混凝土建筑中，钢筋混凝土建筑被广泛应用，这种结构充分利用了混凝土的抗压性及钢筋的抗拉性，已在工程领域广泛使用，随着时间的推移，其结构的缺点也日渐显现，由于种种原因，使得钢筋混凝土常常产生裂缝，当裂缝涉及钢筋时，导致钢筋腐蚀，尤其在寒冷地区、熔盐的环境中以及临海地区，这种现象更为明显，钢筋腐蚀生锈影响了钢筋混凝土的耐久性，导致结构提前破坏。纤维增强树脂材料有着良好的防腐性能、抗拉强度高、抗疲劳性能优良、质量轻，采用纤维树脂筋代替钢筋已经在建筑工程领域开始得到应用。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种重量轻、比强度高、比模量高、耐腐蚀好、耐水性好、耐磨擦性好的连续纤维增强树脂筋。
本发明的另一个目的是提供一种所述连续纤维增强树脂筋的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种连续纤维增强树脂筋，包括第一连续纤维增强热塑性树脂，所述第一连续纤维增强热塑性树脂包括第一连续纤维40-60份和第一热塑性树脂40-60份。
所述第一连续纤维为无机纤维，优选为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的至少一种，进一步优选低成本的玻璃纤维或玄武岩纤维中的至少一种，更优选为玻璃纤维。
所述玻璃纤维的展开密度为120-150g/㎝2。
所述芳纶纤维的展开密度为180-240g/㎝2。
所述碳纤维的展开密度为180-240g/㎝2。
所述玄武岩纤维的展开密度为120-150g/㎝2。
所述第一热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、热塑性聚酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、聚氯乙烯、苯乙烯、聚碳酸酯中的至少一种；优选的，所述热塑性聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种；所述聚酰胺选自尼龙6或尼龙66中的至少一种。
一种所述连续纤维增强树脂筋，还包括第二连续纤维增强热塑性树脂；
所述第一连续纤维增强热塑性树脂和所述第二连续纤维增强热塑性树脂的重量比为100:(100-200)；
所述第二连续纤维增强热塑性树脂包括第二连续纤维40-60份和第二热塑性树脂40-60份。
所述第二连续纤维为无机纤维，优选为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的至少一种，进一步优选低成本的玻璃纤维或玄武岩纤维中的至少一种，更优选为玻璃纤维。
所述玻璃纤维的展开面密度为120-150g/㎝2。
所述芳纶纤维的展开面密度为180-240g/㎝2。
所述碳纤维的展开面密度为180-240g/㎝2。
所述玄武岩纤维的展开面密度为120-150g/㎝2。
所述第二热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、热塑性聚酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、聚氯乙烯、苯乙烯、聚碳酸酯中的至少一种；优选的，所述热塑性聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种；所述聚酰胺选自尼龙6或尼龙66中的至少一种。
一种所述连续纤维增强树脂筋的制备方法，包括以下步骤：
将40-60份第一连续纤维展开，与挤出熔融的40-60份第一热塑性树脂复合，经过辊压得到第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线进行第一次牵引，通过热模和冷模，第二次牵引、导出、切割，得到所述连续纤维增强树脂筋；
或，
将40-60份第一连续纤维展开，与挤出熔融的40-60份第一热塑性树脂复合，经过辊压，得到第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将40-60份第二连续纤维展开，与挤出熔融的40-60份第二热塑性树脂复合，经过辊压，得到第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线和第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线进行第一次牵引，所述第一连续纤维增强热塑性树脂和所述第二连续纤维增强热塑性树脂的重量比为100:(100-200)；通过热模和冷模，第二次牵引、导出、切割，得到所述连续纤维增强树脂筋。
所述辊压的压力为1-3MPa。
所述第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线的宽度为3-5mm。
所述第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线的宽度为3-5mm。
所述牵引的速度为1-3m/min。
所述热模的加热方式为红外加热、电加热、电磁加热中的至少一种。
所述热模的加热温度为物料的熔融温度。
所述冷模的冷却方式为水冷、油冷、风冷、自然冷却中的至少一种。
所述冷模的温度为20-50℃。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明的连续纤维增强树脂筋可设计性强，能够根据实际的需求合理的选择树脂和纤维，以达到最佳的经济效果；连续纤维增强树脂筋具有重量轻、比强度高、比模量高、耐腐蚀好、耐水性好、耐磨擦性好；对多种酸、碱呈惰性，抗冲击，致断应变值高；设计灵活性好，可选择适当的纤维种类、纤维含量和纤维取向来满足具体用途的要求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
在通过以下实施例对本发明的目的予以阐明、解释的情形下，实施例中的组分均以重量份为通用标准予以释明。在无特别说明的情况下，为简明起见，本发明实施例中所述的“份”与重量份具有相同的意义。
实施例1
连续玻璃纤维与连续芳纶纤维增强树脂筋
通过纱架将50份第一连续玻璃纤维铺展开，第一连续玻璃纤维的展开面密度为120g/㎝2，与挤出熔融的50份第一热塑性树脂尼龙6复合，经过辊压，辊压压力为3MPa，得到第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为宽度为3mm的第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
通过纱架将50份第二连续芳纶纤维铺展开，第二连续芳纶纤维的展开面密度为190g/㎝2，与挤出熔融的50份第二热塑性树脂尼龙6复合，经过辊压，辊压压力为2MPa，得到第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为宽度为3mm的第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线100份和第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线150份牵引，牵引速度为1.5m/min，牵引预浸带线使其进入模具内，使预浸带线通过热模和冷模，热模温度设置为230℃，加热方式为红外加热，冷模温度设置为50℃，冷却方式为水冷，牵引、导出、切割，得到所述连续纤维增强树脂筋。所述连续纤维增强树脂筋的拉伸强度为900MPa，拉伸模量为18GPa。
模具为冷热模具一体，热模与冷模的流道不同，热模大于冷模，热模与冷模相交处置于一分配器内，将剩余树脂流出，冷却后切粒，重新利用。
实施例2
连续玻璃纤维增强树脂筋
通过纱架将50份第一连续玻璃纤维铺展开，第一连续玻璃纤维的展开面密度为120g/㎝2，与挤出熔融的50份第一热塑性树脂聚丙烯复合，经过辊压，辊压压力为3MPa，得到第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为宽度为3mm的第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线牵引，牵引速度为1.5m/min，牵引预浸带线使其进入模具内，使预浸带线通过热模和冷模，热模温度设置为190℃，加热方式为红外加热，冷模温度设置为30℃，冷却方式为水冷，牵引、导出、切割，得到所述连续纤维增强树脂筋。所述连续纤维增强树脂筋的拉伸强度为600MPa，拉伸模量为12GPa。
模具为冷热模具一体，热模与冷模的流道不同，热模大于冷模，热模与冷模相交处置于一分配器内，将剩余树脂流出，冷却后切粒，重新利用。
实施例3
连续玻璃纤维与连续碳纤维增强树脂筋
通过纱架将50份第一连续玻璃纤维铺展开，第一连续玻璃纤维的展开面密度为120g/㎝2，与挤出熔融的50份第一热塑性树脂尼龙6复合，经过辊压，辊压压力为2MPa，得到第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为宽度为4mm的第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
通过纱架将50份第二连续碳纤维铺展开，第二连续碳纤维的展开面密度为220g/㎝2，与挤出熔融的50份第二热塑性树脂尼龙6复合，经过辊压，辊压压力为1MPa，得到第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为宽度为5mm的第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线100份和第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线150份牵引，牵引速度为1.5m/min，牵引预浸带线使其进入模具内，使预浸带线通过热模和冷模，热模温度设置为230℃，加热方式为红外加热，冷模温度设置为50℃，冷却方式为水冷，牵引、导出、切割，得到所述连续纤维增强树脂筋。所述连续纤维增强树脂筋的拉伸强度为700MPa，拉伸模量为14GPa。
模具为冷热模具一体，热模与冷模的流道不同，热模大于冷模，热模与冷模相交处置于一分配器内，将剩余树脂流出，冷却后切粒，重新利用。
实施例4
连续玄武岩纤维增强树脂筋
通过纱架将50份第一连续玄武岩纤维铺展开，第一连续玄武岩纤维的展开面密度为120g/㎝2，与挤出熔融的50份第一热塑性树脂聚丙烯复合，经过辊压，辊压压力为3MPa，得到第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为宽度为5mm的第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线牵引，牵引速度为1.5m/min，牵引预浸带线使其进入模具内，使预浸带线通过热模和冷模，热模温度设置为190℃，加热方式为红外加热，冷模温度设置为30℃，冷却方式为水冷，牵引、导出、切割，得到所述连续纤维增强树脂筋。所述连续纤维增强树脂筋的拉伸强度为500MPa，拉伸模量为12GPa。
模具为冷热模具一体，热模与冷模的流道不同，热模大于冷模，热模与冷模相交处置于一分配器内，将剩余树脂流出，冷却后切粒，重新利用。
使用相同树脂基体，可将不同纤维进行融合，在制作中省去原料间的不相容性，使得产品有保证，且纤维杂合可使材料本身的性能得到改进，优点在于：整个过程中纤维是连续的，且纤维先制作为预浸带进行分切后，通过模具重新浸润，这一过程提高了纤维的浸润性，使得产品较其他同类产品在抗老化性能方面有优势。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续纤维增强树脂筋，其特征在于：包括第一连续纤维增强热塑性树脂，所述第一连续纤维增强热塑性树脂包括第一连续纤维40-60份和第一热塑性树脂40-60份。
2.根据权利要求1所述的连续纤维增强树脂筋，其特征在于：所述第一连续纤维为无机纤维，优选为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的至少一种，进一步优选玻璃纤维或玄武岩纤维中的至少一种，更优选为玻璃纤维。
3.根据权利要求2所述的连续纤维增强树脂筋，其特征在于：所述玻璃纤维的展开密度为120-150g/㎝2；
优选的，所述芳纶纤维的展开密度为180-240g/㎝2；
优选的，所述碳纤维的展开密度为180-240g/㎝2；
优选的，所述玄武岩纤维的展开密度为120-150g/㎝2。
4.根据权利要求1所述的连续纤维增强树脂筋，其特征在于：所述第一热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、热塑性聚酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、聚氯乙烯、苯乙烯、聚碳酸酯中的至少一种；优选的，所述热塑性聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种；所述聚酰胺选自尼龙6或尼龙66中的至少一种。
5.根据权利要求1至4任一所述的连续纤维增强树脂筋，其特征在于：还包括第二连续纤维增强热塑性树脂；
所述第一连续纤维增强热塑性树脂和所述第二连续纤维增强热塑性树脂的重量比为100:(100-200)；
所述第二连续纤维增强热塑性树脂包括第二连续纤维40-60份和第二热塑性树脂40-60份。
6.根据权利要求5所述的连续纤维增强树脂筋，其特征在于：所述第二连续纤维为无机纤维，优选为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的至少一种，进一步优选玻璃纤维或玄武岩纤维中的至少一种，更优选为玻璃纤维。
7.根据权利要求6所述的连续纤维增强树脂筋，其特征在于：所述玻璃纤维的展开面密度为120-150g/㎝2；
优选的，所述芳纶纤维的展开面密度为180-240g/㎝2；
优选的，所述碳纤维的展开面密度为180-240g/㎝2；
优选的，所述玄武岩纤维的展开面密度为120-150g/㎝2。
8.根据权利要求5所述的连续纤维增强树脂筋，其特征在于：所述第二热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、热塑性聚酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、聚氯乙烯、苯乙烯、聚碳酸酯中的至少一种；优选的，所述热塑性聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种；所述聚酰胺选自尼龙6或尼龙66中的至少一种。
9.一种权利要求1至8任一所述的连续纤维增强树脂筋的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将40-60份第一连续纤维展开，与挤出熔融的40-60份第一热塑性树脂复合，经过辊压得到第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线进行第一次牵引，通过热模和冷模，第二次牵引、导出、切割，得到所述连续纤维增强树脂筋；
或，
将40-60份第一连续纤维展开，与挤出熔融的40-60份第一热塑性树脂复合，经过辊压，得到第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将40-60份第二连续纤维展开，与挤出熔融的40-60份第二热塑性树脂复合，经过辊压，得到第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带，分切成为第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线；
将第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线和第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线进行第一次牵引，所述第一连续纤维增强热塑性树脂和所述第二连续纤维增强热塑性树脂的重量比为100:(100-200)；通过热模和冷模，牵引、导出、切割，得到所述连续纤维增强树脂筋。
10.根据权利要求9所述的连续纤维增强树脂筋的制备方法，其特征在于：所述辊压的压力为1-3MPa；
优选的，所述第一连续纤维增强热塑性树脂预浸带线的宽度为3-5mm；
优选的，所述第二连续纤维增强热塑性树脂预浸带线的宽度为3-5mm；
优选的，所述第一次牵引的速度为1-3m/min；
优选的，所述热模的加热方式为红外加热、电加热、电磁加热中的至少一种；
优选的，所述热模的加热温度为物料的熔融温度；
优选的，所述冷模的冷却方式为水冷、油冷、风冷、自然冷却中的至少一种；
优选的，所述冷模的温度为20-50℃。
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