CN110397380A - 一种轻质高强复合材料防护门及复合材料的制备方法 - Google Patents

一种轻质高强复合材料防护门及复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110397380A
CN110397380A CN201910700660.3A CN201910700660A CN110397380A CN 110397380 A CN110397380 A CN 110397380A CN 201910700660 A CN201910700660 A CN 201910700660A CN 110397380 A CN110397380 A CN 110397380A
Authority
CN
China
Prior art keywords
precast body
protective door
weaving
composite material
weaving precast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910700660.3A
Other languages
English (en)
Inventor
周寅智
周健南
徐迎
邬建华
金丰年
孔新立
王鹏
陈艺顺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Army Engineering University of PLA
Original Assignee
Army Engineering University of PLA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Army Engineering University of PLA filed Critical Army Engineering University of PLA
Priority to CN201910700660.3A priority Critical patent/CN110397380A/zh
Publication of CN110397380A publication Critical patent/CN110397380A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/70—Door leaves
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B5/00—Doors, windows, or like closures for special purposes; Border constructions therefor
    • E06B5/10—Doors, windows, or like closures for special purposes; Border constructions therefor for protection against air-raid or other war-like action; for other protective purposes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/70—Door leaves
    • E06B2003/7049—Specific panel characteristics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

本发明属于工程防护门技术领域。本发明要解决的技术问题是：现有防护门主要是钢结构和钢筋混凝土结构，这两种材料的防护门门体笨重，材料和结构形式单一，造成防护门正常开启和维护不便、抢修抢建和运输困难，不能很好地满足防护工程快速建设与使用、结构轻量化防护的要求。本发明的技术方案是，一种轻质高强复合材料防护门，包括防护门主体，防护门主体结构为三维编织预制体增强树脂基复合材料，所述三维编织预制体由连续纤维编织而成。本发明的有益效果是，可以在保证结构基本功能及战术指标的前提下极大地实现工程结构的减重。

Description

一种轻质高强复合材料防护门及复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及工程防护门，尤其是一种轻质高强复合材料防护门及其复合材料的制备方法。
背景技术
防护门是设置在防护工程外侧，用于保证人员及设备安全通行、阻挡核武器和常规武器爆炸冲击波的装置，承担着战时保护生命安全及重要物资安全的重要职责，历来是防护工程领域研究的重点内容。
传统的防护门主要是钢结构和钢筋混凝土结构。这两种材料的防护门门体笨重，材料和结构形式单一，造成防护门正常开启和维护不便、抢修抢建和运输困难，不能很好地满足防护工程快速建设与使用、结构轻量化防护的要求。
发明内容
基于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种轻质高强复合材料防护门及其复合材料的制备方法，采用三维编织预制体整体成型制备的轻质高强复合材料防护门具有轻质、高强、良好的冲击能力的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轻质高强复合材料防护门，包括防护门主体，防护门主体结构为三维编织预制体增强树脂基复合材料，所述三维编织预制体由连续纤维编织而成。
进一步地，所述连续纤维为无机矿物纤维和碳纤维的均匀混杂纤维。
进一步地，所述无机矿物纤维为玄武岩纤维或玻璃纤维，且所述无机矿物纤维与碳纤维的质量比为100：（10-30）。
进一步地，所述三维编织预制体为三维四向或三维五向编织预制体。
本发明同时提供一种制备三维编织预制体增强树脂基复合材料的方法，包括以下步骤：
步骤一，将三维编织预制体在空气环境下220-260℃反应4-6小时，随炉冷却至室温；
步骤二，混合溶液的制备，将硅烷偶联剂与醇质量比为（1-3）：10混合均匀，滴入醋酸调节溶液pH值为3-4，得混合溶液；
步骤三，将步骤一中的三维编织预制体置于步骤二的混合溶液中反应8-12小时，于空气环境下60-80℃干燥18-24小时后取出；
步骤四，将步骤三中的三维编织预制体置于模具中，采用树脂模塑传递成型工艺（RTM）制备成三维编织预制体增强树脂基复合材料，其中，纤维的质量分数控制为50-75%。
进一步地，所述步骤二中的醇为甲醇、乙醇或异丙醇。
进一步地，所述步骤四中的树脂为耐高温热固性树脂。
更进一步地，所述耐高温热固性树脂为环氧树脂、有机硅树脂或酚醛树脂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明采用三维编织预制体整体成型制备的轻质高强复合材料防护门，一方面采用轻质、高强、具有良好的冲击能力和韧性的复合材料，与钢筋混凝土防护门相比，密度减小25%及以上（钢筋混凝土防护门密度取2900kg/m3），另一方面，轻质高强复合材料具有比强度、比模量高，结构构型设计灵活多变，结构部件可整体成型等特点。因此，通过采用轻质高强复合材料替代现有结构中部分甚至全部金属/混凝土材料，可以在保证结构基本功能及战术指标的前提下极大地实现工程结构的减重。
（2）测试时，将本发明一种轻质高强复合材料防护门以简支方式水平放置，在门扇中心点位置上方悬挂TNT，模拟点爆条件下的近场爆炸。其中，TNT质量200g，与门扇中点距离1 m，在门扇中心点设置测试点，通过多次试验可知该处反射波超压为0.8-1MPa。在此测试条件下，三维编织防护门表面基本保持完整，残余抗弯强度为原来的85%及以上。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明一种轻质高强复合材料防护门，包括防护门主体，防护门主体结构为三维编织预制体增强树脂基复合材料，所述三维编织预制体由连续纤维编织而成。所述连续纤维为无机矿物纤维和碳纤维的均匀混杂纤维。所述无机矿物纤维为玄武岩纤维或玻璃纤维，且所述玄武岩纤维与碳纤维的质量比为100：30。所述三维编织预制体为三维四向编织预制体。
本发明同时提供一种制备三维编织预制体增强树脂基复合材料的方法，包括以下步骤：
步骤一，将三维编织预制体在空气环境下260℃反应6小时，随炉冷却至室温；
步骤二，混合溶液的制备，将硅烷偶联剂与甲醇质量比为1：10混合均匀，滴入醋酸调节溶液pH值为3，得混合溶液；
步骤三，将步骤一中的三维编织预制体置于步骤二的混合溶液中反应12小时，于空气环境下干燥24小时后取出；
步骤四，将步骤三中的三维编织预制体置于模具中，采用树脂模塑传递成型工艺（RTM）制备成三维编织预制体增强树脂基复合材料，其中，纤维的质量分数控制为50%。所述步骤四中的树脂为环氧树脂。
本实施例制备的轻质高强复合材料防护门，与钢筋混凝土防护门相比，密度减小42%。在抵抗0.8Mpa近场爆炸作用后，残余抗弯强度为原来的92%。
实施例2：
本发明一种轻质高强复合材料防护门，包括防护门主体，防护门主体结构为三维编织预制体增强树脂基复合材料，所述三维编织预制体由连续纤维编织而成。所述连续纤维为无机矿物纤维和碳纤维的均匀混杂纤维。所述无机矿物纤维为玄武岩纤维，且所述玄武岩纤维与碳纤维的质量比为100：15。所述三维编织预制体为三维五向编织预制体。
本发明同时提供一种制备三维编织预制体增强树脂基复合材料的方法，包括以下步骤：
步骤一，将三维编织预制体在空气环境下220℃反应4小时，随炉冷却至室温；
步骤二，混合溶液的制备，将硅烷偶联剂与异丙醇质量比为3：10混合均匀，滴入醋酸调节溶液pH值为4，得混合溶液；
步骤三，将步骤一中的三维编织预制体置于步骤二的混合溶液中反应8小时，于空气环境下干燥18小时后取出；
步骤四，将步骤三中的三维编织预制体置于模具中，采用树脂模塑传递成型工艺（RTM）制备成三维编织预制体增强树脂基复合材料，其中，纤维的质量分数控制为72%。所述步骤四中的树脂为酚醛树脂。
本实施例制备的轻质高强复合材料防护门，与钢筋混凝土防护门相比，密度减小27%。在抵抗1Mpa近场爆炸作用后，残余抗弯强度为原来的89%。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轻质高强复合材料防护门，包括防护门主体，其特征在于，防护门主体结构为三维编织预制体增强树脂基复合材料，所述三维编织预制体由连续纤维编织而成。
2.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合材料防护门，其特征在于：所述连续纤维为无机矿物纤维和碳纤维的均匀混杂纤维。
3.根据权利要求2所述的一种轻质高强复合材料防护门，其特征在于：所述无机矿物纤维为玄武岩纤维或玻璃纤维，且所述无机矿物纤维与碳纤维的质量比为100：（10-30）。
4.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合材料防护门，其特征在于：所述三维编织预制体为三维四向或三维五向编织预制体。
5.一种制备如权利要求1所述的三维编织预制体增强树脂基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将三维编织预制体在空气环境下220-260℃反应4-6小时，随炉冷却至室温；
步骤二，混合溶液的制备，将硅烷偶联剂与醇质量比为（1-3）：10混合均匀，滴入醋酸调节溶液pH值为3-4，得混合溶液；
步骤三，将步骤一中的三维编织预制体置于步骤二的混合溶液中反应8-12小时，于空气环境下60-80℃干燥18-24小时后取出；
步骤四，将步骤三中的三维编织预制体置于模具中，采用树脂模塑传递成型工艺（RTM）制备成三维编织预制体增强树脂基复合材料，其中，纤维的质量分数控制为50-75%。
6.根据权利要求5所述的一种制备如权利要求1所述的三维编织预制体增强树脂基复合材料的方法，其特征在于：所述步骤二中的醇为甲醇、乙醇或异丙醇。
7.根据权利要求5所述的一种制备如权利要求1所述的三维编织预制体增强树脂基复合材料的方法，其特征在于：所述步骤四中的树脂为耐高温热固性树脂。
8.根据权利要求7所述的一种制备如权利要求1所述的三维编织预制体增强树脂基复合材料的方法，其特征在于：所述耐高温热固性树脂为环氧树脂、有机硅树脂或酚醛树脂。
CN201910700660.3A 2019-07-31 2019-07-31 一种轻质高强复合材料防护门及复合材料的制备方法 Pending CN110397380A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910700660.3A CN110397380A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种轻质高强复合材料防护门及复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910700660.3A CN110397380A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种轻质高强复合材料防护门及复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110397380A true CN110397380A (zh) 2019-11-01

Family

ID=68326923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910700660.3A Pending CN110397380A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种轻质高强复合材料防护门及复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110397380A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1915884A (zh) * 2005-08-19 2007-02-21 深圳市海川实业股份有限公司 一种混杂碳纤维玻璃纤维增强树脂筋
CN102675856A (zh) * 2012-05-17 2012-09-19 镇江育达复合材料有限公司 用高压树脂传递模塑工艺快速成型的聚氨酯基碳纤维复合材料
CN107475887A (zh) * 2017-07-18 2017-12-15 山东大学 一种三维编织复合材料防弹头盔及其制备方法
CN109732952A (zh) * 2019-03-13 2019-05-10 武汉理工大学 一种轻质高强复合材料结构及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1915884A (zh) * 2005-08-19 2007-02-21 深圳市海川实业股份有限公司 一种混杂碳纤维玻璃纤维增强树脂筋
CN102675856A (zh) * 2012-05-17 2012-09-19 镇江育达复合材料有限公司 用高压树脂传递模塑工艺快速成型的聚氨酯基碳纤维复合材料
CN107475887A (zh) * 2017-07-18 2017-12-15 山东大学 一种三维编织复合材料防弹头盔及其制备方法
CN109732952A (zh) * 2019-03-13 2019-05-10 武汉理工大学 一种轻质高强复合材料结构及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙晋良主编: "《纤维新材料》", 31 August 2007, 上海大学出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Park et al. Element and processing
CN101704313B (zh) 一种结构型高阻尼纤维增强复合材料
KR102454494B1 (ko) 방폭 및 방충격 다단 이질 섬유 프리폼 복합 재료 및 이의 제조 방법
CN103214806A (zh) 一种耐腐蚀、耐油、阻燃的塑料油罐
CN107418032A (zh) 一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法
CN104629265A (zh) 一种芳纶纤维编织布预浸料及其制备方法
Singh et al. Latest developments in composite materials
CN105859228B (zh) 一种复合增强碱激发矿渣砂浆板及其制备方法
CN103292055B (zh) 复合玻璃钢管及其制备方法
CN102683850B (zh) 玻璃钢天线罩及其制备方法
CN103286957A (zh) 玻璃钢的制备方法、玻璃钢天线罩及其制备方法
CN110397380A (zh) 一种轻质高强复合材料防护门及复合材料的制备方法
CN101112960A (zh) 一种配重件的加工工艺
Hecker et al. Recycling end-of-life sails by carbon fibre reclamation and composite remanufacture using the HiPerDiF fibre alignment technology
CN103552257B (zh) 一种高强度高阻燃玻璃钢复合材料frp板制造方法
CN104060536A (zh) 一种玄武岩纤维复合筋
CN104830038A (zh) 一种阻燃耐磨抗静电机制模压纤维复合材料管道的制备方法
CN102468635B (zh) 输电线路用间隔棒制备工艺
CN105741988B (zh) 一种用于大吨位的复合绝缘子芯棒的制造设备和生产工艺
CN208650760U (zh) 防护密闭门及其附属配件
CN112375341B (zh) 一种抗老化高强度玻璃钢及其制备方法
CN114736025A (zh) 一种利用回收碳纤维提高耐火浇注料强度的方法
CN112574530A (zh) 一种玄武岩纤维螺旋桨的设计与加工工艺
Hung et al. Composites base on geopolymer matrices: Preliminary fabrication, mechanical properties and future applications
CN115710364A (zh) 阻燃玻璃钢的生产工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191101