CN110539508A - 一种高强纤维增强复合材料连接件及其配方与制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强纤维增强复合材料连接件及其配方与制作工艺，连接件包括锚固纤维棒、注塑中间体，所述锚固纤维棒上设置有燕尾槽或者锁槽，所述注塑中间体包覆在锚固纤维棒的中段，所述注塑中间体上设置有牙纹。通过改变锚固纤维棒以及注塑中间体的结构，可大大增加连接件与混凝土的接触面积，从而增强拉拔力，本发明的连接件的拉拔力可达到15‑20kN；通过改变锚固纤维棒的切面形状，可以使复合材料拉伸、弯曲程度大大提高，本发明的连接件的拉伸强度达到900‑1100兆帕，弯曲强度达到1000‑1200兆帕。

Description

一种高强纤维增强复合材料连接件及其配方与制作工艺
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种高强纤维增强复合材料连接件及其配方与制作工艺。
背景技术
高强纤维增强复合材料连接件是用于确保保温层与墙体之间紧密连接的中间体。目前市面上以进口美国Thermomass的连接件为主，国内有生产的也是模仿该进口产品，最终用途都是为了连接内外墙和紧固保温层，在结构设计与生产工艺上都大致相同。目前连接件在设计上还存在一定缺陷，一个是和水泥的接触面不够大将直接影响到连接中的拉拔力，一个是现有连接件在机械加工时，存在破坏性损伤，纤维存在断裂，大大降低连接件的整体性能。
在实际应用过程中，由于连接件的结构存在问题，在受到外力作用时，连接件会突然发生挣脱，原有预埋的那一部分与混凝土或者墙体直接分离，加之有些连接件由于配方、工艺设计的不合理，甚至发生连接件的断裂，造成大面积墙体脱落，存在极大的安全隐患；而且连接件绝缘隔热性能差，大大降低了保温效果，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前保温层与墙体之间的连接件在结构、配方、工艺上存在缺陷而导致的连接件易断裂、拉拔能力差、隔热性能差、寿命短等问题，而提出的一种高强纤维增强复合材料连接件及其配方与制作工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高强纤维增强复合材料连接件，包括锚固纤维棒、注塑中间体，所述锚固纤维棒上设置有燕尾槽或者锁槽，所述注塑中间体包覆在锚固纤维棒的中段，所述注塑中间体上设置有牙纹。
优选的，所述锚固纤维棒为扁平的条状，其切面为波浪形，且两相对侧面的端部分别设置有对称的两燕尾槽。所述波浪形的波纹数为2-10个，优选3-5个；波纹周期长度为1mm-10mm，优选2mm-5mm，波峰波谷之间的高度1mm-5mm，优选1mm-3mm。所述波浪可以设置在切面的上下两个边，亦可在上下左右四个边均进行波浪设置。
优选的，所述锚固纤维棒为圆柱状或椭圆柱状，其切面为花瓣形或五角星形，在其轴向表面上均布设置有若干锁槽。所述花瓣为2-10瓣，优选5-8瓣。所述锁槽为等厚度圆形，厚度1-5mm，直径1-8mm，锁槽与锁槽间距3-30mm，优选厚度1-3mm，宽度2-4mm，间距5-10mm。
优选的，所述注塑中间体的端部设置有异形凸起。
一种锚固纤维棒的配方，由以下组分及质量配比组成：纤维60-70份，树脂15-20份，活性增强填料5-10份，固化剂3-5份，增韧剂2-3份。
优选的，所述纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或两种混合。
一种注塑中间体的配方，由以下组分及质量配比组成：塑料75-85份，活化填料8-12份，纤维8-12份。
一种高强纤维增强复合材料连接件的制作工艺，依次包括以下步骤：
S1、拉挤：采用液压式或履带式牵引拉挤设备，将所选纤维纱进行前期展纱汇总后浸入树脂，将预浸纤维纱穿过热固模具，对热固模具进行分区温度调控及固化时间把控，利用牵引机构将固化后的纤维样条拽拉出来；
S2、裁切：将连续的纤维样条按照尺寸均匀等长裁切；
S3、燕尾槽加工：使用切槽设备对裁切后的纤维样条进行燕尾槽加工；
S4、注塑：加工好燕尾槽的纤维棒作为预埋件放进注塑模具，通过注塑形成注塑中间体；
S5、冷却：注塑后，脱件并摆放冷却；
S6、检验包装：对连接件进行外观检查，去除毛边，最终成品装箱封存。
一种高强纤维增强复合材料连接件的制作工艺，依次包括以下步骤：
S1、预成型：采用预成型设备，将浸入树脂的纤维纱预成型为切面是花瓣状或五角星状的样条；
S2、锁槽加工：采用锁槽机对样条进行锁槽成型；
S3、固化：将锁槽加工后的样条放入模具或烘箱加热完成固化；
S4、裁切：将固化的纤维样条按照尺寸均匀等长裁切；
S5、注塑：加工好锁槽的纤维棒作为预埋件放进注塑模具，通过注塑形成注塑中间体；
S6、冷却：注塑后，脱件并摆放冷却；
S7、检验包装：对连接件进行外观检查，去除毛边，最终成品装箱封存。
优选的，所述步骤1和步骤2之间还可以有一步后固化，即将预成型的样条放入烘箱先加热使之进行进一步的后固化，提高复合材料的固化度。
本发明的有益效果：
通过改变锚固纤维棒以及注塑中间体的结构，增加燕尾槽、锁槽、牙纹等设计，可大大增加连接件与混凝土的接触面积，从而增强拉拔力，大大降低连接件挣脱的可能性，现有市面上普通的连接件的拉拔力为6-8kN，本发明的连接件的拉拔力可达到15-20kN。
通过改变锚固纤维棒的切面形状，可以使复合材料拉伸、弯曲程度大大提高，现有市面上普通的连接件的拉伸强度为600-900兆帕，本发明的连接件的拉伸强度达到900-1100兆帕，现有市面上普通的连接件的弯曲强度为600-900兆帕，本发明的连接件的弯曲强度达到1000-1200兆帕。
锚固纤维棒采用玻璃纤维、玄武岩纤维等高强纤维，也提高了锚固纤维棒的拉伸能力，降低连接件出现断裂的可能性。
通过调整配方，控制纤维和树脂种类的用量和配比，还能提高除拉伸强度、弯曲强度之外的力学性能，普通连接件的剪切力为0.7-1.1kN，本发明的连接件的剪切力达到3-6kN，普通连接件的剪切强度为30-50兆帕，本发明的连接件的剪切强度达到50-70兆帕。除此之外，连接件的绝缘、隔热、阻燃性能也有所提升。
除了上述力学性能的提升，工艺比以前更加简化，省去了后期机械加工环节，提高了生产效率，降低了制造成本，减少了环境污染。
附图说明
图1为本发明实施例一连接件的结构示意图；
图2为本发明实施例一锚固纤维棒的结构示意图；
图3为本发明实施例一的连接件的制作工艺流程图；
图4为本发明实施例二连接件的结构示意图；
图5为本发明实施例二连接件的侧视图，
图6为本发明实施例二的连接件的制作工艺流程图。
附图标注：
1、锚固纤维棒，11、燕尾槽，12、锁槽，2、注塑中间体，21、牙纹，22、异形凸起。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
实施例一
本实施例的高强纤维增强复合材料连接件，包括锚固纤维棒1、注塑中间体2，所述锚固纤维棒1为扁平的条状，其切面为波浪形，如图2所示，由于锚固纤维棒1的顶面和底面均不是平面，都设置成了波浪面，所以其切面才具有波浪形。当然锚固纤维棒1的两个侧面也可以设置成波浪面，这样切面的四个边将都是波浪形的。所述锚固纤维棒1还有两相对侧面的端部分别设置有对称的两燕尾槽11。将锚固纤维棒1设计成有波浪面以及开燕尾槽11，可以极大地增加锚固纤维棒1与水泥的接触面，增大摩擦力和紧固力，并且异型面能够带来更强的锚固力。所述注塑中间体2包覆在锚固纤维棒1的中段，所述注塑中间体1上设置有牙纹21，所述注塑中间体2的端部设置有异形凸起22。
所述燕尾槽11的大小、牙纹21的密度以及异形凸起22的大小等均影响到连接件和保温层之间的固定能力，实际根据现场工况决定。
本实施例的锚固纤维棒的配方，由以下组分及质量配比组成：纤维70份，树脂20份，活性增强填料5份，固化剂3份，增韧剂2.5份。
其中，所述纤维选择玻璃纤维和玄武岩纤高强纤维，其比例为2:1；所述树脂选择乙烯基树脂或者环氧树脂，所述活性增强填料选择氢氧化铝或碳酸钙或滑石粉或石英粉等，所述固化剂可以选择PBO固化膏、叔丁酯等，所述增韧剂可以选择PE粉等。
本实施例注塑中间体的配方，由以下组分及质量配比组成：塑料80份，活化填料10份，纤维10份。其中，塑料可以为PP、ABS、PVC等中的任意一种，所述活化填料选择氢氧化铝或其他碳酸钙、滑石粉、石英粉等，所述纤维选择玻璃纤维和玄武岩纤维。
本实施例的连接件的制作工艺为：
S1、拉挤：采用液压式或履带式牵引拉挤设备，将所选纤维纱进行前期展纱汇总后浸入树脂，将预浸纤维纱依次穿过90℃、160℃和100℃的1米长的分段式热固模具，对热固模具进行分区温度调控及固化时间把控，并利用牵引机构以1.25-1.5m/min的速度将固化后的纤维样条拽拉出来，控制树脂总的固化时间在0.5-1min；
S2、裁切：将连续的纤维样条按照尺寸均匀等长裁切；
S3、燕尾槽加工：使用切槽设备对裁切后的纤维样条进行燕尾槽加工；
S4、注塑：加工好燕尾槽的纤维棒作为预埋件放进注塑模具，通过注塑形成注塑中间体；
S5、冷却：注塑后，脱件并摆放冷却；
S6、检验包装：对连接件进行外观检查，去除毛边，最终成品装箱封存。
实施例二
本实施例的注塑中间体2与实施例一的注塑中间体2结构一样，不同之处在于，本实施例的锚固纤维棒1为圆柱状或椭圆柱状，其切面为花瓣状或五角星状，由于锚固纤维棒1的表面不是圆滑曲面，而是具有突起和凹陷的，所以其切面才是花瓣状或五角星状。且在其轴向表面上均布设置有若干锁槽12。
本实施例的锚固纤维棒的配方和注塑中间体的配方与实施例一相同，但是连接件的制作工艺不同，本实施例的工艺步骤为：
S1、预成型：采用预成型设备，将浸入树脂的纤维纱预成型为切面是花瓣状或五角星状的样条，预成型设备的拉挤速度是1.25-1.5米/min；
S2、锁槽加工：采用锁槽机对样条进行锁槽成型，锁槽成型的方法可以是铜丝捆拆法、模具加紧原位固化法、纤维缠绕法等；
S3、固化：将锁槽加工后的样条放入模具或烘箱加热完成固化，固化的温度为80-100℃，固化时间为2小时；
S4、裁切：将固化的纤维样条按照尺寸均匀等长裁切，裁切后的样条为了插入方便还可以使用打磨设备在样条的一端进行削尖，像削铅笔一样；
S5、注塑：加工好锁槽的纤维棒作为预埋件放进注塑模具，通过注塑形成注塑中间体；
S6、冷却：注塑后，脱件并摆放冷却；
S7、检验包装：对连接件进行外观检查，去除毛边，最终成品装箱封存。
所述步骤1和步骤2之间还可以有一步后固化，即将预成型的样条放入烘箱先加热使之后固化。
实施例三
本实施例与实施例一、实施例二的不同之处在于，锚固纤维棒的配方还可以是由以下组分及质量配比组成：纤维60份，树脂15份，活性增强填料5份，固化剂3份，增韧剂2份。
其中，所述纤维选择玻璃纤维；所述树脂选择乙烯基树脂或者环氧树脂，所述活性增强填料可以选择氢氧化铝或碳酸钙或滑石粉或石英粉等，所述固化剂可以选择PBO固化膏、叔丁酯等，所述增韧剂可以选择PE粉等。
本实施例注塑中间体的配方还可以是由以下组分及质量配比组成：塑料75份，活化填料8份，纤维8份。其中，塑料可以为PP、ABS、PVC等中的任意一种，所述活化填料选择氢氧化铝或其他碳酸钙、滑石粉、石英粉等，所述纤维选择玻璃纤维和玄武岩纤维。
实施例四
本实施例与实施例一、实施例二、实施例三的不同之处在于，锚固纤维棒的配方还可以是由以下组分及质量配比组成：纤维70份，树脂20份，活性增强填料10份，固化剂5份，增韧剂3份。
其中，所述纤维选择玄武岩纤维；所述树脂选择乙烯基树脂或者环氧树脂，所述活性增强填料可以选择氢氧化铝或碳酸钙或滑石粉或石英粉等，所述固化剂可以选择PBO固化膏、叔丁酯等，所述增韧剂可以选择PE粉等。
本实施例注塑中间体的配方还可以是由以下组分及质量配比组成：塑料85份，活化填料12份，纤维12份。其中，塑料可以为PP、ABS、PVC等中的任意一种，所述活化填料选择氢氧化铝或其他碳酸钙、滑石粉、石英粉等，所述纤维选择玻璃纤维和玄武岩纤维。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强纤维增强复合材料连接件，其特征在于：包括锚固纤维棒、注塑中间体，所述锚固纤维棒上设置有燕尾槽或者锁槽，所述注塑中间体包覆在锚固纤维棒的中段，所述注塑中间体上设置有牙纹。
2.根据权利要求1所述的一种高强纤维增强复合材料连接件，其特征在于：所述锚固纤维棒为扁平的条状，其切面为波浪形，且两相对侧面的端部分别设置有对称的两燕尾槽。
3.根据权利要求1所述的一种高强纤维增强复合材料连接件，其特征在于：所述锚固纤维棒为圆柱状或椭圆柱状，其切面为花瓣形或五角星形，在其轴向表面上均布设置有若干锁槽。
4.根据权利要求1所述的一种高强纤维增强复合材料连接件，其特征在于：所述注塑中间体的端部设置有异形凸起。
5.一种锚固纤维棒的配方，其特征在于，由以下组分及质量配比组成：纤维60-70份，树脂15-20份，活性增强填料5-10份，固化剂3-5份，增韧剂2-3份。
6.根据权利要求5所述的锚固纤维棒的配方，其特征在于：所述纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或两种混合。
7.一种注塑中间体的配方，其特征在于，由以下组分及质量配比组成：塑料75-85份，活化填料8-12份，纤维8-12份。
8.一种高强纤维增强复合材料连接件的制作工艺，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、拉挤：采用液压式或履带式牵引拉挤设备，将所选纤维纱进行前期展纱汇总后浸入树脂，将预浸纤维纱穿过热固模具，对热固模具进行分区温度调控及固化时间把控，利用牵引机构将固化后的纤维样条拽拉出来；
S2、裁切：将连续的纤维样条按照尺寸均匀等长裁切；
S3、燕尾槽加工：使用切槽设备对裁切后的纤维样条进行燕尾槽加工；
S4、注塑：加工好燕尾槽的纤维棒作为预埋件放进注塑模具，通过注塑形成注塑中间体；
S5、冷却：注塑后，脱件并摆放冷却；
S6、检验包装：对连接件进行外观检查，去除毛边，最终成品装箱封存。
9.一种高强纤维增强复合材料连接件的制作工艺，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、预成型：采用预成型设备，将浸入树脂的纤维纱预成型为切面是花瓣状或五角星状的样条；
S2、锁槽加工：采用锁槽机对样条进行锁槽成型；
S3、固化：将锁槽加工后的样条放入模具或烘箱加热完成固化；
S4、裁切：将固化的纤维样条按照尺寸均匀等长裁切；
S5、注塑：加工好锁槽的纤维棒作为预埋件放进注塑模具，通过注塑形成注塑中间体；
S6、冷却：注塑后，脱件并摆放冷却；
S7、检验包装：对连接件进行外观检查，去除毛边，最终成品装箱封存。
10.根据权利要求9所述的高强纤维增强复合材料连接件的制作工艺，其特征在于：所述步骤1和步骤2之间还可以有一步后固化，即将预成型的样条放入烘箱先加热使之进行进一步的后固化。
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