CN117757212B - 一种槽型frp型材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种槽型FRP型材及其制备方法，是由如下按重量份计的各原料制成：纤维纱线40‑50份、丙烯酸改性聚醚醚酮15‑25份、环氧双酚A乙烯基树脂10‑15份、2,2‑双[4‑(4‑氨基苯氧基)苯基]‑1,1,1,3,3,3‑六氟丙烷3‑5份、2,4‑二氨基‑6‑二烯丙氨基‑1,3,5‑三嗪1‑3份、2‑(1‑丙烯‑2‑基)苯并[D]噁唑2‑4份、引发剂0.3‑0.6份、抗氧剂0.3‑0.6份。该槽型FRP型材抗老化性能好，耐疲劳性能佳，机械力学性能足，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种槽型FRP型材及其制备方法。
背景技术
在传统的建筑和市政排水工程中，混凝土排水沟槽被广泛使用。然而，混凝土排水沟槽存在重量大、易腐蚀、易老化、安装维护不便、施工周期较长等缺点。为了解决这些问题，人们开始探索使用FRP型材来制备排水沟槽。FRP型材具有轻质、高强度、耐腐蚀、抗老化、易安装维护等优点，可以有效地提高排水工程的性能和使用寿命。
现有的FPR型材耐老化性不足，机械强度和耐疲劳性能有待进一步提高，使用寿命有待进一步延长的缺陷。除此之外，市面上的FRP排水沟槽主要采用手糊法或喷射法生产，这些方法需要大量的人工操作，生产效率低，成本高，而且产品质量不稳定。且这些FRP排水沟槽的形状和尺寸往往比较单一，强度和耐久性不足，难以满足各种复杂排水工程的需求。
为了解决上述问题，申请公布号为CN112339295A的中国发明专利公开了一种FRP型材的生产工艺，各组分原料的质量分数如下：玻璃纤维纱线38％～42％，纤维毡8％～12％，不饱和树脂28％～32％，石粉4％～6％，氢氧化铝4％～6％，固化剂2.5％～3.5％，脱模剂1.8％～2.2％，PE粉2.7％～3.3％，色浆1.8％～2.2％，所述生产工艺包括如下步骤：调配浸渍液：将不饱和树脂、石粉、脱模剂、固化剂、氢氧化铝、PE粉和色浆混合后运用搅拌机搅拌均匀，导入树脂槽；浸润：运用牵引机将玻璃纤维纱线与纤维毡牵引入装有浸渍液的树脂槽中进行充分的浸润；预成型：牵引机将浸润后的玻璃纤维纱线与纤维毡继续牵引进入预成型装置中，得到初成型产品；加热固化：牵引机将初成型产品继续牵引，进入模具进行加热固化，完全固化成型后出模，得到FRP型材长条；切断装置：将FRP型材长条进行切割，得到所需的FRP型材。该方法制成的FPR型材耐老化性能和耐疲劳性能有待进一步提高。且制备方法并不适用于槽型FPR型材。
可见，开发一种抗老化性能好，耐疲劳性能佳，机械力学性能足，使用寿命长的槽型FRP型材及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进FRP型材领域的发展具有非常重要的意义。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种抗老化性能好，耐疲劳性能佳，机械力学性能足，使用寿命长的槽型FRP型材及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种槽型FRP型材，是由如下按重量份计的各原料制成：纤维纱线40-50份、丙烯酸改性聚醚醚酮15-25份、环氧双酚A乙烯基树脂10-15份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3-5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1-3份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑2-4份、引发剂0.3-0.6份、抗氧剂0.3-0.6份。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂164中的至少一种。
优选的，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
优选的，所述环氧双酚A乙烯基树脂为Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂。
优选的，所述丙烯酸改性聚醚醚酮的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述丙烯酸改性聚醚醚酮时按授权公告号为CN109337019B的中国发明专利实施例1的方法制成。
优选的，所述纤维纱线为玻璃纤维纱线、芳纶纤维纱线、碳纤维纱线、玄武岩纤维纱线中的任意一种。
优选的，所述纤维纱线的单丝直径为8-15μm。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述槽型FRP型材的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将除纤维纱线以外的其它原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，将混合物料分散于有机溶剂中，得到树脂胶液；
步骤S2、将纤维纱线通过编织机按照预设的槽型结构进行编织；
步骤S3、将编织好的纤维布浸入树脂胶液中，进行树脂注入；
步骤S4、硬化：将注入树脂后的纤维布通过模具高温硬化处理；
步骤S5、切割和打磨：将硬化后的纤维布切割成所需的长度，并进行打磨处理；
步骤S6、安装施工：根据位置环境要求进行切割、拼装、打胶。
优选的，步骤S1中所述混合物料、有机溶剂的质量比为(0.8-1):1。
优选的，步骤S1中所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
优选的，步骤S4中所述高温硬化处理具体为：在90-120℃下保温3-5h，再在150-180℃下保温1-2h。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明公开的槽型FRP型材的制备方法，工艺简单，操作控制方便，对设备依赖性小，耗能少，资金投入少，制备效率和成品合格率高，适于连续规模化生产。
(2)本发明公开的槽型FRP型材，是由如下按重量份计的各原料制成：纤维纱线40-50份、丙烯酸改性聚醚醚酮15-25份、环氧双酚A乙烯基树脂10-15份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3-5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1-3份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑2-4份、引发剂0.3-0.6份、抗氧剂0.3-0.6份。通过各原料之间的相互配合共同作用，使得制成的产品抗老化性能好，耐疲劳性能佳，机械力学性能足，使用寿命长；在结构中同时引入醚醚酮、含氟苯醚、三嗪和苯并[D]噁唑结构，它们在电子效应、位阻效应和共轭效应的多重作用下，使得制成的产品上述性能进一步改善。
(3)本发明公开的槽型FRP型材，通过按照预设的槽型结构先编织、注入树脂，模具高温硬化处理等步骤，可以根据需要调整型材结构，提高生产效率，保证产品质量，降低生产成本。这样的制备方法具有更大的设计灵活性，适应更多的应用场景，例如，这种槽型可以方便地安装电线、管道或其他组件，同时增加了型材的实用性。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明产品作进一步详细的说明。
实施例1
一种槽型FRP型材，是由如下按重量份计的各原料制成：纤维纱线40份、丙烯酸改性聚醚醚酮15份、环氧双酚A乙烯基树脂10份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑2份、引发剂0.3份、抗氧剂0.3份。
所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述引发剂为过氧化二苯甲酰；所述环氧双酚A乙烯基树脂为Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂；所述丙烯酸改性聚醚醚酮时按授权公告号为CN109337019B的中国发明专利实施例1的方法制成；所述纤维纱线为玻璃纤维纱线；所述纤维纱线的单丝直径为8μm。
一种所述槽型FRP型材的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将除纤维纱线以外的其它原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，将混合物料分散于有机溶剂中，得到树脂胶液；
步骤S2、将纤维纱线通过编织机按照预设的槽型结构进行编织；
步骤S3、将编织好的纤维布浸入树脂胶液中，进行树脂注入；
步骤S4、硬化：将注入树脂后的纤维布通过模具高温硬化处理；
步骤S5、切割和打磨：将硬化后的纤维布切割成所需的长度，并进行打磨处理；
步骤S6、安装施工：根据位置环境要求进行切割、拼装、打胶。
步骤S1中所述混合物料、有机溶剂的质量比为0.8:1；步骤S1中所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；步骤S4中所述高温硬化处理具体为：在90℃下保温3h，再在150℃下保温1h。
实施例2
一种槽型FRP型材，是由如下按重量份计的各原料制成：纤维纱线43份、丙烯酸改性聚醚醚酮17份、环氧双酚A乙烯基树脂12份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3.5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1.5份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑2.5份、引发剂0.4份、抗氧剂0.4份。
所述抗氧剂为抗氧剂168；所述引发剂为过氧化二苯甲酰；所述环氧双酚A乙烯基树脂为Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂；所述丙烯酸改性聚醚醚酮时按授权公告号为CN109337019B的中国发明专利实施例1的方法制成；所述纤维纱线为芳纶纤维纱线；所述纤维纱线的单丝直径为11μm。
一种所述槽型FRP型材的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将除纤维纱线以外的其它原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，将混合物料分散于有机溶剂中，得到树脂胶液；
步骤S2、将纤维纱线通过编织机按照预设的槽型结构进行编织；
步骤S3、将编织好的纤维布浸入树脂胶液中，进行树脂注入；
步骤S4、硬化：将注入树脂后的纤维布通过模具高温硬化处理；
步骤S5、切割和打磨：将硬化后的纤维布切割成所需的长度，并进行打磨处理；
步骤S6、安装施工：根据位置环境要求进行切割、拼装、打胶。
步骤S1中所述混合物料、有机溶剂的质量比为0.85:1；步骤S1中所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；步骤S4中所述高温硬化处理具体为：在100℃下保温3.5h，再在160℃下保温1.2h。
实施例3
一种槽型FRP型材，是由如下按重量份计的各原料制成：纤维纱线45份、丙烯酸改性聚醚醚酮20份、环氧双酚A乙烯基树脂13份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷4份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪2份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑3份、引发剂0.45份、抗氧剂0.45份。
所述抗氧剂为抗氧剂1076；所述引发剂为过氧化二苯甲酰；所述环氧双酚A乙烯基树脂为Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂；所述丙烯酸改性聚醚醚酮时按授权公告号为CN109337019B的中国发明专利实施例1的方法制成；所述纤维纱线为碳纤维纱线；所述纤维纱线的单丝直径为12μm。
一种所述槽型FRP型材的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将除纤维纱线以外的其它原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，将混合物料分散于有机溶剂中，得到树脂胶液；
步骤S2、将纤维纱线通过编织机按照预设的槽型结构进行编织；
步骤S3、将编织好的纤维布浸入树脂胶液中，进行树脂注入；
步骤S4、硬化：将注入树脂后的纤维布通过模具高温硬化处理；
步骤S5、切割和打磨：将硬化后的纤维布切割成所需的长度，并进行打磨处理；
步骤S6、安装施工：根据位置环境要求进行切割、拼装、打胶。
步骤S1中所述混合物料、有机溶剂的质量比为0.9:1；步骤S1中所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；步骤S4中所述高温硬化处理具体为：在105℃下保温4h，再在165℃下保温1.5h。
实施例4
一种槽型FRP型材，是由如下按重量份计的各原料制成：纤维纱线48份、丙烯酸改性聚醚醚酮23份、环氧双酚A乙烯基树脂14份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷4.5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪2.5份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑3.5份、引发剂0.55份、抗氧剂0.55份。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂164按质量比1:1:3:2混合形成的混合物；所述引发剂为过氧化二苯甲酰；所述环氧双酚A乙烯基树脂为Atlac430环氧双酚A乙烯基树脂；所述丙烯酸改性聚醚醚酮时按授权公告号为CN109337019B的中国发明专利实施例1的方法制成；所述纤维纱线为玄武岩纤维纱线；所述纤维纱线的单丝直径为13μm。
一种所述槽型FRP型材的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将除纤维纱线以外的其它原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，将混合物料分散于有机溶剂中，得到树脂胶液；
步骤S2、将纤维纱线通过编织机按照预设的槽型结构进行编织；
步骤S3、将编织好的纤维布浸入树脂胶液中，进行树脂注入；
步骤S4、硬化：将注入树脂后的纤维布通过模具高温硬化处理；
步骤S5、切割和打磨：将硬化后的纤维布切割成所需的长度，并进行打磨处理；
步骤S6、安装施工：根据位置环境要求进行切割、拼装、打胶。
步骤S1中所述混合物料、有机溶剂的质量比为0.95:1；步骤S1中所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺按质量比3:5混合形成的混合物；步骤S4中所述高温硬化处理具体为：在110℃下保温4.5h，再在175℃下保温1.8h。
实施例5
一种槽型FRP型材，是由如下按重量份计的各原料制成：纤维纱线50份、丙烯酸改性聚醚醚酮25份、环氧双酚A乙烯基树脂15份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪3份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑4份、引发剂0.6份、抗氧剂0.6份。
所述抗氧剂为抗氧剂164；所述引发剂为过氧化二苯甲酰；所述环氧双酚A乙烯基树脂为Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂；所述丙烯酸改性聚醚醚酮时按授权公告号为CN109337019B的中国发明专利实施例1的方法制成；所述纤维纱线为玄武岩纤维纱线；所述纤维纱线的单丝直径为15μm。
一种所述槽型FRP型材的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将除纤维纱线以外的其它原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，将混合物料分散于有机溶剂中，得到树脂胶液；
步骤S2、将纤维纱线通过编织机按照预设的槽型结构进行编织；
步骤S3、将编织好的纤维布浸入树脂胶液中，进行树脂注入；
步骤S4、硬化：将注入树脂后的纤维布通过模具高温硬化处理；
步骤S5、切割和打磨：将硬化后的纤维布切割成所需的长度，并进行打磨处理；
步骤S6、安装施工：根据位置环境要求进行切割、拼装、打胶。
步骤S1中所述混合物料、有机溶剂的质量比为1:1；步骤S1中所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；步骤S4中所述高温硬化处理具体为：在120℃下保温5h，再在180℃下保温2h。
对比例1
一种槽型FRP型材，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷。
对比例2
一种槽型FRP型材，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪和2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑。
为了进一步说明本发明各实施例产品取得的预期不到的积极技术效果，对各例制成的槽型FRP型材进行相关性能检测，测试结果见表1，测试方法如下：
(1)疲劳寿命：通过动态疲劳试验机评价槽型FRP型材的拉伸疲劳性能，最终得到槽型FRP型材的疲劳寿命，具体测试条件为：温度75±2℃，频率30Hz，拉伸载荷30MPa。
(2)弯曲强度：按照《GBT1449-2005-纤维增强塑料弯曲性能试验方法》进行测试。
(3)抗老化性：将各例产品置于热老化箱内进行人工加速热空气老化，条件为85℃下老化96小时，以老化后弯曲强度的保留率来衡量抗老化性能，保留率数值越大，抗老化性能越好。
表1
| 项目 | 轴向弯曲强度 | 疲劳寿命 | 耐老化性 |
| 单位 | MPa | 万次 | ％ |
| 实施例1 | 880 | 405 | 99.25 |
| 实施例2 | 887 | 410 | 99.44 |
| 实施例3 | 898 | 418 | 99.60 |
| 实施例4 | 907 | 430 | 99.83 |
| 实施例5 | 920 | 436 | 99.98 |
| 对比例1 | 856 | 399 | 97.12 |
| 对比例2 | 848 | 390 | 95.79 |
从表1可以看出，本发明实施例公开的槽型FRP型材较对比例产品，具有更加优异的机械力学性能、耐疲劳性能和抗老化性能，2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪和2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑的加入对改善上述性能有益。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种槽型FRP型材，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：纤维纱线40-50份、丙烯酸改性聚醚醚酮15-25份、环氧双酚A乙烯基树脂10-15份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3-5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1-3份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑2-4份、引发剂0.3-0.6份、抗氧剂0.3-0.6份。
2.如权利要求1所述的槽型FRP型材，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂164中的至少一种。
3.如权利要求1所述的槽型FRP型材，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
4.如权利要求1所述的槽型FRP型材，其特征在于，所述环氧双酚A乙烯基树脂为Atlac430环氧双酚A乙烯基树脂。
5.如权利要求1所述的槽型FRP型材，其特征在于，所述纤维纱线为玻璃纤维纱线、芳纶纤维纱线、碳纤维纱线、玄武岩纤维纱线中的任意一种。
6.如权利要求1所述的槽型FRP型材，其特征在于，所述纤维纱线的单丝直径为8-15μm。
7.一种如权利要求1-6任一项所述槽型FRP型材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、将除纤维纱线以外的其它原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，将混合物料分散于有机溶剂中，得到树脂胶液；
步骤S2、将纤维纱线通过编织机按照预设的槽型结构进行编织；
步骤S3、将编织好的纤维布浸入树脂胶液中，进行树脂注入；
步骤S4、硬化：将注入树脂后的纤维布通过模具高温硬化处理；
步骤S5、切割和打磨：将硬化后的纤维布切割成所需的长度，并进行打磨处理；
步骤S6、安装施工：根据位置环境要求进行切割、拼装、打胶。
8.如权利要求7所述槽型FRP型材的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述混合物料、有机溶剂的质量比为(0.8-1):1。
9.如权利要求7所述槽型FRP型材的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
10.如权利要求7所述槽型FRP型材的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述高温硬化处理具体为：在90-120℃下保温3-5h，再在150-180℃下保温1-2h。
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| "环氧乙烯基树脂在风机叶片修补上的应用研究";赖中义 等;《天津科技》;20130625(第03期);第80-81页 * |
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