專利名稱：一種天然植物纖維增強(qiáng)frp筋及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維增強(qiáng)FRP筋，尤其是天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的纖維增強(qiáng)樹脂F(xiàn)RP筋，其中作為增強(qiáng)材料的主要是無機(jī)連續(xù)纖維，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和玄武巖纖維等。隨著近年來，綠色、環(huán)保等概念的興起，對于材料環(huán)保性的要求也越來越高。而傳統(tǒng)的無機(jī)合成增強(qiáng)纖維存在成本高、生產(chǎn)能耗大、使用時對空氣污染嚴(yán)重、不易回收等缺陷。今年來，面對石油等不可再生資源的日益減少，能源危機(jī)和環(huán)保等一系列問題，采用天然植物纖維替代無機(jī)合成纖維作為復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料越來越引起人們的重視。天然植物纖維是自然界原有的，或經(jīng)人工培植的植物上、人工飼養(yǎng)的動物上直接取得的紡織纖維。它具有長徑比大、比強(qiáng)度高、比表面積大、可生物降解、成本低、易回收等特點(diǎn)，符合綠色環(huán)保概念。有些天然植物纖維(如劍麻纖維)的抗拉強(qiáng)度與合成的PP纖維的抗拉強(qiáng)度相當(dāng)，其彈性模量則是PP的好幾倍，而價格僅為PP的1/10。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本且有助于環(huán)保的天然植物纖維增強(qiáng) FRP筋及其制備方法。為解決上述問題，本發(fā)明提供的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，以增強(qiáng)纖維為主要材料，以熱固性樹脂為基體，包括固化劑、促進(jìn)劑和填料，所述增強(qiáng)纖維為天然植物纖維、或者天然植物纖維與無機(jī)纖維的組合，所述天然植物纖維的體積占所述FRP筋的體積比為 5-80%。進(jìn)一步的，所述天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋還包括偶聯(lián)劑、苯乙烯、色漿中的至少一種。其中，所述偶聯(lián)劑常用硅烷偶聯(lián)劑。所述天然植物纖維為木棉纖維、劍麻纖維、苧麻纖維、亞麻纖維、黃麻纖維中的一種或者其組合。所述熱固性樹脂為不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂或乙烯基脂樹脂。當(dāng)所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂時，所述固化劑優(yōu)選為胺類固化劑。所述促進(jìn)劑為過氧化物促進(jìn)劑。所述FRP筋的表面具有連續(xù)螺紋結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)握裹力、摩擦力。本發(fā)明還提供一種天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋的制備方法，包括送紗、浸膠、纖維集束、預(yù)成型、纏繞定型、牽引、固化成型步驟，在送紗步驟之前對天然植物纖維進(jìn)行預(yù)先干燥處理，干燥處理后所述天然植物纖維中的含水量降低至40ppm以下，以避免高溫下天然纖維中的水分嚴(yán)重影響FRP的制備過程，并最終影響FRP筋的產(chǎn)品性能。所述天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋經(jīng)纏繞定型步驟成為表面帶有連續(xù)螺紋結(jié)構(gòu)的圓柱狀桿體。
本發(fā)明的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋具有以下有益效果1、作為增強(qiáng)纖維材料的天然植物纖維，其具有長徑比大、比強(qiáng)度高、比表面積大、 輕質(zhì)高強(qiáng)、可生物降解、成本低、易回收等特點(diǎn)，符合綠色環(huán)保概念。2、本發(fā)明采用的由天然植物的徑梗部位制備成的連續(xù)性的天然植物纖維，可以滿足連續(xù)性纖維增強(qiáng)樹脂F(xiàn)RP筋的生產(chǎn)制備要求，保證了 FRP筋具有更好的徑向拉伸性能，可以很好的滿足土木工程領(lǐng)域應(yīng)用的性能要求。3、本發(fā)明采用傳統(tǒng)的拉擠熱固化成型工藝，設(shè)備改造要求不大，可在現(xiàn)行的拉擠纏繞設(shè)備上進(jìn)行生產(chǎn)，應(yīng)用前景廣泛。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，主要以天然植物纖維為增強(qiáng)纖維材料，也可以混雜無機(jī)纖維，以不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂或乙烯基脂樹脂為基體，與固化劑、引發(fā)劑及填料經(jīng)過拉擠熱固化成型工藝制得。本發(fā)明實(shí)施例提供的天然植物纖維增強(qiáng)FRP 筋，還可以包括偶聯(lián)劑、苯乙烯、色漿中的一種或者其組合。本發(fā)明實(shí)施例提供的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋的制備方法為以不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂或乙烯基脂樹脂基體為膠黏劑，與固化劑、引發(fā)劑及填料物理混合為浸漬膠液。其中，固化劑優(yōu)選為胺類固化劑；促進(jìn)劑優(yōu)選為過氧化物促進(jìn)劑；填料優(yōu)選為微米級無機(jī)填料，如碳酸鈣。將以天然植物纖維為主的增強(qiáng)纖維材料經(jīng)送紗、浸膠步驟，再經(jīng)纖維集束、拉擠預(yù)成型步驟成為圓柱體，然后進(jìn)入纏繞定型及牽引步驟，利用旋轉(zhuǎn)纏繞機(jī)頭將帶狀物經(jīng)纏繞使通過拉擠成型的圓柱體上，在帶狀物的拉擠作用下形成凹槽，在牽引機(jī)縱向拉動與旋轉(zhuǎn)機(jī)頭徑向纏繞的共同作用下形成螺紋狀，然后經(jīng)熱固化成型步驟制得天然植物纖維增強(qiáng) FRP筋。最后可以利用切割機(jī)切割成尺寸符合要求的產(chǎn)品。實(shí)施例本實(shí)施例提供的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，以連續(xù)性的天然劍麻纖維為增強(qiáng)纖維，以乙烯基脂樹脂為基體樹脂，由乙烯基脂樹脂、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、填料、偶聯(lián)劑、苯乙烯與色漿混合配成乙烯基脂樹脂浸漬膠液。乙烯基脂樹脂浸漬膠液中各成分的重量份為乙烯基脂樹脂100份，偶聯(lián)劑0. 5-3. 0份，過氧化苯甲酰0. 2-1. 0份，過氧化苯甲酸叔丁酯0. 8-1. 8份，苯乙烯2-10份，填料3-10份，色漿0. 5-1. 5份。本實(shí)施例提供的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋的制備方法為1)將干燥后得到的含水量在40ppm以下的天然劍麻纖維置于纖維紗架上，引出后經(jīng)穿紗板的若干個穿紗孔分股牽引，在牽引力的作用下，進(jìn)入樹脂槽進(jìn)行浸膠。樹脂槽中的浸漬膠液為上述乙烯基脂樹脂浸漬膠液；2)經(jīng)步驟1)浸膠后的天然劍麻纖維在牽引力的作用下依次通過集束器和預(yù)成型裝置，擠出纖維上富余的乙烯基脂樹脂浸漬膠液，并初步成型為圓柱形狀；3)經(jīng)步驟2、預(yù)成型的圓柱形再經(jīng)過成型模具和纏繞機(jī)頭，擠出富余的乙烯基脂樹脂浸漬膠液，并最終定型為表面帶有連續(xù)螺紋狀的圓柱形桿體；4)經(jīng)步驟幻最終定型的圓柱形桿體在牽引力的作用下，進(jìn)入加熱固化裝置7，在設(shè)定好的溫度下受熱產(chǎn)生固化反應(yīng)，最終得到表面形態(tài)為連續(xù)螺紋狀的天然植物纖維增強(qiáng)FRP 筋。最后可以將得到的成型的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，經(jīng)切割裝置切割成符合特定尺寸要求的成品。以上所述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則內(nèi)所作的修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，其特征在于，以增強(qiáng)纖維為主要材料，以熱固性樹脂為基體，包括固化劑、促進(jìn)劑和填料，所述增強(qiáng)纖維為天然植物纖維、或者天然植物纖維與無機(jī)纖維的組合，所述天然植物纖維的體積占所述FRP筋的體積比為5-80%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，其特征在于，還包括偶聯(lián)劑、苯乙烯、色漿中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，其特征在于，所述天然植物纖維為木棉纖維、劍麻纖維、苧麻纖維、亞麻纖維、黃麻纖維中的一種或者其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，其特征在于，所述熱固性樹脂為不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂或乙烯基脂樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，其特征在于，所述FRP筋的表面具有連續(xù)螺紋結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋的制備方法，其特征在于，包括送紗、浸膠、纖維集束、預(yù)成型、纏繞定型、牽引、固化成型步驟，其中在送紗步驟之前對天然植物纖維進(jìn)行預(yù)先干燥處理，干燥處理后所述天然植物纖維中的含水量降低至40ppm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋的制備方法，其特征在于，所述天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋經(jīng)纏繞定型步驟成為表面帶有連續(xù)螺紋結(jié)構(gòu)的圓柱狀桿體。 全文摘要
本發(fā)明公開了一種天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋及其制備方法。所述天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，以增強(qiáng)纖維為主要材料，以熱固性樹脂為基體，包括固化劑、促進(jìn)劑和填料，所述增強(qiáng)纖維為天然植物纖維、或者天然植物纖維與無機(jī)纖維的組合，所述天然植物纖維的體積占所述FRP筋的體積比為5-80％。本發(fā)明提供的天然植物纖維增強(qiáng)FRP筋，具有成本低，符合綠色環(huán)保，徑向拉伸性能好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C08L63/00GK102235056SQ20101016963
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者何唯平, 張 杰, 曾志海, 胡勇 申請人:上海啟鵬工程材料科技有限公司, 深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司