專利名稱：一種編織套管型frp筋及其制備方法
一種編織套管型FRP筋及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程材料領(lǐng)域，涉及一種纖維增強樹脂F(xiàn)RP及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的纖維增強樹脂F(xiàn)RP筋，其中作為增強材料的主要是人工合成連續(xù)纖維，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和玄武巖纖維等。用上述增強材料生產(chǎn)的FRP筋有很好的徑向強度(如拉伸強度)，但它的環(huán)向強度(如彎曲強度，剪切強度和扭轉(zhuǎn)強度等)卻很低。隨·著近年來工程應(yīng)用領(lǐng)域和用量的不斷擴大，在很多場合FRP筋已無法完全滿足要求；特別是在自鉆式FRP錨桿應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)的纖維增強樹脂F(xiàn)RP筋因扭轉(zhuǎn)強度不足而無法使用。為了彌補傳統(tǒng)纖維增強樹脂F(xiàn)RP筋的上述不足，本發(fā)明通過改變纖維的鋪層方向的方式，使FRP筋材在保留徑向強度不變的情況下它的環(huán)向強度有很大的提高；而這種研究方式目前在本技術(shù)領(lǐng)域還未見披露。

發(fā)明內(nèi)容為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種編織套管型FRP筋，同時提供了所述FRP筋的制備方法，應(yīng)用所述FRP筋能夠改善現(xiàn)有FRP筋環(huán)向強度不足的缺陷，為了實現(xiàn)以上的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種編織套管型FRP筋，呈桿狀，所述FRP筋具有凸起，所述凸起呈花紋狀分布于所述FRP筋的表面，上述花紋為平紋、斜紋或緞紋；上述FRP筋具有橫向的螺紋狀結(jié)構(gòu)。一種編織套管型FRP筋，所述FRP筋包括增強纖維和浸潰膠液，增強纖維在FRP筋材中的體積含量為5% 60%，增強纖維重量的20% 40%或100%編織成纖維套管；浸潰膠液以熱固性樹脂或不飽和樹脂為基體，以熱固性樹脂或不飽和樹脂的重量份為100份計，還包括固化劑0. 8-1. 8份、引發(fā)劑0. 2-1. 0份和填料3-10份；同時，還可以包括有苯乙烯或色漿中的至少一種；上述熱固性樹脂為乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂。上述纖維套管編織的原料為長纖維、短纖維或其組合，或者具體為玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、玄武巖纖維、碳纖維、苧麻纖維、亞麻纖維或黃麻纖維。本發(fā)明還提供一種編織套管型FRP筋的制備方法，包括送紗、浸膠、纖維集束、預(yù)成型、牽引、固化成型以及切割步驟，在送紗和浸膠之間還設(shè)有纖維套管放置步驟。其中，纖維套管是由增強纖維編織而成，纖維套管放置步驟采用預(yù)先套上、嵌入、纏繞轉(zhuǎn)入或插入的放置方式。在預(yù)成型和牽引之間還設(shè)有纏繞定型步驟。上述FRP筋表面呈花紋狀分布的凸起由上述編織纖維套管的纖維編織紋路形成。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)采用的編織纖維套管原料可以包括任何的連續(xù)性或非連續(xù)性纖維、無機纖維和有機纖維、合成纖維和天然纖維等，把對纖維材質(zhì)的要求降到最低；2)編織纖維套管可以是長纖維編織套管和短纖維編織套管，可以保證FRP筋的徑向拉伸性能，又為FRP筋提供了很好的環(huán)向性能指標(biāo)；3)本發(fā)明采用傳統(tǒng)的拉擠熱固化成型工藝，對設(shè)備改造要求不大，可以在現(xiàn)行的拉擠纏繞設(shè)備上進行生產(chǎn)，具有很強的適應(yīng)性。
圖I是一種編織套管型FRP筋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是另一種編織套管型FRP筋應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是編織套管型FRP筋的制備工藝示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步的闡述和說明。
圖I是本發(fā)明實施例一種編織套管型FRP筋I(lǐng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述FRP筋I(lǐng)呈桿狀，在所述FRP筋I(lǐng)的表面具有凸起11，呈花紋狀分布在FRP筋I(lǐng)的表面，所述花紋是平紋，也可以是斜紋或緞紋；所述FRP筋I(lǐng)上還具有螺紋狀結(jié)構(gòu)12，所述螺紋狀結(jié)構(gòu)在FRP筋I(lǐng)上橫向設(shè)置，且是連續(xù)的。圖2是本發(fā)明一種編織套管型FRP筋另一種實施例應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，包括FRP筋I(lǐng)、螺母2以及墊板3，所述FRP筋I(lǐng)的一端帶有尖角，以使FRP筋方便的插入，為螺入做準(zhǔn)備；螺母2螺于FRP筋I(lǐng)的另一端，在螺母2與需螺入的土層結(jié)構(gòu)之間加有墊板3，以使FRP筋I(lǐng)與土層結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生足夠應(yīng)力。所述FRP筋的表面花紋結(jié)構(gòu)增大了 FRP筋與土層結(jié)構(gòu)間的應(yīng)力，由于FRP筋的表面花紋能夠在橫向和縱向產(chǎn)生拉拔應(yīng)力，在保證FRP筋具有足夠縱向的拉伸應(yīng)力外，同時能極大地增強FRP筋縱向扭轉(zhuǎn)力，保證了 FRP筋的環(huán)向性能，使得FRP筋能夠滿足不同的使用要求。制備本發(fā)明的編織套管型FRP筋的組分包括增強纖維和浸潰膠液，增強纖維可以是任何的連續(xù)性或非連續(xù)性纖維，無機纖維和有機纖維，合成纖維和天然纖維等，具體如玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、玄武巖纖維、碳纖維、苧麻纖維、亞麻纖維、黃麻纖維等，把對纖維的材質(zhì)要求降到最低；本實施例中使用的增強纖維是玻璃纖維，其中的20%重量的玻璃纖維用來編織纖維套管。浸潰膠液以乙烯基樹脂為基體，填料優(yōu)選為微米級無機填料，乙烯基樹脂按重量份計100份，同時添加引發(fā)劑過氧化苯甲酰0. 4份、固化劑過氧化苯甲酸叔丁酯I. 6份、填料碳酸鈣5份；還可以添加苯乙烯2-10份和色漿0. 5-1. 5份，本實施例中添加苯乙烯7份，色漿I. 2份；以上組分經(jīng)物理混合后即得到浸潰膠液。下面結(jié)合附圖3具體描述利用上述組分制備編織套管型FRP筋的方法。如圖3，91是纖維紗架，92是穿紗板，93是樹脂槽，94是套管放置器，95是集束器，96是預(yù)成型裝置，97是成型模具和纏繞機頭，98是加熱固化裝置，99是切割裝置。具體操作步驟如下I)將編織纖維套管剩余的玻璃纖維置于纖維紗架91上，引出后經(jīng)穿紗板92的若干個穿紗孔分股牽引，在牽引力的作用下，進入樹脂槽93在浸潰膠液中進行浸膠；2)經(jīng)步驟I)浸膠后的玻璃纖維在牽引力的作用下依次通過套管放置器94、集束器95和預(yù)成型裝置96，擠出纖維上富余的樹脂膠液，并初步成型為圓柱形的形狀；在通過套管放置器94時，套管放置器94會把纖維套管放置在內(nèi)部纖維外表面，形成編織層；
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頭97，擠出富余的樹脂膠液，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3)最終定型的圓柱形桿體在牽引力的作用下，進入加熱固化裝置98，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)螺紋狀的編織套管型FRP筋；5)經(jīng)步驟4)完成成型的編織套管型FRP筋，經(jīng)切割機99切割成符合要求的筋材成品。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種編織套管型FRP筋，所述FRP筋呈桿狀，其特征是所述FRP筋具有凸起，所述凸起呈花紋狀分布于所述FRP筋的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編織套管型FRP筋，其特征是所述花紋為平紋、斜紋或緞紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編織套管型FRP筋，其特征是所述FRP筋具有橫向的螺紋狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編織套管型FRP筋，其特征是所述FRP筋包括增強纖維和浸潰膠液，所述增強纖維在所述FRP筋材中的體積含量為5% 60%，所述增強纖維重量的20% 40%或100%編織成纖維套管；所述浸潰膠液以熱固性樹脂或不飽和樹脂為基體，以熱固性樹脂或不飽和樹脂的重量份為100份計，還包括固化劑0. 8-1. 8份、引發(fā)劑0. 2-1.0份和填料3-10份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編織套管型FRP筋，其特征是所述熱固性樹脂為乙烯基樹月旨、環(huán)氧樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編織套管型FRP筋，其特征是所述纖維套管編織的原料為長纖維、短纖維或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編織套管型FRP筋，其特征是所述纖維套管編織的原料為玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、玄武巖纖維、碳纖維、苧麻纖維、亞麻纖維或黃麻纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項所述的編織套管型FRP筋的制備方法，包括送紗、浸膠、纖維集束、預(yù)成型、牽引、固化成型以及切割步驟，其特征是在送紗和浸膠之間還設(shè)有纖維套管放置步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的編織套管型FRP筋的制備方法，其特征是所述纖維套管是由增強纖維編織而成，所述纖維套管放置步驟采用預(yù)先套上、嵌入、纏繞轉(zhuǎn)入或插入的放置方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的編織套管型FRP筋的制備方法，其特征是在預(yù)成型和牽引之間還設(shè)有纏繞定型步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種編織套管型FRP筋及其制備方法，所述FRP筋具有凸起，所述凸起呈花紋狀分布于FRP筋的表面，還可以具有橫向的螺紋狀結(jié)構(gòu)；所述FRP筋包括增強纖維和浸漬膠液，增強纖維全部或部分編織成纖維套管，浸漬膠液以熱固性樹脂或不飽和樹脂為基體，還包括固化劑、引發(fā)劑和填料，其制備步驟包括送紗、纖維套管放置、浸膠、纖維集束、預(yù)成型、纏繞定型、牽引、固化成型以及切割。本發(fā)明提供的FRP筋除具有優(yōu)異的縱向拉伸強度外，還具有良好的環(huán)向強度，能夠適應(yīng)現(xiàn)在應(yīng)用中對FRP筋提出的新要求，而且所述FRP筋的制備成本低，在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上稍作改進即可生產(chǎn)，容易推廣，極大地增加了FRP筋的應(yīng)用范圍。
文檔編號C08K7/06GK102979097SQ201110262970
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者張 杰, 吳輝生, 何唯平 申請人:上海啟鵬工程材料科技有限公司, 深圳海川新材料科技有限公司, 深圳市海川實業(yè)股份有限公司, 深圳海川工程科技有限公司