一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法，其包括有以下工艺步骤：a、根据目标力学属性，选择短纤维材料、基体材料；b、准确称量短纤维材料、基体材料；c、基体材料搅拌；d、短纤维材料与基体材料搅拌混合，以获得搅拌后拌合物；e、利用树脂粘度计对搅拌后拌合物进行稠度测量，稠度要求低于2‑3万MPa▪s；f、浇筑成型FRP片材、挤塑成型FRP筋材或者喷射成型曲面FRP材料。通过上述步骤设计，本发明专利技术的乱向短纤维增强树脂材料的制备方法能够有效地生产制备具有流动性、可塑性的纤维增强树脂材料，由该纤维增强树脂材料制备而成的筋材、片材具有受力性能各向同性。

A preparation method of random short fiber reinforced resin

【技术实现步骤摘要】
一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法
本专利技术涉及纤维增强树脂材料
，尤其涉及一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法。
技术介绍
纤维增强树脂材料，又称为FiberReinforcedPolymer（FRP），是一种轻质、高强、耐腐蚀等优点的新型材料，在航空、船舶、工程领域具有广阔的应用空间。但是，FRP材料的生产工艺决定了其缺陷，既各向异性；各向异性材料在某些领域具有致命缺点，例如FRP筋材仅能够承担拉伸荷载，不能承担剪切力和压力，造成FRP筋材应用范围大大缩小，同时也影响了FRP筋材进一步推广。另外，FRP片材多用于结构加固，但是也具有明显缺陷，纤维的分层铺设制作FRP造成层间薄弱层，降低FRP片材的粘结效果，阻碍了FRP片材的大规模推广使用。综合上述情况可知，现有的纤维增强树脂材料具有以下缺陷，具体的：1、目前FRP的生产工艺决定了材料各项异性的力学属性；2、FRP片材具有层间薄弱层；3、FRP片材纤维方向集中在几个方向，造成某些受力方向材料强度低；4、FRP筋材纤维方向为纵向受力方向，FRP筋材只能承担拉力，不能承担剪力和压力，影响FRP筋材使用范围；5、FRP材料需一次成型，仅能根据设计好的方向进行纤维缠绕；6、FRP材料不能进行喷涂等特殊工艺；7、使用范围有限，对于需现场加固施工的复杂曲面很难适用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足而提供一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法，该乱向短纤维增强树脂材料的制备方法能够有效地生产制备具有流动性、可塑性的纤维增强树脂材料，由该纤维增强树脂材料制备而成的筋材、片材具有受力性能各向同性。为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现。一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体的：a、根据目标力学属性，选择短纤维材料、基体材料，短纤维材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、高强钢纤维中的一种或者至少两种所组成的混合物，基体材料为不饱和聚脂、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或者至少两种所组成的混合物；b、准确称量短纤维材料、基体材料，所称量的短纤维材料与基体材料的质量比为：0.2：1-0.4：1；c、将所称量的基体材料倒入至强制搅拌机中，而后启动强制搅拌机对所倒入的基体材料进行搅拌处理，直至经搅拌后的基体材料形成溶液；d、待基体材料通过强制搅拌机搅拌成溶液状态后，强制搅拌机停止搅拌动作并将所称量的短纤维材料倒入至强制搅拌机中，而后再次启动强制搅拌机对基体材料、短纤维材料进行搅拌，直至短纤维材料与基体材料混合均匀并获得搅拌后拌合物；其中，基体材料与短纤维材料混合搅拌时的搅拌量在200L以内，且基体材料与短纤维材料混合搅拌过程包括以下两个步骤，具体的：d1、将短纤维材料倒入至强制搅拌机内后，强制搅拌机进行慢速搅拌，慢速搅拌的时间为120秒，慢速搅拌的搅拌速度为2转/秒钟；d2、待慢速搅拌动作结束后，强制搅拌机进行快速搅拌，快速搅拌的时间为60秒，快速搅拌的搅拌速度为5转/秒钟；e、待强制搅拌机对基体材料、短纤维材料搅拌完成后，利用树脂粘度计对搅拌后拌合物进行稠度测量，稠度要求低于2-3万MPa▪s；f、将所获得的搅拌后拌合物倒入至片材成型模具中进行浇筑成型，凝固后即可获得FRP片材；或者，将所获得的搅拌后拌合物倒入至挤塑成型机中，并通过挤塑成型机挤塑成型FRP筋材；或者，将所获得的搅拌后拌合物倒入至喷射成型机中，并通过喷射成型机喷射成型曲面FRP材料。其中，于所述步骤a中，短纤维材料中短纤维的纤维长度范围为10-20mm、纤维直径范围为20μm-100μm。其中，于所述步骤a中，短纤维材料由玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、高强钢纤维组成，短纤维材料中玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、高强钢纤维四种纤维的质量百分比依次为：20%-30%、20%-30%、20%-30%、20%-30%。其中，短纤维材料中玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、高强钢纤维四种纤维的质量百分比依次为：25%、25%、25%、25%。本专利技术的有益效果为：本专利技术所述的一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法，其包括有以下工艺步骤，具体的：a、根据目标力学属性，选择短纤维材料、基体材料，短纤维材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、高强钢纤维中的一种或者至少两种所组成的混合物，基体材料为不饱和聚脂、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或者至少两种所组成的混合物；b、准确称量短纤维材料、基体材料，所称量的短纤维材料与基体材料的质量比为：0.2：1-0.4：1；c、将所称量的基体材料倒入至强制搅拌机中，而后启动强制搅拌机对所倒入的基体材料进行搅拌处理，直至经搅拌后的基体材料形成溶液；d、待基体材料通过强制搅拌机搅拌成溶液状态后，强制搅拌机停止搅拌动作并将所称量的短纤维材料倒入至强制搅拌机中，而后再次启动强制搅拌机对基体材料、短纤维材料进行搅拌，直至短纤维材料与基体材料混合均匀并获得搅拌后拌合物；其中，基体材料与短纤维材料混合搅拌时的搅拌量在200L以内，且基体材料与短纤维材料混合搅拌过程包括以下两个步骤，具体的：d1、将短纤维材料倒入至强制搅拌机内后，强制搅拌机进行慢速搅拌，慢速搅拌的时间为120秒，慢速搅拌的搅拌速度为2转/秒钟；d2、待慢速搅拌动作结束后，强制搅拌机进行快速搅拌，快速搅拌的时间为60秒，快速搅拌的搅拌速度为5转/秒钟；e、待强制搅拌机对基体材料、短纤维材料搅拌完成后，利用树脂粘度计对搅拌后拌合物进行稠度测量，稠度要求低于2-3万MPa▪s；f、将所获得的搅拌后拌合物倒入至片材成型模具中进行浇筑成型，凝固后即可获得FRP片材；或者，将所获得的搅拌后拌合物倒入至挤塑成型机中，并通过挤塑成型机挤塑成型FRP筋材；或者，将所获得的搅拌后拌合物倒入至喷射成型机中，并通过喷射成型机喷射成型曲面FRP材料。通过上述步骤设计，本专利技术的乱向短纤维增强树脂材料的制备方法能够有效地生产制备具有流动性、可塑性的纤维增强树脂材料，由该纤维增强树脂材料制备而成的筋材、片材具有受力性能各向同性。附图说明下面利用附图来对本专利技术进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制。图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合具体的实施方式来对本专利技术进行说明。如图1所示，一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法，其包括有以下工艺步骤，具体的：a、根据目标力学属性，选择短纤维材料、基体材料，短纤维材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、高强钢纤维中的一种或者至少两种所组成的混合物，基体材料为不饱和聚脂、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或者至少两种所组成的混合物；b、准确称量短纤维材料、基体材料，所称量的短纤维材料与基体材料的质量比为：0.2：1-0.4：1；c、将所称量的基体材料倒入至强制搅拌机中，而后启动强制搅拌机对所倒入的基体材料进行搅拌处理，直至经搅拌后的基体材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤，具体的：/na、根据目标力学属性，选择短纤维材料、基体材料，短纤维材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、高强钢纤维中的一种或者至少两种所组成的混合物，基体材料为不饱和聚脂、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或者至少两种所组成的混合物；/nb、准确称量短纤维材料、基体材料，所称量的短纤维材料与基体材料的质量比为：0.2：1-0.4：1；/nc、将所称量的基体材料倒入至强制搅拌机中，而后启动强制搅拌机对所倒入的基体材料进行搅拌处理，直至经搅拌后的基体材料形成溶液；/nd、待基体材料通过强制搅拌机搅拌成溶液状态后，强制搅拌机停止搅拌动作并将所称量的短纤维材料倒入至强制搅拌机中，而后再次启动强制搅拌机对基体材料、短纤维材料进行搅拌，直至短纤维材料与基体材料混合均匀并获得搅拌后拌合物；其中，基体材料与短纤维材料混合搅拌时的搅拌量在200L以内，且基体材料与短纤维材料混合搅拌过程包括以下两个步骤，具体的：/nd1、将短纤维材料倒入至强制搅拌机内后，强制搅拌机进行慢速搅拌，慢速搅拌的时间为120秒，慢速搅拌的搅拌速度为2转/秒钟；/nd2、待慢速搅拌动作结束后，强制搅拌机进行快速搅拌，快速搅拌的时间为60秒，快速搅拌的搅拌速度为5转/秒钟；/ne、待强制搅拌机对基体材料、短纤维材料搅拌完成后，利用树脂粘度计对搅拌后拌合物进行稠度测量，稠度要求低于2-3万MPa▪s；/n f、将所获得的搅拌后拌合物倒入至片材成型模具中进行浇筑成型，凝固后即可获得FRP片材；/n或者，将所获得的搅拌后拌合物倒入至挤塑成型机中，并通过挤塑成型机挤塑成型FRP筋材；/n或者，将所获得的搅拌后拌合物倒入至喷射成型机中，并通过喷射成型机喷射成型曲面FRP材料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种乱向短纤维增强树脂材料的制备方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤，具体的：
a、根据目标力学属性，选择短纤维材料、基体材料，短纤维材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、高强钢纤维中的一种或者至少两种所组成的混合物，基体材料为不饱和聚脂、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或者至少两种所组成的混合物；
b、准确称量短纤维材料、基体材料，所称量的短纤维材料与基体材料的质量比为：0.2：1-0.4：1；
c、将所称量的基体材料倒入至强制搅拌机中，而后启动强制搅拌机对所倒入的基体材料进行搅拌处理，直至经搅拌后的基体材料形成溶液；
d、待基体材料通过强制搅拌机搅拌成溶液状态后，强制搅拌机停止搅拌动作并将所称量的短纤维材料倒入至强制搅拌机中，而后再次启动强制搅拌机对基体材料、短纤维材料进行搅拌，直至短纤维材料与基体材料混合均匀并获得搅拌后拌合物；其中，基体材料与短纤维材料混合搅拌时的搅拌量在200L以内，且基体材料与短纤维材料混合搅拌过程包括以下两个步骤，具体的：
d1、将短纤维材料倒入至强制搅拌机内后，强制搅拌机进行慢速搅拌，慢速搅拌的时间为120秒，慢速搅拌的搅拌速度为2转/秒钟；
d2、待慢速搅拌动作结束后，强制搅拌机进行快速搅拌，快速搅拌的时间为60秒，快速搅拌的搅拌速度为5转/秒钟；

【专利技术属性】
技术研发人员：郑愚，张黎飞，胡少伟，夏立鹏，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44