一种柔性加固复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性加固复合材料及其制备方法，属于防护工程技术领域。本发明专利技术所述的柔性加固复合材料的制备方法，包括以下步骤：将机织物在浆料浸轧液中浸渍、干燥得到预处理的机织物；随后利用喷涂聚脲弹性体技术在预处理的机织物的表面喷涂聚脲涂层，即得到柔性加固复合材料；其中浆料浸轧液的组分包括马铃薯淀粉、玉米原淀粉、水性聚氨酯。本发明专利技术制备得到的柔性加固复合材料可以对钢筋混凝土类材料加固，具有柔性、大面积曲面覆盖、重量轻、便于储存运输、适用范围广、快速加固抢修、抗爆与抗侵彻性能好等优点，更适合拱桥等特殊结构的抗爆加固。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性加固复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种柔性加固复合材料及其制备方法，属于防护工程

技术介绍
防护工程是一个国家人民生命和财产的安全保障，更体现了一个国家在面对战争时所具备的基本防御能力，可以说防护工程的建设，事关国家的生死存亡。随着现代先进武器如精确制导武器、钻地武器的发展，这些武器获得了更强的破坏能力，而防护工程的升级换代也需要紧跟时代的步伐。对于目前军事防护工程，主要针对阵地工程，一旦遭受到导弹爆炸侵彻袭击，会对工程结构造成严重破坏，严重威胁人员及物资设备的安全。目前常用的材料以混凝土或钢筋混凝土为主，存在重量大、防护效果差、维护困难、无法进行快速抢修等缺陷。
技术实现思路
为了解决上述至少一个问题，本专利技术将高性能纤维混杂设计应用在机织物中，将制备好的机织物经马铃薯淀粉、玉米原淀粉、水性聚氨酯乳液共混浆料浸渍，采用一浸一轧法，干燥得到预处理的机织物；随后利用喷涂弹性体技术在预处理的机织物表面喷涂聚脲涂层，得到柔性加固复合材料。对于军事防护阵地工程中的混凝土与钢筋混凝土，可以利用本专利技术的复合材料对其表面进行加固，以实现快速构筑、加固抢修、大面积防护、而且可以协助提升其抗爆和抗侵彻能力，提高抗震塌能力，实现安全保障和快速响应的需求；如防护工程中的拱桥，利用本专利技术的复合材料可快速对受损的拱桥抗震塌加固，与拱桥紧密、牢固粘合的同时实现大面积有效防护，提高抗爆炸与抗侵彻能力。此外，本专利技术利用胶粘剂，将制备好的柔性加固复合材料与混凝土类材料牢固的粘结，且满足《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》加固标准。本专利技术的第一个目的是提供一种柔性加固复合材料的制备方法，包括以下步骤：将机织物在浆料浸轧液中浸渍、干燥得到预处理的机织物；随后利用喷涂聚脲弹性体技术在预处理的机织物的表面喷涂聚脲涂层，即得到柔性加固复合材料；其中浆料浸轧液的组分包括马铃薯淀粉、玉米原淀粉、水性聚氨酯。在本专利技术的一种实施方式中，所述浆料浸轧液的制备方法为：将玉米原淀粉、马铃薯淀粉、水性聚氨酯乳液按照50:(6-10):(2-8)的比例进行共混。在本专利技术的一种实施方式中，所述水性聚氨酯乳液的含固量为10-20％，也就是水性聚氨酯乳液中水性聚氨酯的量为10-20％。在本专利技术的一种实施方式中，所述水性聚氨酯乳液的含固量为15％。在本专利技术的一种实施方式中，所述浆料浸轧液的制备方法为：将玉米原淀粉、马铃薯淀粉、水性聚氨酯乳液按照50:8:6的比例进行共混。在本专利技术的一种实施方式中，所述的浸渍具体为：采用一浸一轧法将机织物在浆料浸轧液中浸渍，随后在室温下通风处静置晾干；带液率(轧余率)为50-55％。在本专利技术的一种实施方式中，所述的玉米原淀粉由邳州奋达淀粉有限公司生产。在本专利技术的一种实施方式中，所述的聚脲原料选用LINE-X公司的line-xs-350，聚脲是由异氰酸酯和二胺低聚物的共聚反应形成的，其密度为1.08g/cm3，弹性模量为200MPa，抗拉强度为22.40MPa。在本专利技术的一种实施方式中，所述的喷涂聚脲的步骤为：利用喷涂设备在预处理的机织物表面喷涂聚脲；其中所述的聚脲为异氰酸酯和二胺低聚物两组分按照混合体积比为1:1混合均匀得到，喷涂压力为55～65MPa，喷涂温度为55～70℃。高压喷涂设备为ReactorH-XP3主机及Fusion的AP枪。在本专利技术的一种实施方式中，所述的机织物表面为机织物的正面或背面，即机织物面积最大的那个面。在本专利技术的一种实施方式中，所述的喷涂聚脲的厚度为1-4mm。在本专利技术的一种实施方式中，按照公知文献(周建,范浩军,陈试伟,可生物降解水性聚氨酯浆料的合成和性能研究[J].棉纺织技术,2011,039(010):9-12.)的方法制备水性聚氨酯乳液，制得含固量为5-20％的水性聚氨酯乳液，具体步骤为：将PBA2000、PEA2000、PPG3000真空干燥脱水后倒入装有氮气冷凝回流管、机械搅拌器、温度计的四口烧瓶中，低温加入IPDI，滴加少量催化剂，升温至75～80℃，反应2h-3h后，降温到55℃后用加入DMF溶解的DMPA进行扩链，测其-NCO到理论值后，加入少量丙酮调节黏度；经三乙胺中和后，在快速搅拌条件下加入去离子水，并用减压蒸馏方法去除溶剂，得到稳定的水性聚氨酯乳液。在本专利技术的一种实施方式中，所述的机织物是高强聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或两种以上的纤维采用机织工艺制备得到。在本专利技术的一种实施方式中，所述的机织物是采用三维正交、层层角联锁、多层缝合、贯厚度角联锁中的任意一种或两种以上的方式制得。在本专利技术的一种实施方式中，所述的机织物为三维正交机织物。在本专利技术的一种实施方式中，所述机织物为三维正交机织物，是在改造过的传统剑杆织机上织得的多层正交机织物；选用的接结组织为经纱结节，用这种方法制备得到的三维正交机织物具有良好的力学承载性能。在本专利技术的一种实施方式中，所述的三维正交机织物中选用东丽公司T620SC-24K-50C碳纤维，线密度为1850tex；日本帝人公司的芳纶(3220dtex/2000f)纤维；荷兰DSM公司的DyneemSK-66。在本专利技术的一种实施方式中，所述的柔性加固复合材料柔软性能优异，可卷曲，幅宽≥1m，长度≥20m，厚度在2mm～50mm之间，优势在于其覆盖面积大，快速抢修，曲面覆盖，可以协助提升抗爆和抗侵彻能力，更好的满足在爆炸过程中的高效防护要求，适用性更强。在本专利技术的一种实施方式中，所述的三维正交机织物制备过程中经纱层数为6层，纬纱层数为7层，机织物厚度为6mm，宽度为1.5m，长度为20m。本专利技术的第二个目的是本专利技术用所述的一种柔性加固复合材料的制备方法得到的柔性加固复合材料。本专利技术的第三个目的是本专利技术所述的柔性加固复合材料在表面加固混凝土类材料中的应用。在本专利技术的一种实施方式中，包括如下步骤：采用胶粘剂将本专利技术所述的柔性加固复合材料与混凝土类材料牢固的粘合在一起，胶粘剂的厚度为1-3mm，得到用于混凝土类材料表面加固的多层复合材料。在本专利技术的一种实施方式中，所述的胶粘剂为山东大工复合材料有限公司的T1胶粘剂。本专利技术的第四个目的是本专利技术的方法得到的表面加固混凝土类材料。本专利技术的第五个目的是本专利技术所述的柔性加固复合材料在拱桥加固中的应用。在本专利技术的一种实施方式中，具体应用为：在拱桥的外表面，利用山东大工复合材料有限公司的T1胶粘剂将本专利技术的柔性加固复合材料与拱桥牢固的粘合在一起，胶粘剂的厚度为2mm；所述柔性加固复合材料包括聚脲层和机织物，其中，聚脲层作为迎爆面。在本专利技术的一种实施方式中，将本专利技术所述的柔性加固复合材料用于拱桥可以实现防护的高效、轻质、大面积、快速加固和抢修等特征，协助提升抗爆和抗侵彻能力，实现安全保障和快速响应的需求。在本专利技术的一种实施方式中，将柔性加固复合材料用于防护工程中拱桥形结构的外表面，利用胶粘剂将本专利技术的柔性加固复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性加固复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将机织物在浆料浸轧液中浸渍、干燥得到预处理的机织物；随后在预处理的机织物的表面喷涂聚脲涂层，即得到柔性加固复合材料；其中浆料浸轧液的组分包括马铃薯淀粉、玉米原淀粉、水性聚氨酯。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性加固复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将机织物在浆料浸轧液中浸渍、干燥得到预处理的机织物；随后在预处理的机织物的表面喷涂聚脲涂层，即得到柔性加固复合材料；其中浆料浸轧液的组分包括马铃薯淀粉、玉米原淀粉、水性聚氨酯。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浆料浸轧液的制备方法为：将玉米原淀粉、马铃薯淀粉、水性聚氨酯乳液按照50:(6-10):(2-8)的比例进行共混。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液的含固量为10-20％。


4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述的喷涂聚脲的步骤为：利用喷涂设备在预处理的机织物表面喷涂聚脲；其中所述的聚脲为异氰酸酯和二胺低聚物两组分按照混合体积比为1:1混合均匀得到，喷涂压力为55～65MPa，喷涂温度为55～70℃。

【专利技术属性】
技术研发人员：张典堂，梁琦，钱坤，徐阳，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32