一种耐温型酚醛树脂基FRP筋的制备方法技术

本发明专利技术公开一种耐温型酚醛树脂基FRP筋的制备方法，采用拉挤工艺将连续纤维在外力牵引下经过浸胶阶段、挤压成型阶段、固化阶段、连续生产FRP筋；所述浸胶阶段采用热固型酚醛树脂溶液浸渍连续纤维；所述酚醛树脂溶液的固含量为60

【技术实现步骤摘要】
一种耐温型酚醛树脂基FRP筋的制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料制备
，具体讲是一种耐温型酚醛树脂基FRP筋的制备方法。

技术介绍

[0002]纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，或Fiber Reinforced Plastic，简称FRP）是由增强纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维等，与基体材料经过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。根据增强材料的不同，常见的纤维增强复合材料分为玻璃纤维增强复合材料（GFRP），碳纤维增强复合材料（CFRP）以及玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）。
[0003]建筑结构通常面临火灾环境的威胁，防火是建筑设计必须要考虑的因素。纤维增强复合材料因其轻质、高强、耐腐蚀等优点逐渐开始在建筑领域应用。然而，现有技术中的FRP筋多采用玻璃化转变温度Tg比较低的乙烯基树脂或环氧树脂，它们的Tg通常在50
‑
120℃，玻璃化转变温度Tg的意义为当温度达到Tg时，树脂开始软化，树脂和纤维之间的粘结力开始降低，筋材的抗拉强度开始大幅度下降；这使得在较高温度或者火灾环境下，筋材的强度在升温早期就已经开始严重下降。这个缺陷阻碍了FRP筋在建筑物中的应用。
[0004]现有技术中热固性FRP筋的制备工艺一般采用拉挤工艺（pultrusion method），通过将纤维粗纱在外力牵引下经过浸胶、挤压成型、加热固化、定长切割等工序连续生产FRP筋。
[0005]酚醛树脂是一种耐温型树脂，该树脂的特点是玻璃化转变温度较高，且低发烟、低毒性，在航天工程、刹车片等需要耐高温的领域有较多的应用。然而现有技术工艺制备的酚醛树脂基体的FRP筋材玻璃化转变温度仍然难以满足建筑材料耐高温的要求；热处理会提高固化树脂的玻璃化温度，可以进一步改善树脂的各项性能；玻璃化温度与结晶固体如聚丙烯的熔化状态相似。酚醛树脂最初的玻璃化温度与在最初固化阶段所用的固化温度有关，热处理过程可以提高交联树脂的流动性促使反应进一步发生，同时也可以除去残留的挥发酚，降低收缩、增强尺寸稳定性、硬度和高温强度；同时，树脂也趋向于收缩和变脆。因此，研发出一种酚醛树脂基FRP筋的制备方法以提高其玻璃化转变温度将有效促进其在建筑领域中的应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少部分地克服现有技术中存在的上述技术问题和/或其他潜在的问题：提供一种耐温型酚醛树脂基FRP筋的制备方法。
[0007]本专利技术的技术解决方案如下：一种耐温型酚醛树脂基FRP筋的制备方法，采用拉挤工艺将连续纤维在外力牵引下经过浸胶阶段、挤压成型阶段、固化阶段、连续生产FRP筋；所述浸胶阶段采用热固型酚醛树脂溶液浸渍连续纤维；所述酚醛树脂溶液的固含量为60
‑
79%；
所述固化阶段包括前固化阶段、冷却阶段与后固化阶段；所述前固化阶段采用8
‑
10段加热温区，每段加热温区的固化温度为204
‑
260
°
C、固化时间为2
‑
6min；所述冷却阶段具体为在所述前固化阶段结束后自然冷却至25
‑
35℃；所述后固化阶段为在所述冷却阶段结束后采用275
‑
300
°
C的固化温度固化20
‑
30min。
[0008]较佳地，所述酚醛树脂溶液的固含量为68
‑
79%。
[0009]较佳地，所述热固型酚醛树脂溶液采用无水乙醇溶解热固型酚醛树脂制备得到。
[0010]较佳地，所述连续纤维为连续玄武岩纤维或连续玻璃纤维。
[0011]较佳地，所述连续纤维的纤维规格为2400tex或1200tex。
[0012]作为优选，采用纤维规格为2400tex的连续纤维制备FRP筋时，纤维纱数量为55
‑
59束。
[0013]作为优选，采用纤维规格为1200tex的连续纤维制备FRP筋时，纤维纱组成为：中心纱84
‑
89束、外围纱23
‑
26束。
[0014]较佳地，所述FRP筋材直径为9.5
‑
10.5mm。
[0015]本专利技术制备的耐温型酚醛树脂基FRP筋以酚醛树脂作为基体。用于提升高温或火灾环境中FRP筋增强或加固混凝土构件的抗火性能。
[0016]本专利技术的有益效果是：虽然拉挤工艺在FRP筋制造领域比较成熟，但酚醛树脂FRP筋的制造若采用常规商用FRP筋的固化工艺则难以达到较好的耐温性能，其关键点在于热固型酚醛树脂溶液的固含量及热处理固化工艺；本专利技术采用固含量为68
‑
79%的酚醛树脂溶液结合多段固化工序，首先采用8
‑
10段加热温区，每段加热温区的固化温度为204
‑
260
°
C、固化时间为2
‑
6min；然后在前固化阶段结束后自然冷却至25
‑
35℃；最后在所述冷却阶段结束后采用275
‑
300
°
C的固化温度固化20
‑
30min，有效提高固化酚醛树脂的玻璃化温度，进一步改善酚醛树脂的各项性能；与市场上常规商用的FRP筋相比，本专利技术能成功制造出可用于建筑结构的酚醛树脂FRP筋，且已有数据证明本专利技术制备的FRP筋的玻璃化转变温度比商用FRP筋的高。这意味着，在高温环境中，酚醛树脂FRP筋热机械变形（软化）的发生将得到推迟。当应用在火灾环境中时，酚醛树脂FRP筋的破坏也将延迟发生，从而FRP筋加固/增强钢筋混凝土构件的抗火性能将得到有效提升。
附图说明
[0017]图1为实施例中三种BFRP筋的储能模量随温度变化曲线图。
[0018]图2为实施例中三种BFRP筋的归一化平均强度和标准差。
[0019]图3为实施例中三种BFRP筋高温中拉伸弹性模量与温度的曲线图。
具体实施方式
[0020]下面用具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术不仅局限于以下具体实施例。
[0021]实施例1本实施例提供一种耐温型酚醛树脂基FRP筋的制备方法，相对于现有技术的拉挤工艺，本制备方法通过结合酚醛树脂溶液的固含量与固化阶段两个方面对现有技术的拉挤工艺进行改进，包括连续纤维在外力牵引下经过浸胶阶段、挤压成型阶段、固化阶段、连续
生产FRP筋；采用纤维规格为1200tex的连续玄武岩纤维制备FRP筋，纤维纱组成为：中心纱86束、外围纱24束。
[0022]所述浸胶阶段采用热固型酚醛树脂溶液浸渍连续玄武岩纤维；所述热固型酚醛树脂溶液固含量为79%；所述固化阶段包括前固化阶段、冷却阶段与后固化阶段；所述前固化阶段采用8段加热温区，每段加热温区的固化温度依次为：240
°
C、225
°
C、215
°
C、205
°
C、20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐温型酚醛树脂基FRP筋的制备方法，采用拉挤工艺将连续纤维在外力牵引下经过浸胶阶段、挤压成型阶段、固化阶段、连续生产FRP筋；其特征在于：所述浸胶阶段采用热固型酚醛树脂溶液浸渍连续纤维；所述酚醛树脂溶液的固含量为60
‑
79%；所述固化阶段包括前固化阶段、冷却阶段与后固化阶段；所述前固化阶段采用8
‑
10段加热温区，每段加热温区的固化温度为204
‑
260
°
C、固化时间为2
‑
6min；所述冷却阶段具体为在所述前固化阶段结束后自然冷却至25
‑
35℃；所述后固化阶段为在所述冷却阶段结束后采用275
‑
300
°
C的固化温度固化20
‑
30min。2.根据权利要求1所述的耐温型酚醛树脂基FRP筋的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂溶液的固含量为75
‑
79%。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婷，金超，黄金桥，刘铁，朱勤业，吴艳萍，
申请(专利权)人：宁波建工工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：