Frp材料与竹木胶合界面改性处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及FRP材料与竹木复合材料制备领域，特别是涉及一种FRP材料与竹木 胶合界面改性处理方法。
【背景技术】
[0002] 随着外界环境温度与相对湿度的变化，木材在横纹方向上将产生明显的干缩或湿 胀，而FRP材料（即Fiber Reinforced Plastics，纤维增强复合塑料材料）尺寸几乎不因外 界环境温湿度的变化而变化；FRP材料与木材力学性能差异较大，同等变形条件下，FRP材 料层产生的应力远大于木材层产生的应力。FRP材料与木材层间较大的层剪应力易致FRP 材料与木材的分层剥离。木材顺纹抗剪强度较小，平均只有顺纹抗压强度的10%~30%， 竹材的顺纹抗剪强度明显优于木材，且由竹青至竹黄其材质的致密度逐步递减，可充作FRP 材料与木材间缓冲过渡层以有效减缓FRP与木材层间的应力梯度。FRP材料增强结构用集 成材复合梁体在承载受弯过程中，若FRP材料与木梁主体间因层剪应力过大而致层间变形 不协调或胶层滑移，则梁体将过早破坏失效。为此应优化FRP材料与木梁主体间胶合工艺 参数以确保胶层的胶结强度。
[0003] FRP材料与木材力学性能差异较大，同一应变水平下FRP材料层产生的应力远大 于木材产生的应力，FRP材料层与木材层间过高的层间应力差易导致FRP材料与木材的分 层剥离或木材层本身的顺纹剪切破坏。竹材的顺纹抗剪强度明显高于木材，且由竹青至竹 黄面其材质致密度逐步递减，若将竹材竹青一侧贴合FRP材料层、竹黄一侧贴合木材层，也 即将竹材充作缓冲过渡层。在FRP材料与结构用集成材木梁主体间加置竹材过渡层可有效 减缓FRP材料与木梁主体间的层剪应力梯度，降低FRP材料与木梁主体分层剥离的风险。但 如何解决竹材与FRP材料及木梁主体间的胶合，是竹材与FRP材料增强结构用集成材木梁 的复合要解决的首要问题。
【发明内容】
[0004] 基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种FRP材料与竹木胶合界面改性 处理方法，能增强竹材与FRP材料及木梁主体间胶合的性能，提高竹材与FRP材料增强结构 用集成材木梁的复合结构性能。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种FRP材料与竹木胶合界面改性处理方法， 用于制备由FRP材料与竹材、木材胶合而成的复合结构，包括：
[0006] 对所述FRP材料的胶合表面不作处理；
[0007] 对所述木材的胶合表面以2. 5m/min的送料速度进行5次射频功率为400W的等离 子体处理，然后在处理后的所述木材的胶合表面以150g/m2的涂布量涂布羟甲基间苯二酚， 完成对所述木材的胶合表面处理；
[0008] 对所述竹材的胶合表面以I. 25m/min的送料速度进行5次射频功率为400W的等 离子体处理，然后在处理后的所述竹材的胶合表面以150g/m2的涂布量涂布羟甲基间苯二 酚，完成对所述竹材的胶合表面处理。
[0009] 本发明的有益效果为：在制备由FRP材料与竹材、木材胶合而成的复合结构时，通 过应用该胶合界面处理方法，使得FRP材料与竹材胶合的浸渍剥离率为0,竹材层仅在第二 轮煮沸剥离循环时有些微剥离，干态、湿态剪切木破率均在97%以上；竹材与木材胶合后 在经两轮浸渍、煮沸剥离循环后胶层均未产生剥离，干湿态剪切木破率均高于96%。该方法 处理过程简单，成本低，可有效增强由FRP材料与竹材、木材胶合而成的复合结构的胶合界 面的性能。
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。
[0011] 图1为本发明实施例提供的方法涉及的由FRP材料与竹材、木材胶合而成的复合 结构示意图；
[0012] 图1中各标号表示：I-FRP材料层；2-木材层；3-竹材层。
【具体实施方式】
[0013] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0014] 本发明实施例提供一种FRP材料与竹木胶合界面改性处理方法，用于制备由FRP 材料与竹材、木材胶合而成的复合结构，包括以下步骤：
[0015] 对FRP材料的胶合表面不作处理；
[0016] 对木材的胶合表面以2. 5m/min的送料速度进行5次射频功率为400W的等离子体 处理，然后在处理后的木材的胶合表面以150g/m2的涂布量涂布羟甲基间苯二酚，完成对木 材的胶合表面处理；
[0017] 对竹材的胶合表面以I. 25m/min的送料速度进行5次射频功率为400W的等离子 体处理，然后在处理后的竹材的胶合表面以150g/m2的涂布量涂布羟甲基间苯二酚，完成对 竹材的胶合表面处理。
[0018] 经过上述处理后的木材、竹材即可与FRP材料复合，制成FRP材料与竹材、木材胶 合成的复合结构。
[0019] 上述处理方法中，由FRP材料与竹、木材胶合而成的复合结构为：中间层为FRP材 料层，FRP材料层两侧胶合竹材层，两个竹材层的外侧分别胶合木材层。
[0020] 上述处理方法中，采用等离子体表面处理系统对木材、竹材的胶合表面进行等离 子体处理。
[0021] 上述处理方法中，采用等离子体表面处理系统对木材、竹材的胶合表面进行等离 子体处理为：等离子体表面处理系统设有两个电极，在两个电极施加交流高频高压，使两个 电极间的空气产生气体弧光放电形成等离子区，被处理的木材或竹材的胶合表面设在两个 电极间形成的等离子区内，等离子区内的等离子体炬在气流的吹动下到达被处理的木材或 竹材的胶合表面完成改性，通过变频器控制的输送装置调整被处理的木材或竹材向两个电 极间形成的等离子区内的进给速度。
[0022] 上述处理方法中，采用由以下方式制成的羟甲基间苯二酚，包括：
[0023] 以按质量百分比的去离子水90. 43%、晶体状间苯二酚3. 34%、质量浓度为37% 的甲醛溶液3. 79 %和氢氧化钠2. 44 %为原料；
[0024] 将氢氧化钠加入去离子水中形成碱性反应溶液，然后向碱性反应溶液中加入晶体 状间苯二酚和甲醛溶液，室温条件下反应4小时即制得羟甲基间苯二酚。
[0025] 下面结合具体实施例对本发明的处理方