表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板及其制法
【专利摘要】本发明提供一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板及其制法。该表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板，所述的碳纤维增强树脂板的上、下表面粘接有聚四氟乙烯薄膜。其制作方法如下：碳纤维束经过树脂浸渍槽后，经过预成型模具，然后，预成型纤维束与上下两层聚四氟乙烯薄膜同时进入高温板状模具，通过高温模具后，树脂固化成型；再经过高温后固化炉，使树脂完全固化，成型表层为聚四氟乙烯的碳纤维增强树脂板。聚四氟乙烯薄膜粘附在碳纤维增强树脂板表面，可以保护碳纤维增强树脂板受到各种污染，可以保护碳纤维增强树脂板免受或降低紫外光照射、水汽等恶劣环境的影响，提高板材的长期耐久性能。
【专利说明】表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板及其制法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板及其制法。
【背景技术】
[0002]碳纤维增强树脂基复合材料板具有轻质高强耐腐蚀等优异性能，近年来被广泛应用于土木工程结构的加固与修复，如利用结构胶粘剂将碳纤维增强树脂板粘贴至桥面板底面，提高其承载力；利用结构胶粘剂将碳纤维增强树脂板粘贴至钢结构表面，对钢结构进行疲劳加固或承载力加固等。
[0003]在上述结构加固技术中，碳纤维增强树脂板与结构的粘结性能及其长期耐久性能是该技术的关键。只有可靠的粘结，才能保证结构承载力能够有效传递到碳纤维增强树脂板，而影响碳纤维增强树脂板与结构粘结性能的一个重要原因是碳纤维增强树脂板在制备、运输及粘贴施工工程中可能受到的污染，如表面粘有油污或其它杂质，影响板表面与胶粘剂间化学键接作用。同时，由于土木工程结构服役环境复杂(如水浸泡、湿气、温度变换等)，服役时间要求长(如一般要求50年以上)，而碳纤维增强树脂板能够吸收环境中的水分，导致树脂基体及纤维-树脂界面会发生退化，长期性能随之变差；同时，在日照作用下，可能导致碳纤维增强树脂板表面树脂降解，也导致板材长期性变差。板材性能的退化会不可避免地影响加固结构的安全性能。
【发明内容】
[0004]基于以上不足之处，本发明公开一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板及其制法，可以有效地解决上述技术难题。
[0005]本发明所采用的技术如下:一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板，其特征在于:碳纤维增强树脂板的上、下表面粘接有聚四氟乙烯薄膜。
[0006]本发明还具有如下技术特征:
[0007]1、所述的聚四氟乙烯薄膜厚度为0.01-0.1毫米，与碳纤维增强树脂板接触表面需要经过钠化处理。
[0008]2、所述的碳纤维增强树脂板所用碳纤维为连续3_48k的碳纤维束；树脂体系为环氧树脂体系、不饱和聚酯体系、乙烯基酯体系或聚氨酯体系。
[0009]3、所述的碳纤维增强树脂板的厚度为0.8-5毫米，宽度为10-200毫米，碳纤维体积含量为55% -71%。
[0010]4、一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板的制作方法，如下:碳纤维束经过树脂浸溃槽后，经过预成型模具，然后，预成型纤维束与上下两层聚四氟乙烯薄膜同时进入高温板状模具，通过高温模具后，树脂固化成型；再经过高温后固化炉，使树脂完全固化，成型表层为聚四氟乙烯的碳纤维增强树脂板。
[0011]本发明的有益效果及优点:
[0012]聚四氟乙烯薄膜粘附在碳纤维增强树脂板表面，可以保护碳纤维增强树脂板受到各种污染，粘结施工时，能够用手或借助其它简易工具将聚四氟乙烯薄膜从碳纤维增强树脂板表面完全剥离，直接涂刷结构胶粘剂粘结至结构表面，可以确保粘结性能。另外一层聚四氟乙烯薄膜可以保留在碳纤维增强树脂板的表面，由于聚四氟乙烯优异的憎水性能及耐紫外性能，可以保护碳纤维增强树脂板免受或降低紫外光照射、水汽等恶劣环境的影响，提高板材的长期耐久性能。该发明将促进碳纤维复合材料在土木工程领域的广泛与可靠地应用，开拓碳纤维复合材料的应用市场，提高土木工程结构的高性能与长寿命。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
[0014]一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板，碳纤维增强树脂板的上、下表面粘接有聚四氟乙烯薄膜。所述的聚四氟乙烯薄膜厚度为0.01-0.1毫米，与碳纤维增强树脂板接触表面需要经过钠化处理。所述的碳纤维增强树脂板所用碳纤维为连续3-48k的碳纤维束，树脂体系为环氧树脂体系、不饱和聚酯体系、乙烯基酯体系或聚氨酯体系；所述的碳纤维增强树脂板的厚度为0.8-5毫米，宽度为10-200毫米，碳纤维体积含量为55% -71%。
[0015]表面粘结聚四氟乙烯薄膜碳纤维增强树脂板的制备方法，步骤如下:
[0016]I)选用厚度为0.01-0.1毫米的单面钠化处理的聚四氟乙烯薄膜，选用连续碳纤维束作为碳纤维增强树脂板的增强纤维，选用环氧树脂、不饱和聚酯、乙烯基酯或聚氨酯作为树脂基体；
[0017]2)利用拉挤机拉挤成型:拉挤机包括纱架、浸溃槽、扁平高温口模、后固化炉及牵拉装置，纤维辊固定在纱架上；树脂置于浸溃槽内，在牵拉装置以10?180cm/min拉挤速率的牵引作用下，连续纤维束从纱架褪下，进入浸溃槽内，并被树脂充分浸溃，然后经过室温扁平预成型口模；聚四氟乙烯薄膜从薄膜辊上褪下，聚四氟乙烯薄膜钠化面与预成型碳纤维增强树脂板表面接触，然后一起通过扁平高温口模，固化成型，进一步通过后固化炉，进行后固化，形成表面粘有聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板；通过控制扁平口模尺寸，控制拉挤板材的厚度在0.8-5毫米之间，而宽的在10-200毫米之间；制备的板材缠绕在辊筒上。
[0018]本实施例制备的聚四氟乙烯薄膜与碳纤维增强树脂板表面经钠化处理，使聚四氟乙烯与碳纤维增强树脂板间有一定的粘结强度，一方面，可以容易地从板上剥离，剥离后表面干净，不会受在生产、储藏、运输等过程中受到污染，导致界面粘结性能降低；同时，由于聚四氟乙烯表面经过钠化处理，表面粗糙度增加，因此，剥离聚四氟乙烯的碳纤维增强树脂板表面粗糙度增加，也有利于与被加固结构的粘结。碳纤维增强树脂板的另一面粘附的聚四氟乙烯薄膜将保留，由于聚四氟乙烯具有耐腐蚀、阻隔水渗透、抗紫外等优异性能，将对碳纤维增强树脂板具有保护功能，提高碳纤维增强树脂板的长期耐久性能，提高碳纤维增强板材及其增强结构的安全有效服役。
[0019]实施例2
[0020]本实施例的表面粘有聚四氟乙烯薄膜碳纤维增强树脂板的制备方法，步骤如下:
[0021]I)选用扬中市扬城电塑有限公司生产的单面钠化处理的连续聚四氟乙烯薄膜，厚度0.02毫米，宽度100毫米，选用12k台塑产台丽连续碳纤维束(T36S)作为碳纤维增强树脂板的增强纤维，树脂体系为普通双酚A环氧树脂E51，固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐，环氧树脂与固化剂配比为100: 80及I?2%催化剂DMP30 ；
[0022]2)利用拉挤机拉挤成型:拉挤机包括纱架、浸溃槽、扁平高温口模、后固化炉及牵拉装置，纤维辊固定在纱架上；树脂置于浸溃槽内，在牵拉装置以30cm/min拉挤速率的牵引作用下，连续纤维束从纱架褪下，进入浸溃槽内，并被树脂充分浸溃，然后经过室温扁平预成型口模；聚四氟乙烯薄膜从薄膜辊上褪下，聚四氟乙烯薄膜钠化面与预成型碳纤维增强树脂板表面接触，然后一起通过扁平高温口模，固化成型，进一步通过后固化炉，进行后固化，形成表面粘有聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板；通过控制扁平口模尺寸，控制拉挤板材的厚度为1.44毫米，而宽度100毫米；制备的板材缠绕在辊筒上。
[0023]实施例3
[0024]本实施例的表面粘有聚四氟乙烯薄膜碳纤维增强树脂板的制备方法，步骤如下:
[0025]I)选用扬中市扬城电塑有限公司生产的单面钠化处理的连续聚四氟乙烯薄膜，厚度0.1毫米，宽度100毫米，选用12k台塑产台丽连续碳纤维束(T36S)作为碳纤维增强树脂板的增强纤维，树脂体系为普通双酚A环氧树脂E51，固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐，环氧树脂与固化剂质量配比为100: 80及质量百分数为I?2%催化剂DMP30 ；
[0026]2)利用拉挤机拉挤成型:拉挤机包括纱架、浸溃槽、扁平高温口模、后固化炉及牵拉装置，纤维辊固定在纱架上；树脂置于浸溃槽内，在牵拉装置以30cm/min拉挤速率的牵引作用下，连续纤维束从纱架褪下，进入浸溃槽内，并被树脂充分浸溃，然后经过室温扁平预成型口模；聚四氟乙烯薄膜从薄膜辊上褪下，聚四氟乙烯薄膜钠化面与预成型碳纤维增强树脂板表面接触，然后一起通过扁平高温口模，固化成型，进一步通过后固化炉，进行后固化，形成表面粘有聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板；通过控制扁平口模尺寸，控制拉挤板材的厚度为1.6毫米，而宽度100毫米；制备的板材缠绕在辊筒上。
[0027]实施例4
[0028]本实施例的表面粘有聚四氟乙烯薄膜碳纤维增强树脂板的制备方法，步骤如下:
[0029]I)选用扬中市扬城电塑有限公司生产的单面钠化处理的连续聚四氟乙烯薄膜，厚度0.1毫米，宽度100毫米，选用12k台塑产台丽连续碳纤维束(T36S)作为碳纤维增强树脂板的增强纤维，树脂体系为普通双酚A环氧树脂E51，固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐，环氧树脂与固化剂质量配比为100: 80及质量百分数为I?2%催化剂DMP30 ；
[0030]2)利用拉挤机拉挤成型:拉挤机包括纱架、浸溃槽、扁平高温口模、后固化炉及牵拉装置，纤维辊固定在纱架上；树脂置于浸溃槽内，在牵拉装置以30cm/min拉挤速率的牵引作用下，连续纤维束从纱架褪下，进入浸溃槽内，并被树脂充分浸溃，然后经过室温扁平预成型口模；聚四氟乙烯薄膜从薄膜辊上褪下，聚四氟乙烯薄膜钠化面与预成型碳纤维增强树脂板表面接触，然后一起通过扁平高温口模，固化成型，进一步通过后固化炉，进行后固化，形成表面粘有聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板；通过控制扁平口模尺寸，控制拉挤板材的厚度为1.6毫米，而宽度100毫米；制备的板材缠绕在辊筒上。
[0031]实施例5
[0032]本实施例的表面粘有聚四氟乙烯薄膜碳纤维增强树脂板的制备方法，步骤如下:
[0033]I)选用扬中市扬城电塑有限公司生产的单面钠化处理的连续聚四氟乙烯薄膜，厚度0.1毫米，宽度100毫米，选用12k台塑产台丽连续碳纤维束(T36S)作为碳纤维增强树脂板的增强纤维，树脂体系为济南良丰化工的196不饱和聚酯树脂及质量百分数为2%为过氧化甲乙酮固化剂；
[0034]2)利用拉挤机拉挤成型:拉挤机包括纱架、浸溃槽、扁平高温口模、后固化炉及牵拉装置，纤维辊固定在纱架上；树脂置于浸溃槽内，在牵拉装置以30cm/min拉挤速率的牵引作用下，连续纤维束从纱架褪下，进入浸溃槽内，并被树脂充分浸溃，然后经过室温扁平预成型口模；聚四氟乙烯薄膜从薄膜辊上褪下，聚四氟乙烯薄膜钠化面与预成型碳纤维增强树脂板表面接触，然后一起通过扁平高温口模，固化成型，进一步通过后固化炉，进行后固化，形成表面粘有聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板；通过控制扁平口模尺寸，控制拉挤板材的厚度为1.6毫米，而宽度100毫米；制备的板材缠绕在辊筒上。
[0035]实施例6
[0036]本实施例的表面粘有聚四氟乙烯薄膜碳纤维增强树脂板的制备方法，步骤如下:
[0037]I)选用扬中市扬城电塑有限公司生产的单面钠化处理的连续聚四氟乙烯薄膜，厚度0.1毫米，宽度100毫米，选用12k台塑产台丽连续碳纤维束(T36S)作为碳纤维增强树脂板的增强纤维，树脂体系为济南易盛V-151乙烯基酯，固化剂为过氧化甲乙酮，两者质量配比为100: 2。
[0038]2)利用拉挤机拉挤成型:拉挤机包括纱架、浸溃槽、扁平高温口模、后固化炉及牵拉装置，纤维辊固定在纱架上；树脂置于浸溃槽内，在牵拉装置以30cm/min拉挤速率的牵引作用下，连续纤维束从纱架褪下，进入浸溃槽内，并被树脂充分浸溃，然后经过室温扁平预成型口模；聚四氟乙烯薄膜从薄膜辊上褪下，聚四氟乙烯薄膜钠化面与预成型碳纤维增强树脂板表面接触，然后一起通过扁平高温口模，固化成型，进一步通过后固化炉，进行后固化，形成表面粘有聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板；通过控制扁平口模尺寸，控制拉挤板材的厚度为1.6毫米，而宽度100毫米；制备的板材缠绕在辊筒上。
[0039]实施例7
[0040]本实施例的表面粘有聚四氟乙烯薄膜碳纤维增强树脂板的制备方法，步骤如下:
[0041]I)选用扬中市扬城电塑有限公司生产的单面钠化处理的连续聚四氟乙烯薄膜，厚度0.1毫米，宽度100毫米，选用12k台塑产台丽连续碳纤维束(T36S)作为碳纤维增强树脂
板的增强纤维，树脂体系为亨斯曼的RIMUNE?:聚氨酯树脂⑵利用拉挤机拉挤成型:拉挤机包括纱架、浸溃槽、扁平高温口模、后固化炉及牵拉装置，纤维辊固定在纱架上；树脂置于浸溃槽内，在牵拉装置以30cm/min拉挤速率的牵引作用下，连续纤维束从纱架褪下，进入浸溃槽内，并被树脂充分浸溃，然后经过室温扁平预成型口模；聚四氟乙烯薄膜从薄膜辊上褪下，聚四氟乙烯薄膜钠化面与预成型碳纤维增强树脂板表面接触，然后一起通过扁平高温口模，固化成型，进一步通过后固化炉，进行后固化，形成表面粘有聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板；通过控制扁平口模尺寸，控制拉挤板材的厚度为1.6毫米，而宽度100毫米；制备的板材缠绕在辊筒上。
【权利要求】
1.一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板，其特征在于:碳纤维增强树脂板的上、下表面粘接有聚四氟乙烯薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板，其特征在于:所述的聚四氟乙烯薄膜厚度为0.01-0.1毫米，与碳纤维增强树脂板接触表面需要经过钠化处理。
3.根据权利要求1所述的一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板，其特征在于:所述的碳纤维增强树脂板所用碳纤维为连续3-48k的碳纤维束，树脂体系为环氧树脂体系、不饱和聚酯体系、乙烯基酯体系或聚氨酯体系。
4.根据权利要求1所述的一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板，其特征在于:所述的碳纤维增强树脂板的厚度为0.8-5毫米，宽度为10-200毫米，碳纤维体积含量为55% -71%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种表层为聚四氟乙烯薄膜的碳纤维增强树脂板的制作方法，其特征在于，方法如下:碳纤维束经过树脂浸溃槽后，经过预成型模具，然后，预成型纤维束与上下两层聚四氟乙烯薄膜同时进入高温板状模具，通过高温模具后，树脂固化成型；再经过高温后固化炉，使树脂完全固化，成型表层为聚四氟乙烯的碳纤维增强树脂板。
【文档编号】B32B27/30GK104002526SQ201410253204
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】咸贵军, 洪斌 申请人:哈尔滨工业大学