CN105538744A - 一种frp增强木材复合材料制备方法 - Google Patents

Abstract

发明拟解决的技术问题是，提供一种FRP增强木材复合材料制备方法，该方法通过真空辅助成型VARI(Vacuum？Assisted？Resin？Infusion)的方法制备FRP增强木材复合材料，能将FRP的制备与FRP增强木材复合材料的制备合并为一步，一次成型，本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种FRP增强木材复合材料制备方法，分为备料加工阶段、密封阶段、树脂注入阶段、后期处理，本发明通过真空辅助成型VARI(Vacuum？Assisted？Resin？Infusion)的方法制备FRP增强木材复合材料，能将FRP的制备与FRP增强木材复合材料的制备合并为一步，一次成型。该方法是一种操作简易、价格低廉、可供工业化生产使用的FRP增强木材复合材料一次成型的方法。

Description

一种FRP增强木材复合材料制备方法

技术领域

本发明涉及建筑结构材制造领域，具体是一种FRP(纤维增强树脂)增强木材复合材料制备方法。

背景技术

木材作为当今世界四大建筑材料中唯一可再生的天然材料，它不仅具有较高的强重比、突出的隔热保温性、吸音隔声、抗震性以及自然美观、质感舒爽等环境协调性能，而且具有加工能耗少、环保、可自然降解和循环利用等优点。因此随着人们对节能环保、可持续发展越来越重视，人们对木材的需求也在不断的壮大。目前各国对环境及森林资源的保护，使得工程用的优质木材比较匮乏，促使各国将人工林速生材、劣质木材的应用作为研究重点。

FRP(FiberReinforcedPolymer)是一种以高性能纤维为增强材料的树脂基复合材料，具有比木材更好的力学性能。FRP增强木材复合材料是一种新型工程用木制材料，综合了木材的环境性能好、成本低和FRP的强度高、刚度大、阻燃性好、耐腐蚀等优点。FRP增强木材复合材料提高木材的使用价值，实现劣质木材的优化利用，大大拓展了木质材料的应用领域，不仅可广泛应用于民用住宅、商用建筑、公路、桥梁等基础设施领域，也可用于舰船、交通运输等高技术领域。

目前制备FRP增强木材复合材料的主要方法为粘接法，中国专利(ZL200710118888.9)公开了一种玄武岩连续纤维增强木质材料及其制造方法，以玄武岩连续纤维为增强材料，以含硅烷类化学组成成分的化学物质为偶联剂，以各种不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚树脂、氨基树脂、乙烯基树脂或各种改良性的不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚、氨基树脂、乙烯基树脂等为基体，制造出玄武岩连续纤维增强树脂复合材料。中国专利(ZL200910073226.3)公开了一种不饱和聚酯树脂粘接玻璃纤维增强木梁及其实施方法，该玻璃纤维增强木梁主要由胶合木梁和玻璃纤维布组成，通过在木梁底部局部利用不饱和聚酯树脂粘贴玻璃纤维布对其进行增强。其制备方法是通过备料加工、指接、冷压、预处理、后期处理等一系列过程实现胶合木梁的制备和玻璃纤维布的局部增强。但是上述方法均为二次成型工艺，即将FRP的制备与FRP增强木材复合材料的制备分为两步进行，操作复杂，生产周期长；而且没有解决树脂的均匀渗入和树脂如何充满增强材料的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种FRP增强木材复合材料制备方法，该方法通过真空辅助成型VARI(VacuumAssistedResinInfusion)的方法制备FRP增强木材复合材料，能将FRP的制备与FRP增强木材复合材料的制备合并为一步，一次成型，本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种FRP增强木材复合材料制备方法，分为备料加工阶段、密封阶段、树脂注入阶段、后期处理，其具体操作步骤为：

第一步、备料加工阶段：

选取适合木板，将木板除去表面杂质，使木材表面平整清洁，然后将木材进行干燥含水率干燥到8％-12％为止；将木板进行拼接，木板拼接产生的缝隙将成为树脂通道；然后在模具上利用增强织物对木材进行铺装组配，制成预制件，，木材与增强织物的组配如图2、图3所示，根据使用需求可以设计不同的增强织物的铺设层数以及增强织物种类，或者在木板上打孔，小孔作为树脂通道，使树脂穿过木板；

第二步、密封阶段：

利用密封***进行密封，所述密封***包括模具、分离隔膜、预制件、脱模布、导流网、注胶嘴、真空袋薄膜、真空嘴，密封***四周用密封胶带密封，所述真空袋薄上设置有有注胶嘴和真空嘴，密封***两端通过注胶嘴和真空嘴分别和注胶管和真空管连接，真空管另一端连接真空泵，进行密封性检测，将注胶管关闭，开启真空泵抽真空，测试密封***是否漏气，如果不漏气进入下一个阶段，树脂注入阶段；

第三步、树脂注入阶段：

密封完毕后，先将低粘度环氧树脂与固化剂，按照要求的比例调配好，搅拌均匀，静置3-8分钟脱气泡，然后打开真空泵，开启注胶管，开始灌注树脂，浸渍完全时，关闭注胶管，停止灌注树脂，关闭真空泵，室温固化4-5h；

第四步、后期处理：

树脂注入后，进行后期处理，先撕掉密封胶带，取下真空袋薄膜，然后将制备好的产品取下，最后将脱模布连同导流网一起撕掉，最后得到FRP增强木材复合材料。

所述密封***包括模具、分离隔膜、预制件、脱模布、导流网、注胶嘴、真空袋薄膜、真空嘴，所述模具上侧为分离隔膜，所述分离隔膜上侧为预制件，所述预制件上侧铺设有脱模布、导流网，所述模具上侧包裹有真空袋薄膜，所述分离隔膜、预制件、脱模布、导流网都位于真空袋薄膜内侧，所述真空袋薄膜上开设有注胶嘴和真空嘴，所述注胶嘴和真空嘴分别和注胶管和真空管连接，真空管另一端连接真空泵。

采用多块木板拼接时，木板拼接产生的缝隙将成为树脂通道；采用整块木板时，可在在木板上打孔，所述小孔直径为2mm，间距为200mm。

本发明有益效果为：本发明利用纤维对木材进行增强，既提高了木材的力学性能、延展性、抗蠕变性、耐久性、耐腐性等性能，又降低了木材本身性能差异而引起的木材复合材料的变异性。本发明的生产工艺简单、操作方便，生产周期短，适合大型工业生产。纤维制成的织物与木材均有良好的形变能力，克服了FRP板与木材胶接时不能良好的形变，同时树脂在真空作用下与木材良好的结合，结合牢固，将增强织物与木材胶接。本发明通过真空辅助成型VARI(VacuumAssistedResinInfusion)的方法制备FRP增强木材复合材料，能将FRP的制备与FRP增强木材复合材料的制备合并为一步，一次成型，并将小块木材整合成大型板材。该方法是一种操作简易、价格低廉、可供工业化生产使用的FRP增强木材复合材料一次成型的方法。

附图说明

图1是本发明一种FRP增强木材复合材料及其制备方法VARI工艺布置示意图；

图2是本发明一种FRP增强木材复合材料及其制备方法木材拼接与增强织物组配制成预制件；

图3是本发明一种FRP增强木材复合材料及其制备方法木材打孔与增强织物组配制成预制件；

图4是一种FRP增强木材复合材料及其制备方法木材打孔的剖面示意图；

如图，1-模具，2-分离隔膜，3-预制件，4-脱模布，5-导流网，6-注胶嘴，7-真空袋薄膜，8-真空嘴，9-增强织物，10-木板，11-缝隙，12-打孔的木板，13-小孔。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

下面结合实施例及其附图进一步阐述本发明。

参见图1—4，将原木锯解成指定尺寸的板材，然后将木材含水率干燥到8％-12％为止，再将多块木板10拼接与增强织物9组配成预制件3，利用拼接产生的缝隙11作为树脂通道，使树脂从木板10上表面流到下表面；也可以采用打孔的木板12，将打孔的木板12与增强织物9组配成预制件3，小孔13作为树脂通道，使树脂从打孔的木板12上表面流到下表面。再将做好的预制件3与模具1、分离隔膜2、脱模布4、导流网5、真空袋薄膜7，参照图1所示，组成一个密封***，两端通过注胶嘴6和真空嘴8分别连接注胶管和真空管。测试密封***是否漏气，如果不漏气就可以灌注树脂。将环氧树脂GCC135与固化剂W93，按照质量比100:30或体积比3:1的比例调配，搅拌均匀静置3分钟减少气泡，然后开启真空泵，打开注胶管，开始灌注树脂。观察树脂对预制件的浸渍情况，浸渍完全时，关闭注胶管，停止灌注树脂，关闭真空泵，常温固化4-5h。固化完全后撕掉密封胶带，取下真空袋薄膜7，然后将制备好的产品从模具1上取下，最后将脱模布连同导流网一起撕掉，得到所制FRP/木材复合材料板。

实施例1

选用俄罗斯产樟子松，E-玻璃纤维其抗拉强度为2700MPa，环氧树脂GCC135、固化剂W93，其25℃粘度分别为700～100mPa·s、10～100mPa·s，作为制作FRP/木材复合材料板的主要原料。按照本发明所述的方法制作FRP/木材复合材料板，主要工艺参数为：两块500×200×24mm的樟子松板拼接在一起，拼接缝隙作为树脂通道，E-玻璃纤维所制的织物在樟子松板上下表面各铺设两层，环氧树脂GCC135与固化剂W93按照体积比3:1调配总重量为520g，室温条件下固化4-5h。

本实施例所制得的E-玻璃纤维增强樟子松复合材料板相比于原樟子松木板拉伸强度提高了30％、弯曲强度提高了42％、冲击韧性几乎提高了2倍，且E-玻璃纤维增强樟子松复合材料，界面结合牢固，胶接性能好，耐剥离。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种FRP增强木材复合材料制备方法，其特征在于分为备料加工阶段、密封阶段、树脂注入阶段、后期处理，其具体操作步骤为：

第一步、备料加工阶段：

选取适合木板，将木板除去表面杂质，使木材表面平整清洁，然后将木材进行干燥含水率干燥到8％-12％为止；将木板进行拼接，木板拼接产生的缝隙将成为树脂通道；然后在模具上利用增强织物对木材进行铺装组配，制成预制件，，木材与增强织物的组配如图2、图3所示，根据使用需求可以设计不同的增强织物的铺设层数以及增强织物种类，如果是整块木板，可再在木板上打孔，小孔作为树脂通道，使树脂穿过木板；

第二步、密封阶段：

利用密封***进行密封，所述密封***包括模具、分离隔膜、预制件、脱模布、导流网、注胶嘴、真空袋薄膜、真空嘴，密封***四周用密封胶带密封，所述真空袋薄上设置有有注胶嘴和真空嘴，密封***两端通过注胶嘴和真空嘴分别和注胶管和真空管连接，真空管另一端连接真空泵，进行密封性检测，将注胶管关闭，开启真空泵抽真空，测试密封***是否漏气，如果不漏气进入下一个阶段，树脂注入阶段；

第三步、树脂注入阶段：

密封完毕后，先将低粘度环氧树脂与固化剂，按照要求的比例调配好，搅拌均匀，静置3-8分钟脱气泡，然后打开真空泵，开启注胶管，开始灌注树脂，浸渍完全时，关闭注胶管，停止灌注树脂，关闭真空泵；室温固化4-5h；

第四步、后期处理：

树脂注入后，进行后期处理，先撕掉密封胶带，取下真空袋薄膜，然后将制备好的产品取下，最后将脱模布连同导流网一起撕掉，最后得到FRP增强木材复合材料。

2.按照权利要求1所述的一种FRP增强木材复合材料制备方法，其特征在于所述密封***包括模具、分离隔膜、预制件、脱模布、导流网、注胶嘴、真空袋薄膜、真空嘴，所述模具上侧为分离隔膜，所述分离隔膜上侧为预制件，所述预制件上侧铺设有脱模布、导流网，所述模具上侧包裹有真空袋薄膜，所述分离隔膜、预制件、脱模布、导流网都位于真空袋薄膜内侧，所述真空袋薄膜上开设有注胶嘴和真空嘴，所述注胶嘴和真空嘴分别和注胶管和真空管连接，真空管另一端连接真空泵。

3.按照权利要求1所述的一种FRP增强木材复合材料制备方法，采用多块木板拼接时，其特征在于木板拼接产生的缝隙将成为树脂通道；采用整块木板时，可在在木板上打孔，所述小孔直径为2mm，间距为200mm。