[发明专利]一种高强度FRP材料及其制作方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种FRP(Fiber Reinforced Polymer，纤维增强高分子聚合物)材料，尤其涉及一种高强度FRP材料及其制作方法和应用。

背景技术

钢材做结构材料的致命弱点有：首先，锈蚀改变了结构材料的化学成分，导致钢材原有力学性能降低甚至丧失，因此锈蚀问题严重影响结构的耐久性；其次，随着经济和科学的发展，人们对建筑材料的需求更多更高，钢梁、筋(钢丝)难以满足要求；第三，钢材是消耗性资源，不可再生，从人类长远的发展看，使用FRP材料替代钢材做为建筑用材料是必然趋势。

FRP具有不锈蚀、无磁性、电磁绝缘性好、重量轻和强度高等优良特性；另外，FRP脆性大，具有较大的蠕变性、松弛性和粘弹性；与钢材相比有其独特的性能和广泛的开发前景。因此对于采用FRP制作预应力筋(索)，其锚具与采用钢材制作的预应力筋(索)的锚具有较大的不同，需要研制开发与FRP相适应的预应力锚固方式和锚具。

国内外针对FRP预应力筋材，研制了一些相应锚具。2004年，重庆大学卓静等研制采用Q235钢材制作的用以锚固FRP片材或FRP布材的波浪形锚具，并登记了实用新型专利(ZL02244587.0)；东南大学专利锚具(ZL02242609.4；ZL02242610.8；ZL02242611.6；ZL02242612.4)以及柳州欧威姆公司专利锚具(ZL02252685.4；ZL03243747.6)。

上述锚具均不同程度使用了金属部件，而由于金属部件本身会锈蚀，不能充分发挥FRP的独特优势。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种高强度FRP材料及其制作方法和应用。

本发明的目的是这样实现的：

一、一种高强度FRP材料(简称材料)

本材料采用高性能树脂和纤维复合制成，其组分及重量百分比是：

高性能树脂20-40％；

短切纤维  10-20％；

纤维布    50-60％。

重量百分比验证：

各组分的下限之和小于100％，各组分的上限之和大于100％；

每一组分的下限与其它组分的上限之和大于或等于100％；

每一组分的上限与其它组分的下限之和小于或等于100％。

由此可见，上述组分的重量百分比符合要求。

二、一种高强度FRP材料的制作方法(简称方法)

本方法包括下列步骤：

①将高性能树脂和短切纤维混合并搅拌均匀，得固化剂；

②将纤维布在一定的模具中逐层敷设，并逐层用固化剂充分浸润，并置于真空度为0.098Mpa以上的真空罐中，且在温度为150-250摄氏度条件下固化成型，即得一种高强度FRP材料。

三、应用

①制作片材或布材的FRP锚具；

②制作单根筋、绳或索材FRP锚具；

③制作多根筋、绳或索材FRP锚具。

本发明具有下列优点和积极效果：

①完全使用非金属材料，不会锈蚀；

②没有钢铁材料，因此没有磁性，在结构要求没有磁性干扰的情况下，能充分发挥非金属筋材的优势；

③电磁绝缘性好，在要求对电磁波没有屏蔽的情况下，如雷达站，微波站等，可以发挥作用；

④重量轻，能降低结构自重，降低造价。

具体实施方式

一、关于材料

其组分及其重量百分比的最佳是：

高性能树脂35％

短切纤维  10％

纤维布    55％。

所述的高性能树脂选用乙烯基环氧树脂；

所述的短切纤维选用碳纤维，纤维长度为0.5-2cm；

所述的纤维布选用无碱玻璃纤维布、玄武岩纤维布或碳纤维布。

二、关于方法

步骤②：

中温固化温度：150-170摄氏度，针对乙烯基环氧树脂及其它中温固化环氧树脂；

高温固化温度：220-250摄氏度，针对高温固化树脂。

所述逐层敷设指受力材料按照4-5层纤维布设计；

典型碳纤维布重量是450克/m²、300克/m²或200克/m²。

三、本材料的测试方法和结果：

1、测试方法

将材料做成试样，在力学试验机上试验。

2、测试结果

弹性模量E＝90GPa；

抗拉强度f_t＝650MPa；