[发明专利]一种土木工程用纤维型材

说明书

技术领域

本发明属于土木工程用型材领域，具体涉及一种土木工程用纤维型材。

背景技术

碳纤维(carbonfiber，简称CF)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚"，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。

其中，在土木工程中的应用是最为广泛的，主要用于在土木建筑、桥梁、隧道与混凝土的结构抗震、修复、加固、补强方面等。但其材质较脆，不具备良好的柔韧性。

现有技术争对这个问题进行了改进，如中国专利CN104911784A公开了一种不锈钢纤维与碳纤维混编布，包括径向纤维束和纬向纤维束，所述的径向纤维束为不锈钢纤维，纬向纤维束为碳纤维，所述的不锈钢纤维和碳纤维依次交织成平纹组织单元。其主要通过不锈钢纤维和碳纤维交织制备而成。其虽然能一定程度上提高谈碳纤维的韧性，但其刚性更强，在编织成纤维布时，编织布结构不具备稳定性。也有如中国专利CN104911924A本发明公开了一种碳纤维补强布，由不锈钢纤维经纱和碳纤维纬纱编织成的混编布单元构成，相邻两个混编布单元之间由碳纤维纬纱连接在一起，每个所述的混编布单元的左右两侧具有防止不锈钢纤维经纱和碳纤维纬纱散开的绞边。又如中国专利CN101139177A公开了一种分布超细钢丝的纤维塑料筋及其制作方法。它在传统纤维塑料筋的成型过程中掺入一定比例的超细钢丝，并用基体材料将塑料纤维和超细钢丝粘结成一整体。超细钢丝与塑料纤维的体积比为1：4～1：3二者体积之和占纤维塑料筋总体积的50％～70％选用的塑料纤维可以为耐腐蚀的碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等。选用的超细钢丝应具有良好的延展性和较高的弹性模量。塑料纤维和超细钢丝采用分层布置，最里层分布超细钢丝，外面包围单层或若干层塑料纤维，依此排序，循环布置。但上述这些技术方案均是采用钢丝纤维与碳纤维或塑料纤维共同编织而成的，在实际应用时需要改善现有技术中碳纤维的编织工艺。

发明内容

本发明提供一种土木工程用纤维型材，其改进现有技术中碳纤维，实现在现有技术编织工艺上实现提高纤维型材的综合性能。

为实现上述技术目的，本发明采取的具体技术方案是，一种土木工程用纤维型材，包括如下重量份的各物质：

其中，苯类化合物为苯甲酸、苯乙酸、苯丁酸苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醛、间羟基苯甲醛、苯丁酸氮芥、苯丙酮、苯甲酸钠或苯甲酸钾。

作为本发明改进的技术方案，多元醇为乙二醇、甘油或1，3～丙二醇。

作为本发明改进的技术方案，多元酸为戊二酸、丁二酸或己二酸。

作为本发明改进的技术方案，还包括填料，填料的重量份为20～50份，填料的尺寸为0.01-2um。

作为本发明改进的技术方案，填料为气相二氧化硅、玻璃粉、铝粉中的一种或任意质量比的多种。

本发明的另一目的在于提供一种土木工程用纤维型材的制备方法，包括如下步骤，步骤一、混合多元醇与多元酸，搅拌均匀得到混合溶液A；

步骤二、将混合溶液A采用乙醇稀释，得到混合溶液B；

步骤三、将混合溶液B加热至80～140℃，在微波与红外激光的共同作用下将碳纤维分散于混合溶液B中，保持时间为1～10h，得到初步处理后的碳纤维悬浮溶液；

步骤四、加热步骤三得到的碳纤维悬浮溶液，直至溶液温度达到150～180℃，向碳纤维悬浮液中依次加入填料与苯类化合物，并在微波与超声波的共同作用下分散均匀，保持3～5h；

步骤五、向步骤四得到的溶液中加入聚丙烯，在搅拌的条件下将聚丙烯分散于碳纤维悬浮溶液中；

步骤六、对步骤五得到的悬浮溶液进行收丝处理，得到碳纤维型材。

作为本发明改进的技术方案，步骤二中，混合溶液B的加热温度为100～130℃。

作为本发明改进的技术方案，步骤五具体包括：先将步骤四得到的溶液进行加热，直至温度升至170～200℃，然后加入聚丙烯。

有益效果

本发明主要是利用碳纤维所具有的一定孔隙率，通过加热、微波、红外激光促进分子热运动降低碳纤维层间的范德华力，使得碳纤维的孔隙率增大，然后通过向孔隙中填充有机物引入稳定的基团，如苯环，作用在于提高碳纤维尺寸的稳定性；同时也将填料部分填入碳纤维的孔隙中，部分填入有机物官能团之间的间隙中，实现提高碳纤维的刚性；