建筑补强用碳纤维复合板材的研究

【摘要】：本文主要研究了可用于建筑补强领域的树脂基碳纤维拉挤成型复合板材的 制备工艺及性能,并对补强板材施工中所用的配套用胶粘剂进行了研究和配制。 首先研究了乙烯基酯树脂的固化反应特征及其浇注体性能,制备了乙烯基酯 树脂基碳纤维复合拉挤板材,并对复合材料的性能进行了研究。采用具有不同分 解温度的三组分有机过氧化物引发剂,乙烯基酯树脂的固化反应放热量增加,固 化程度提高;引发剂用量对浇注体的性能影响很大,在用量为 1.0~1.4 份时,浇 注体拉伸强度剂弯曲强度达到最高,过多的引发剂使聚合网络减小,浇注体变脆, 力学性能降低;在拉挤成型工艺中,碳纤维的体积含量一般为 60%左右,脱模剂 增加使加工性能好转但会使复合材料性能下降,一般用量为 1.2 份。采用 Hexcl-AS4 碳纤维拉挤成型的复合板材拉伸强度为 2000MPa,弯曲强度为 1200MPa,玻璃化转变温度 138.6℃,可以在 100℃以下的环境中长期使用。 其次研究了 BAKELITE-VE4784 环氧树脂的基本性能并以其为基体制备了 碳纤维复合板材,初步研究了环氧树脂的聚醚改性。通过 DSC 分析确定了该环 氧树脂的固化温度范围为 110~200℃,促进剂增加会提高浇注体力学性能,但过 多的促进剂会使固化反应剧烈,聚合网络减小,使浇注体性能下降,一般用量为 2份左右;以环氧树脂为基体的复合材料性能明显比以乙烯基酯树脂的性能提高, 弯曲强度达到 1516MPa,层间剪切强度达到 85MPa,同时 Tg 也上升到 195℃; 用端羧基聚醚增韧环氧树脂后,其浇注体的拉伸强度、弯曲强度及断裂伸长都成 倍增加,复合材料的性能也有所提高,但提高幅度不大,因为复合材料的力学性 能主要由碳纤维承担,树脂增韧后改善了复合材料的界面性能。 最后研究了碳纤维复合板材配套用胶的配方及性能。对底胶、找平胶、粘接 胶的使用要求进行分析,找到了合适的配方,配制的胶料性能达到并超过了施工 要求指标。