一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，包括若干呈網(wǎng)格狀分布的芯體和通過膠黏樹脂包覆在各芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料，相鄰的芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料相連。本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的以PVC泡沫為芯體、雙軸纖維布為柔性纖維增強(qiáng)材料、不飽和聚酯和固化劑M50為膠黏樹脂制備的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的破壞載荷可達(dá)2500N以上，彎曲彈性模量可達(dá)4000MPa以上，彎曲強(qiáng)度可達(dá)45MPa以上。
【專利說明】一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，橋梁多為鋼筋混凝土橋或鋼結(jié)構(gòu)橋。作為大跨度的公路橋和鐵路橋，鋼筋混凝土橋和鋼結(jié)構(gòu)橋可有承受較大荷載并且能夠提供較大跨度，具有無可厚非的優(yōu)越性。不過也有它們自身不可克服的缺陷:鋼筋混凝土橋自重荷載大，使得橋梁自重增加，降低了橋梁能夠提供的承載能力；鋼結(jié)構(gòu)橋多采用焊接組成，在沖擊荷載作用下，容易出現(xiàn)局部失穩(wěn)及局部塌陷的問題；而且這兩種橋在疲勞荷載下很容易出現(xiàn)局部斷裂，焊縫開裂等問題，從而降低橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力、剛度和使用壽命；同時(shí)隨著時(shí)間的推移，鋼筋混凝土材料和鋼材料的腐蝕、劣化問題會(huì)越來越明顯，造成橋梁維修和防護(hù)困難，這不僅影響橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用，還在很大程度上產(chǎn)生了安全隱患。
[0003]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)是近年來在土木工程中應(yīng)用日益廣泛的一種新型的結(jié)構(gòu)材料。由于它具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)點(diǎn)，所以在我國土木工程領(lǐng)域，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已經(jīng)在加固橋梁結(jié)構(gòu)和圍欄防腐等方面具備了 10多年的應(yīng)用歷史。從上世紀(jì)90年代開始，美國、荷蘭等歐美國家已經(jīng)先后將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用于新建及翻新的橋梁中，甚至是大跨度橋梁和全復(fù)合材料橋梁。最近，我國也緊跟國外發(fā)達(dá)國家的步伐，開始了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料橋梁的設(shè)計(jì)與研發(fā)。目前的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在國內(nèi)橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中于拉擠拼裝人行橋和拉擠拼裝橋面板這2個(gè)領(lǐng)域，均采用通過拉擠工藝生產(chǎn)固定的型材拼裝成桁架人行橋或者橋面板的施工工藝，這種結(jié)構(gòu)雖然具有質(zhì)量輕，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但還是存在如下問題:首先是其承載能力無法和傳統(tǒng)材料，如鋼筋混凝土或者鋼結(jié)構(gòu)相比；其次這種結(jié)構(gòu)的局部抗沖擊性能很小，容易產(chǎn)生細(xì)小部位的變形和破壞。因此，提供一種具有良好局部承載能力和整體剛度的結(jié)構(gòu)件顯得尤為重要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)件及其制備方法，本發(fā)明提供的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件具有良好的局部承載能力和整體剛度。
[0005]本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，包括若干呈網(wǎng)格狀分布的芯體和通過膠黏樹脂包覆在各芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料，相鄰的芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料相連。
[0006]優(yōu)選的，相鄰的芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連。
[0007]優(yōu)選的，縱列中相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，形成第一模塊；各第一模塊通過連接材料相連。
[0008]優(yōu)選的，所述連接材料通過膠黏樹脂包覆在各第一模塊表面，相鄰第一模塊表面的連接材料搭接相連。
[0009]優(yōu)選的，所述第一模塊為長方體或正方體；所述連接材料通過膠黏樹脂包覆各第一模塊的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰第一模塊不同平面上的底面。
[0010]優(yōu)選的，所述芯體為長方體或正方體；所述縱列中相鄰芯體通過連接材料相連，所述連接材料通過膠黏樹脂包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面；所述橫行中相鄰芯體通過連接材料相連，所述連接材料通過膠黏樹脂包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面。
[0011]優(yōu)選的，所述芯體為泡沫，所述連接材料為柔性纖維增強(qiáng)材料。
[0012]優(yōu)選的，所述芯體表面開設(shè)有槽，所述槽內(nèi)填充有膠黏樹脂。
[0013]本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，包括:
[0014]a)、將柔性纖維增強(qiáng)材料包覆在芯體表面，形成表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體；
[0015]b)將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟b )包括:
[0017]bll)將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連；
[0018]bl2)向步驟bll)得到的中間產(chǎn)品中注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟bll)包括:
[0020]將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，各縱列中相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，各橫行中相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟b)包括:
[0022]b21)將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體沿第一方向排布，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，注入膠黏樹脂并固化后得到第一模塊；
[0023]b22)將若干個(gè)第一模塊沿所述第一方向的正交方向通過連接材料相連后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0024]優(yōu)選的，所述步驟b22)包括:
[0025]將連接材料包覆在第一模塊表面，得到表面包覆有連接材料的第一模塊；
[0026]將若干個(gè)表面包覆有連接材料的第一模塊沿所述第一方向的正交方向排布，相鄰第一模塊表面的連接材料搭接相連，注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0027]優(yōu)選的，所述步驟b22)包括:
[0028]將若干個(gè)第一模塊沿所述第一方向的正交方向排布，使用連接材料包覆各第一模塊，所述連接材料包覆各第一模塊的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰第一模塊不同平面上的底面；所述第一模塊為長方體或正方體；
[0029]向得到的中間產(chǎn)品中注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0030]優(yōu)選的，所述步驟b )包括:
[0031]將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，使用連接材料包覆縱向排列的各芯體，所述連接材料包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面；所述連接材料包覆橫向排列的各芯體，所述連接材料包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面；
[0032]向得到的中間產(chǎn)品中注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件包括若干呈網(wǎng)格狀分布的芯體和通過膠黏樹脂包覆在各芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料，所述相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料相連。本發(fā)明首先使柔性纖維增強(qiáng)材料通過膠黏樹脂包覆在各芯體表面，同時(shí)使若干個(gè)芯體呈網(wǎng)格狀分布，然后將相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料相連，使芯體、膠黏樹脂和柔性纖維增強(qiáng)材料組成一個(gè)連接關(guān)系緊密的整體結(jié)構(gòu)，從而具有較好的局部承載能力和整體剛度。同時(shí)，本發(fā)明提供的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件還具有良好的橫向強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的以PVC泡沫為芯體、雙軸纖維布為柔性纖維增強(qiáng)材料、不飽和聚酯和固化劑M50為膠黏樹脂制備的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的破壞載荷可達(dá)2500N以上，彎曲彈性模量可達(dá)4000MPa以上，彎曲強(qiáng)度可達(dá)45MPa以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明比較例I?6提供的玻璃鋼樣條的力-位移曲線圖；
[0036]圖3為本發(fā)明比較例7?11提供的三明治夾心樣條的力-位移曲線圖；
[0037]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1?3提供的網(wǎng)格狀樣條的力-位移曲線圖；
[0038]圖5為本發(fā)明實(shí)施例4?6提供的網(wǎng)格狀樣條的力-位移曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，包括若干呈網(wǎng)格狀分布的芯體和通過膠黏樹脂包覆在各芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料，相鄰的芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料相連。
[0040]參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中，I為芯體，2為通過膠黏樹脂包覆在芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料。
[0041]本發(fā)明提供的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件包括若干呈網(wǎng)格狀分布的芯體，各芯體構(gòu)成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的主體。在本發(fā)明中，所述呈網(wǎng)格狀分布是指各芯體按照橫行、縱列的順序排列，也可稱為矩陣結(jié)構(gòu)。本發(fā)明對(duì)所述芯體的個(gè)數(shù)以及尺寸均沒有任何特殊限制，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。在本發(fā)明中，所述芯體可以為泡沫、木材等質(zhì)量較輕、強(qiáng)度較高的材料，包括但不限于聚酯泡沫、聚氯乙烯(PVC)泡沫、碳泡沫、Balsa木、泡桐木、杉木、橡木或膠合板等等。本發(fā)明對(duì)所述芯體的形狀沒有特殊限制，可以為三棱柱、長方體或正方體等通過拼湊可以形成橋面、路面等特定板材的形狀。
[0042]所述各芯體表面通過膠黏樹脂包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料，以一個(gè)芯體為例，在其表面包覆柔性纖維增強(qiáng)材料后注入膠黏樹脂和固化劑，固化后得到包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體。在本發(fā)明中，所述柔性纖維增強(qiáng)材料為纖維增強(qiáng)的樹脂材料，包括但不限于單軸向、雙軸向或多軸向的碳纖維布、玻璃纖維布、芳綸纖維布或雜交纖維布等等。本發(fā)明對(duì)所述柔性纖維增強(qiáng)材料對(duì)芯體的包覆方式?jīng)]有特殊限制，根據(jù)芯體的形狀進(jìn)行選擇，將芯體表面包裹完整即可。本發(fā)明對(duì)所述膠黏樹脂和固化劑沒有特殊限制，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂等及其相應(yīng)的固化劑。
[0043]在本發(fā)明中，各芯體呈網(wǎng)格狀分布，相鄰的芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料相連，使各芯體連接呈為一個(gè)整體。在本發(fā)明提供的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件中，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料可以通過多種方式相連，例如可以對(duì)接、搭接或者通過全部覆蓋的方式連接。以相鄰的兩個(gè)長方體芯體為例，第一個(gè)芯體的右表面和第二個(gè)芯體的左表面相鄰，對(duì)接是指兩個(gè)芯體相鄰面上的柔性纖維增強(qiáng)材料對(duì)接，即第一個(gè)芯體的右表面上的柔性纖維增強(qiáng)材料和第二個(gè)芯體的左表面上的柔性纖維增強(qiáng)材料通過膠黏樹脂或其他方式連接，使相鄰兩個(gè)芯體連接呈整體；搭接是指一個(gè)芯體表面上的柔性纖維增強(qiáng)材料搭在另一個(gè)芯體表面上的柔性纖維增強(qiáng)材料上，可以是第一個(gè)芯體上表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭在第二個(gè)芯體上表面的柔性纖維增強(qiáng)材料上，覆蓋第二個(gè)芯體上表面的一部分；也可以是第一個(gè)芯體任意一個(gè)表面上的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接在第二個(gè)芯體任意一個(gè)與其左表面相連接的表面上，覆蓋第二個(gè)芯體相應(yīng)表面的一部分，使兩個(gè)芯體相連成為整體即可；全部覆蓋與搭接類似，區(qū)別在于全部覆蓋時(shí)，搭接在第二個(gè)芯體表面上的柔性纖維材料覆蓋相應(yīng)的整個(gè)表面。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，相鄰的芯體表面的柔性纖維材料均通過搭接的方式相連，即各縱列中，相鄰的芯體表面的柔性纖維材料通過搭接的方式相連，同時(shí)各橫行中，相鄰的芯體表面的柔性纖維材料也通過搭接的方式相連。
[0044]在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，各芯體還可以通過以下方式相連:各縱列中，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，形成第一模塊；各第一模塊通過連接材料相連，形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。其中，各縱列中，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連的方式與上文所述的連接方式類似，本發(fā)明在此不再贅述。各第一模塊通過連接材料相連的目的在于使各第一模塊成為一個(gè)整體，與上文所述相似，各第一模塊也可以不使用連接材料，直接通過搭接、對(duì)接或者全面覆蓋的方式連接。除此之外，各第一模塊通過連接材料相連的方式可以有以下幾種:
[0045]1、所述連接材料通過膠黏樹脂全部包覆在各第一模塊表面，相鄰第一模塊表面的連接材料通過搭接、對(duì)接或者全面覆蓋的方式連接，具體連接方法參見上文所述，在此不再贅述；
[0046]2、所述連接材料通過包覆各第一模塊的不同面，使之連接成為整體，具體可以為:
[0047]2.1當(dāng)?shù)谝荒K為正方體或長方體時(shí)，所述連接材料通過膠黏樹脂包覆各第一模塊的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰第一模塊不同平面上的底面。具體而言，連接材料可以通過包覆第一個(gè)第一模塊的左表面、下表面和右表面，再包覆第二個(gè)第一模塊左表面、上表面和右表面，再包覆第三個(gè)第一模塊左表面、下表面和右表面，按照上述方法將各模塊依次連接，最終形成一個(gè)整體；
[0048]2.2當(dāng)?shù)谝荒K為三棱柱時(shí)，所述連接材料通過膠黏樹脂包覆各第一模塊的斜面將各第一模塊連接起來。具體而言，當(dāng)?shù)谝荒K為三棱柱時(shí)，連接材料可以通過包覆第一個(gè)第一模塊的第一面和相鄰面，再包覆第二個(gè)第一模塊相鄰面和第二面，第一個(gè)第一模塊的第一面和第二個(gè)第一模塊的第二面不相交；再包覆第三個(gè)第一模塊的相鄰面和第三面，第三個(gè)第一模塊的第三面和第二個(gè)第一模塊的第二面不相交，按照上述方法將各模塊依次連接，最終形成一個(gè)整體。[0049]在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，各芯體還可以通過以下方式相連:各相鄰芯體均通過連接材料相連。以長方體或正方體芯體為例，所述連接材料通過膠黏樹脂包覆各縱列中各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面。具體而言，連接材料可以通過包覆第一個(gè)芯體的左表面、下表面和右表面，再包覆第二個(gè)芯體的左表面、上表面和右表面，再包覆第三個(gè)芯體的左表面、下表面和右表面，按照上述方法將縱列各芯體依次連接；然后用相同的方法將橫列各芯體依次連接，最終得到具有網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0050]在上述實(shí)施例中，所述連接材料可以為柔性增強(qiáng)材料，可以與包裹芯體的柔性增強(qiáng)材料相同，也可以不同。
[0051]在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，所述芯體表面還可以開設(shè)槽，包裹柔性增強(qiáng)材料后注入膠黏樹脂和固化劑，固化后槽內(nèi)填充滿膠黏樹脂，能夠提高芯體和柔性增強(qiáng)材料之間的粘結(jié)力，從而最終提高復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的綜合性能。
[0052]本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，包括:
[0053]a)將柔性纖維增強(qiáng)材料包覆在芯體表面，形成表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體；
[0054]b)將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0055]本發(fā)明首先將柔性纖維增強(qiáng)材料包覆在芯體表面，形成表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體。本發(fā)明對(duì)所述包覆方法沒有特殊限制，可以采用一個(gè)整體的柔性纖維增強(qiáng)材料將芯體的表面完全包覆，也可以采用若干個(gè)柔性纖維增強(qiáng)材料分別包覆芯體的若干個(gè)表面，最終將芯體的表面完全包覆。
[0056]得到表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體后，將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0057]在本發(fā)明中，可以直接將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，然后注入膠黏樹脂并固化后即可得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，此時(shí)，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料通過對(duì)接的方式連接起來形成整體。
[0058]在本發(fā)明中，還可以將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，然后注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，此時(shí)，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料通過搭接的方式連接起來形成整體。具體而言，可以首先將各縱列中相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，再將各橫行中相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，最后注入膠黏樹脂并固化。
[0059]在本發(fā)明中，還可以按照以下方法將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體連接成網(wǎng)格狀復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件:
[0060]b21)將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體沿第一方向排布，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，注入膠黏樹脂并固化后得到第一模塊；
[0061]b22)將若干個(gè)第一模塊沿所述第一方向的正交方向通過連接材料相連后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0062]首先將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體沿第一方向排布，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，注入膠黏樹脂并固化后得到第一模塊，其中，第一方向可以為橫向，也可以為縱向。如前所述，也可以通過對(duì)接或者全面覆蓋的方法形成第一模塊，本發(fā)明對(duì)此并無特殊限制。
[0063]得到第一模塊后,將若干個(gè)第一模塊沿第一方向的正交方向連接后即可得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。當(dāng)?shù)谝环较驗(yàn)榭v向時(shí)，其正交方向?yàn)闄M向；當(dāng)?shù)谝环较驗(yàn)闄M向時(shí)，其正交方向?yàn)榭v向。如前所述，由于第一模塊由若干芯體形成，其表面是柔性纖維增強(qiáng)材料，因此，若干第一模塊可以通過直接對(duì)接的方式連接起來，也可以通過連接材料相連。
[0064]具體而言，若干第一模塊通過連接材料相連可以有以下兩種方式:
[0065](I)將連接材料包覆在第一模塊表面，得到表面包覆有連接材料的第一模塊；然后將若干個(gè)表面包覆有連接材料的第一模塊沿所述第一方向的正交方向排布，相鄰第一模塊表面的連接材料搭接相連，注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0066]除了搭接相連以外，各相鄰第一模塊表面的連接材料還可以通過對(duì)接、全面覆蓋等方式連接，本發(fā)明在此不再贅述。
[0067](2)當(dāng)所述第一模塊為長方體或正方體時(shí)，將若干個(gè)第一模塊沿所述第一方向的正交方向排布，使用連接材料包覆各第一模塊，所述連接材料包覆各第一模塊的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰第一模塊不同平面上的底面；然后向得到的中間產(chǎn)品中注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0068]此時(shí)，可以僅包覆各第一模塊的部分表面，也可以通過使用多個(gè)方向、多層的連接材料實(shí)現(xiàn)各第一模塊的全面包覆。
[0069]另外，本發(fā)明還可以通過以下方法將若干個(gè)芯體連接成具有網(wǎng)格狀的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件:
[0070]將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，使用連接材料包覆縱向排列的各芯體，所述連接材料包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面；所述連接材料包覆橫向排列的各芯體，所述連接材料包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面；
[0071]向得到的中間產(chǎn)品中注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
[0072]此時(shí)，可以僅包覆各芯體的部分表面，也可以通過使用多個(gè)方向、多層的連接材料實(shí)現(xiàn)各芯體的全面包覆。
[0073]得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件后，對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的以PVC泡沫為芯體、雙軸纖維布為柔性纖維增強(qiáng)材料、不飽和聚酯和固化劑M50為膠黏樹脂制備的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的破壞載荷可達(dá)2500N以上，彎曲彈性模量可達(dá)4000MPa以上，彎曲強(qiáng)度可達(dá)45MPa以上。
[0074]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件及其制備方法進(jìn)行描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。
[0075]以下各實(shí)施例及比較例中，雙軸布為常州市宏發(fā)縱橫新材料科技股份有限公司生產(chǎn)、密度為800kg/m2 ;不飽和聚酯為亞什蘭公司的GT200 ;固化劑為阿克蘇諾貝爾公司的M50 ;芯體為固瑞特復(fù)合材料有限公司的PVC H60。
[0076]比較例I?6
[0077]分別采用不飽和聚酯將54層雙軸布灌注成長220mm*高20mm*寬30mm的玻璃鋼樣條；
[0078]采用美特斯工業(yè)系統(tǒng)有限公司的萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試所述玻璃鋼樣條的性能，結(jié)果參見圖2和表1，圖2為本發(fā)明比較例I~6提供的玻璃鋼樣條的力-位移曲線圖，表1為本發(fā)明比較例I~6提供的玻璃鋼樣條的尺寸及性能測(cè)試。
[0079]表1本發(fā)明比較例I~6提供的玻璃鋼樣條的尺寸及性能測(cè)試
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，其特征在于，包括若干呈網(wǎng)格狀分布的芯體和通過膠黏樹脂包覆在各芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料，相鄰的芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，其特征在于，相鄰的芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，其特征在于，縱列中相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，形成第一模塊；各第一模塊通過連接材料相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述連接材料通過膠黏樹脂包覆在各第一模塊表面，相鄰第一模塊表面的連接材料搭接相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述第一模塊為長方體或正方體；所述連接材料通過膠黏樹脂包覆各第一模塊的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰第一模塊不同平面上的底面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述芯體為長方體或正方體；所述縱列中相鄰芯體通過連接材料相連，所述連接材料通過膠黏樹脂包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面；所述橫行中相鄰芯體通過連接材料相連，所述連接材料通過膠黏樹脂包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面。
7.根據(jù)權(quán)利要求3~6任意一項(xiàng)所述的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述芯體為泡沫，所述連接材料為柔性纖維增強(qiáng)材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述芯體表面開設(shè)有槽，所述槽內(nèi)填充有膠 黏樹脂。
9.一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，包括: a)將柔性纖維增強(qiáng)材料包覆在芯體表面，形成表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體； b)將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)包括: bll)將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連； bl2)向步驟bll)得到的中間產(chǎn)品中注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述步驟bll)包括: 將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，各縱列中相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，各橫行中相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)包括: b21)將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體沿第一方向排布，相鄰芯體表面的柔性纖維增強(qiáng)材料搭接相連，注入膠黏樹脂并固化后得到第一模塊； b22)將若干個(gè)第一模塊沿所述第一方向的正交方向通過連接材料相連后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b22)包括: 將連接材料包覆在第一模塊表面，得到表面包覆有連接材料的第一模塊；將若干個(gè)表面包覆有連接材料的第一模塊沿所述第一方向的正交方向排布，相鄰第一模塊表面的連接材料搭接相連，注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b22)包括: 將若干個(gè)第一模塊沿所述第一方向的正交方向排布，使用連接材料包覆各第一模塊，所述連接材料包覆各第一模塊的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰第一模塊不同平面上的底面；所述第一模塊為長方體或正方體； 向得到的中間產(chǎn)品中注入膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)包括: 將若干個(gè)表面包覆有柔性纖維增強(qiáng)材料的芯體呈網(wǎng)格狀排布，使用連接材料包覆縱向排列的各芯體，所述連接材料包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面；所述連接材料包覆橫向排列的各芯體，所述連接材料包覆各芯體的相鄰面、相鄰面的對(duì)面以及相鄰面與其對(duì)面之間的一個(gè)底面，所述連接材料包覆相鄰芯體不同平面上的底面； 向得到的中間產(chǎn)品中注入`膠黏樹脂并固化后得到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。
【文檔編號(hào)】E01D19/12GK103696367SQ201410016411
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】袁漸超, 任司南, 熊皓, 杜玉升, 劉保良 申請(qǐng)人:株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司