加固用连续纤维增强热塑性树脂基复合材料预制片材的研究综述.doc

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1、加固用连续纤维增强热塑性树脂基复合材料预制片材的研究综述郑孝霞，钱春香(东南大学材料科学与工程系，南京210096)摘要：本文综述了加固用连续纤维增强热塑性树脂基复合材料(CFRTP)预制片材的特点、原材料的发展憎况、国内外现有的制备技术。指出该预制片材因为其具有优良的力学性能、良好的耐腐蚀性、低成本、成型周期短以及可回收等特点，将成为新型的加固材料而用于土木工程的加固修补领域。关键词：热塑性树脂复合材料；热塑性树脂；纤维：预浸溃；加固中图分类号：TQ327.11文献标识码：A文章编号：1007・9815(2003)05-0()36-0

2、6■>/—X—冃I」5纤维增强树脂基复合材料(Fiberreinforcedplastic,简称FRP)是一种以树脂为基体，纤维充当增强剂而组成的复合材料。FRP因为具有轻质高强一高比强度、比模量，抗疲劳性能好，减震性好，破损安全性好，耐化学腐蚀，热导电率低，线膨胀系数小，热应力小等优良性能，已被广泛用于土木工程中的混凝土破损结构的加固和修补。用FRP代替钢板加固混凝土结构起于20世纪80年代末，发展至今已成为最成功的加固方法。目前为止，全世界已有数千个用FRP对梁、柱、桥面板、楼板、墙、拱、烟囱及隧道等结构实施维修加固的实例，单日本就

3、有441Q件，至今仍无一例有关使用FRP失败的报道。目前用于加固的FRP主要由热固性树脂基体(如环氧树脂、不饱和树脂、酚醛树脂，聚酰帀胺等)和高性能增强纤维(如玻璃纤维、碳纤组和芳纶等)制备而成。其用于加固的方法一般有两种：一是预制成片材利用环氧胶粘剂粘贴加固；二是编织成纤维单向布现场涂刷树脂基体加固。这种热固性树脂存在着较多缺点，如哽而脆、耐冲击性差、断裂韧性椎、损伤容限低、力口十m4*n1/rdI~~ITViVr>-r.宀III.-V-EI1,丄n比，连续纤维增强热塑性树脂基复合材料(Continuousfiberreinforc

4、edthermoplastic,简称CFRTP)却具有很多优点卩⑸。如断裂韧性高；成型过程中无化学反应，成型速度快，成理周期短；预浸料可以无限期存放，且对存放无特殊要求；热塑性树脂有相当好的耐溶剂性，易叵收再加工，无环境污染；能够实现快速、无再染、自动化生产。因此，CFRTP加固片材的研制与开发已成为一个新的研究课题，受到了越来越多的研究人员的关注。在不久的将來，有望取代热固性FRP而用于加固领域。其加固形式采用预制成很薄的片材，用环氧树脂胶粘剂粘贴在混嫌土建筑物表面，这种加固方式能较好的体现出耐用加固材料的整体性能均一性。1CFRTP

5、所用主要原材1.1热塑性树脂热塑性树脂在复合材料中起着传递荷载、保证增强纤维有一定的取向、保护纤维免受磨损笊作用，同时还决定了FRP的强度、加工性能和抗环境性。热塑性树脂的品种很多，在研制加固用FRP中热塑性树脂的选择除了要具备良好的机械性能、耐久性外，还应考虑到成型加工温度及经收稿日期：2()03-07-25；修定日期：2003-09-30基金项目：江苏省高技术研究计划资助项目(BG2002001)。作者简介：郑孝霞(1979・).女.浙江绍兴人，在读硕士生，主要从事聚合物基复合材料研究。表热塑性树脂的热性能聚合物形态T.n/°C热变

6、形温度/°c加工温度/°c聚乙烯结晶-11013791175-275聚丙烯结晶-1016560200-260尼龙・6聚结晶形5026575270-325苯乙烯无定形10024090175-260聚醍砚无定形310-400220203聚6W无定形315-370聚胺•酰亚胺无定形190175315-345聚酰亚胺半结晶290270350264275表E•玻璃纤维的性能抗张强度/MPa抗张模量/GPa伸长率/%热膨胀系数/（10®K4）密度/(g-cm3)~导热糸数~/(Wm.1••K)E•玻纤3440713・75.42.550.87济效应。

7、一般来说，通用热塑性树脂市场价便宜，且基本性能指标能达到加固用FRP的要表1是一些可供选用的热塑性树脂的热性能数振s。1.2增强纤维增强纤维决定了加固用CFRTP的最终机械性能。加固用CFRTP的增强材料由玻璃纤维、碳纤维、芳纶向混杂纤维型式发展。用于制备加固用CFRTP的增强纤维既要有高强度，又要有高模量，同时还应有优异的热稳定性，因此一般选用玻璃纤维、碳纤维和芳纶。1.2.1玻璃纤维玻璃纤维是目前为止应用历史最悠久且应用数量最多的一种增强纤维，它具有很高的强度、高熔点、耐化学腐蚀性、优良的耐热性及良好的回弹性。用于CFRTP加固片材

8、的玻璃纤维一般采用无碱玻璃纤维（E・玻纤）和高强玻璃纤维（S•玻纤）。但是玻璃纤维的挠曲、扭转性差，密度比其它两种纤维大，且脆，抗张模量低，不耐磨，表而易损伤，常引起强度卞係o另外，玻璃纤维和大多数树脂的粘