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.docx

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、原材料的发展情 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、原材料的发展情 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；预浸渍；加固 文章编号: 1007-9815（2003）05-0036-06 中图分类号: TQ327.11 文献标识码: A 前 言 比，连续纤维增强热塑性树脂基复合材料 （ Continuous fiber reinforced thermoplastic，简 [2-5] 称 CFRTP ）却具有很多优点 。如断裂韧性 高；成型过程中无化学反应，成型速度快，成型 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，易回 收再加工，无环境污染；能够实现快速、无污 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。在不久的将来，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凝 土建筑物表面，这种加固方式能较好的体现出所 用加固材料的整体性能均一性。 纤维增强树脂基复合材料（ Fiber reinforced plastic，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－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 有 4 410 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，聚酰亚 胺等）和高性能增强纤维（如玻璃纤维、碳纤维 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，如硬而 1 CFRTP所用主要原材料 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、保护纤维免受磨损的 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 [1] 脆、耐冲击性差、断裂韧性低 、损伤容限低、加 工周期长、难以回收、环境适应性差等。与之相 收稿日期:2003-07-25；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。 碳纤维补强片 材 杭州索奇先进复材公司 0571 第五期郑孝霞,等：加固用连续纤维增强热塑性树脂基复合材料预制片材研究综述- 37 -表1热塑性树脂的热性能聚合物形态Tg /℃Tm /℃热变形温度/℃ 加工温度/℃ 聚乙烯聚丙烯 尼龙-6 聚苯乙烯 聚醚砜 聚砜聚胺-酰亚胺聚酰亚胺结晶结晶 结晶形 无定形 无定形 无定形 无定形半结晶－110－1050100220190290264137165265240916075 第五期 郑孝霞,等：加固用连续纤维增强热塑性树脂基复合材料预制片材研究综述 - 37 - 表1 热塑性树脂的热性能 聚合物形态 Tg /℃ Tm /℃ 热变形温度/℃ 加工温度/℃ 聚乙烯 聚丙烯 尼龙-6 聚苯乙烯 聚醚砜 聚砜 聚胺-酰亚胺 聚酰亚胺 结晶 结晶 结晶形 无定形 无定形 无定形 无定形 半结晶 －110 －10 50 100 220 190 290 264 137 165 265 240 91 60 75 90 203 175 270 175－2