本發(fā)明屬于土木工程用型材領(lǐng)域，具體涉及一種土木工程用纖維型材。

背景技術(shù)：

碳纖維(carbonfiber，簡(jiǎn)稱cf)，是一種含碳量在95％以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維"外柔內(nèi)剛"，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。

其中，在土木工程中的應(yīng)用是最為廣泛的，主要用于在土木建筑、橋梁、隧道與混凝土的結(jié)構(gòu)抗震、修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)方面等。但其材質(zhì)較脆，不具備良好的柔韌性。

現(xiàn)有技術(shù)爭(zhēng)對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了改進(jìn)，如中國(guó)專利cn104911784a公開了一種不銹鋼纖維與碳纖維混編布，包括徑向纖維束和緯向纖維束，所述的徑向纖維束為不銹鋼纖維，緯向纖維束為碳纖維，所述的不銹鋼纖維和碳纖維依次交織成平紋組織單元。其主要通過不銹鋼纖維和碳纖維交織制備而成。其雖然能一定程度上提高談碳纖維的韌性，但其剛性更強(qiáng)，在編織成纖維布時(shí)，編織布結(jié)構(gòu)不具備穩(wěn)定性。也有如中國(guó)專利cn104911924a本發(fā)明公開了一種碳纖維補(bǔ)強(qiáng)布，由不銹鋼纖維經(jīng)紗和碳纖維緯紗編織成的混編布單元構(gòu)成，相鄰兩個(gè)混編布單元之間由碳纖維緯紗連接在一起，每個(gè)所述的混編布單元的左右兩側(cè)具有防止不銹鋼纖維經(jīng)紗和碳纖維緯紗散開的絞邊。又如中國(guó)專利cn101139177a公開了一種分布超細(xì)鋼絲的纖維塑料筋及其制作方法。它在傳統(tǒng)纖維塑料筋的成型過程中摻入一定比例的超細(xì)鋼絲，并用基體材料將塑料纖維和超細(xì)鋼絲粘結(jié)成一整體。超細(xì)鋼絲與塑料纖維的體積比為1：4～1：3二者體積之和占纖維塑料筋總體積的50％～70％選用的塑料纖維可以為耐腐蝕的碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維等。選用的超細(xì)鋼絲應(yīng)具有良好的延展性和較高的彈性模量。塑料纖維和超細(xì)鋼絲采用分層布置，最里層分布超細(xì)鋼絲，外面包圍單層或若干層塑料纖維，依此排序，循環(huán)布置。但上述這些技術(shù)方案均是采用鋼絲纖維與碳纖維或塑料纖維共同編織而成的，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要改善現(xiàn)有技術(shù)中碳纖維的編織工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種土木工程用纖維型材，其改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中碳纖維，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)編織工藝上實(shí)現(xiàn)提高纖維型材的綜合性能。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的具體技術(shù)方案是，一種土木工程用纖維型材，包括如下重量份的各物質(zhì)：

其中，苯類化合物為苯甲酸、苯乙酸、苯丁酸苯酚、對(duì)苯二酚、對(duì)羥基苯甲醛、間羥基苯甲醛、苯丁酸氮芥、苯丙酮、苯甲酸鈉或苯甲酸鉀。

作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，多元醇為乙二醇、甘油或1，3～丙二醇。

作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，多元酸為戊二酸、丁二酸或己二酸。

作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，還包括填料，填料的重量份為20～50份，填料的尺寸為0.01-2um。

作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，填料為氣相二氧化硅、玻璃粉、鋁粉中的一種或任意質(zhì)量比的多種。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種土木工程用纖維型材的制備方法，包括如下步驟，步驟一、混合多元醇與多元酸，攪拌均勻得到混合溶液a；

步驟二、將混合溶液a采用乙醇稀釋，得到混合溶液b；

步驟三、將混合溶液b加熱至80～140℃，在微波與紅外激光的共同作用下將碳纖維分散于混合溶液b中，保持時(shí)間為1～10h，得到初步處理后的碳纖維懸浮溶液；

步驟四、加熱步驟三得到的碳纖維懸浮溶液，直至溶液溫度達(dá)到150～180℃，向碳纖維懸浮液中依次加入填料與苯類化合物，并在微波與超聲波的共同作用下分散均勻，保持3～5h；

步驟五、向步驟四得到的溶液中加入聚丙烯，在攪拌的條件下將聚丙烯分散于碳纖維懸浮溶液中；

步驟六、對(duì)步驟五得到的懸浮溶液進(jìn)行收絲處理，得到碳纖維型材。

作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟二中，混合溶液b的加熱溫度為100～130℃。

作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟五具體包括：先將步驟四得到的溶液進(jìn)行加熱，直至溫度升至170～200℃，然后加入聚丙烯。

有益效果

本發(fā)明主要是利用碳纖維所具有的一定孔隙率，通過加熱、微波、紅外激光促進(jìn)分子熱運(yùn)動(dòng)降低碳纖維層間的范德華力，使得碳纖維的孔隙率增大，然后通過向孔隙中填充有機(jī)物引入穩(wěn)定的基團(tuán)，如苯環(huán)，作用在于提高碳纖維尺寸的穩(wěn)定性；同時(shí)也將填料部分填入碳纖維的孔隙中，部分填入有機(jī)物官能團(tuán)之間的間隙中，實(shí)現(xiàn)提高碳纖維的剛性；

又在高溫下溶解聚丙烯，使得聚丙烯能部分穿插于碳纖維的孔隙中，部分包覆與碳纖維的表面，作用在于將聚丙烯的特性與碳纖維的特性結(jié)合為一體，提高碳纖維的綜合性能。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。

本文中，一種土木工程用纖維型材是采用如下方法制備的，包括如下步驟，

步驟一、混合多元醇與多元酸，攪拌均勻得到混合溶液a；

步驟二、將混合溶液a采用乙醇稀釋，得到混合溶液b；

步驟三、將混合溶液b加熱至80～140℃，優(yōu)選的加熱溫度為100-130℃，在微波與紅外激光的共同作用下將碳纖維分散于混合溶液b中，保持時(shí)間為1～10h(優(yōu)選為4-5h)，得到初步處理后的碳纖維懸浮溶液；

步驟四、加熱步驟三得到的碳纖維懸浮溶液，直至溶液溫度達(dá)到150～180℃，向碳纖維懸浮液中依次加入填料與苯類化合物，并在微波與超聲波的共同作用下分散均勻，保持3～5h；

步驟五、先將步驟四得到的溶液進(jìn)行加熱，直至溫度升至170～200℃(作用在于一是提高碳纖維中纖維層與纖維層間的相對(duì)熱運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)大孔隙率；二是促進(jìn)聚丙烯熔融與溶解)，然后加入聚丙烯在攪拌的條件下將聚丙烯分散于碳纖維懸浮溶液中；

步驟六、對(duì)步驟五得到的懸浮溶液進(jìn)行收絲處理，得到碳纖維型材。

實(shí)施例1

一種土木工程用纖維型材，包括如下重量份的各物質(zhì)：

這里苯甲酸可采用苯甲酸鈉或苯甲酸鉀代替。

實(shí)施例2

一種土木工程用纖維型材，包括如下重量份的各物質(zhì)：

實(shí)施例3

一種土木工程用纖維型材，包括如下重量份的各物質(zhì)：

實(shí)施例4

一種土木工程用纖維型材，包括如下重量份的各物質(zhì)：

填料的尺寸為2um。

實(shí)施例5

一種土木工程用纖維型材，包括如下重量份的各物質(zhì)：

對(duì)羥基苯甲醛可采用間羥基苯甲醛代替；

填料的尺寸為0.01um。

實(shí)施例6

一種土木工程用纖維型材，包括如下重量份的各物質(zhì)：

填料的尺寸為1um。

實(shí)施例7

一種土木工程用纖維型材，包括如下重量份的各物質(zhì)：

填料的尺寸為0.8um。

實(shí)施效果

以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。