专利名称：碳纤维增强木质复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碳纤维增强木质复合材料及其制备方法，属于建筑结构板材制造领域。
背景技术：
目前，由于各国对环境及森林资源的保护，使工程木质复合材料生产用的优质木材比较 匮乏，但随着木结构的繁荣与发展，社会对工程木质复合材料的需求在不断加大，从而促使 各国将如何利用人工速生木材、低劣质木材作为研究的重点。杨木等人工速生树种，在我国 的种植面积广、木材储量丰富，但因材质差、缺陷多等原因一直未得到较好的应用。碳纤维 是一种常用的增强纤维，具有很多优良性能轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，热 膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，但其成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种可供工业化生产使用的碳纤维增强木质复合材料的制造方法， 并通过局部增强的方式解决使用碳纤维成本过高和杨木材质缺陷引起的木质复合材料性能较 差的问题，从而拓宽碳纤维在木结构建筑中的应用领域，同时为杨木等人工速生、低质劣质 木材在建筑结构中的应用提供一种可能。除此之外，此制备方法的步骤六还适用于古木建筑 文物的维修、补强等，为古代木结构建筑的保护提供一种切实可行的途径。
碳纤维增强木质复合材料的制造方法主要包含备料加工、端部施胶、端压、平面施胶、 冷压和后期处理等六个步骤。
备料加工将原木锯解成锯材后，干燥到含水率为8-12%为止。之后将千燥好的锯材加
工成指定的尺寸，并进行端头加工，铣出指接榫，指接榫的长度为10-35mm。
端部施胶端接时选择的胶粘剂为乳白胶，对加工好的木板材端头进行单面施胶，施胶 量为100-700g/m2。
端压对指榫纵向施加适当的压力，以使指榫斜面充分胶合，端压压力为4-8MPa，端压 时间为l-8s。端压完成后，养生24h以上。
平面施胶选择胶种为异氰酸酯胶，对加工好的木材层板进行单面施胶，施胶量为 100-700g/m2。
冷压对施胶完成的木材层板进行组坯，之后进行冷压，冷压的压力为l-5MPa，冷压时 间为3-24h;
后期处理将规格为100-160g/m2，长度为木质复合材料长度30-70%的碳纤维布放入经 过稀释的环氧树脂胶粘剂(稀释剂占胶粘剂的百分比为10-30%)中浸渍l-3min，将浸渍完成
3的碳纤维布(层数为1-7层)粘贴到底层木材层板的薄弱环节上，并用辊压平、涂匀，同时 保证胶液彻底渗入布中。用夹具夹紧或采用冷压机冷压以保证碳纤维布与木质复合材料粘接 紧密、牢固。
本发明利用碳纤维对木质复合材料进行局部增强，既提高了木质复合材料的力学强度和 抗蠕变性，又降低了木材本身性能差异而引起的木质复合材料性能的变异性，同时还避免了 因大量使用碳纤维而引起的成本过高的问题。本发明生产工艺简单，操作方便，且适合大型 工业生产，为杨木等人工速生、低质劣质木材在建筑结构中的应用提供了一种可能。
附图中为碳纤维增强木质复合材料的结构示意图。 图中代号说明
1、碳纤维；2、木材层板；3、指接榫；4、木材缺陷。
具体实施例方式
下面结合附图举实例进行说明
将原木锯解成锯材后，干燥的目标含水率为12%，干燥后含水率在8-12%均可。之后将 锯材进行精加工，并铣出指接榫，指接榫的长度为IO，或12，或15，或20，或25，或30， 或35mm。对加工好的木材层板2端头单面施加乳白胶，施胶量为100,或200，或300， 或400，或500，或600，或700g/m2。对指接榫3纵向施加适当的压力，端压压力为4，或5， 或6，或7，或8MPa，端压时间为l，或2，或3，或4，或5，或6，或7，或8s。端压完成 后，养生24h以上。对加工好的木材层板2单面施加异氰酸酯胶，施胶量为100，或200， 或300，或400,或500，或600，或700g/m2。对施胶完成的木材层板2进行组坯，之后进行 冷压，冷压的压力为l，或2，或3，或4,或5MPa，冷压时间为3，或6，或9，或12，或 15，或18,或24h。将规格为100，或120，或140，或160g/m2，长度为木质复合材料长度 的30%，或40%，或50%，或60%，或70%的碳纤维布1放入经过稀释的环氧树脂胶粘剂(稀 释剂占胶粘剂的百分比为10%,或20°/。，或30%)中浸渍l,或2，或3min，将浸渍完成的 碳纤维布(层数为l,或2，或3，或4，或5，或6,或7层)粘贴到底层木材层板2的指接 榫3或木材缺陷4上，并用辊压平、涂匀，用夹具夹紧或采用冷压机冷压，经过养生之后得 到增强的木质复合材料成品。
权利要求
1、一种碳纤维增强木质复合材料，其特征在于利用碳纤维布(1)在木质复合材料的底部木材层板(2)针对其指接榫(3)或木材缺陷(4)对其进行局部增强。
2、 一种碳纤维增强木质复合材料的制备方法，其特征为木材层板(2)端头指接榫(3)的长度为10-35mm，端部施胶量为100-700g/m2，端压压力为4-8MPa,端压时间为l-8s，端压完成后养生时间为24h以上，平面施胶量为100-700g/m2，冷压的压力为l-5MPa，冷压时间为3-24h，稀释剂占胶粘剂的百分比为10-30%，碳纤维布(1)在胶粘剂中浸渍时间为l-3min。
3、 根据权利要求1所述的碳纤维增强木质复合材料，其特征在于纤维布(1)规格为100-160g/m2，长度为木质复合材料的木材层板(2)长度的30-70%，层数为1-7。
全文摘要
本发明公布了一种碳纤维增强木质复合材料及其制备方法，属于建筑结构板材制造领域。该碳纤维增强木质复合材料主要由木质复合材料和碳纤维布组成，通过在木质复合材料底部局部粘贴碳纤维布对其进行增强。其制备方法是通过备料加工、端部涂胶、端压、平面涂胶、冷压、后期处理等一系列过程实现木质复合材料的制备和碳纤维布的局部增强。本方法利用碳纤维对木质复合材料进行局部增强，既提高了木质复合材料的力学强度和抗蠕变性，又降低了木质复合材料性能的变异性，同时还避免了因大量使用碳纤维而引起的成本过高的问题。本发明生产工艺简单，操作方便，且适合大型工业生产。
文档编号B32B21/00GK101670599SQ200910072970
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者程芳超, 胡英成 申请人:东北林业大学