[发明专利]一种复合碳纤维管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合碳纤维管及其制备方法，包括有相互可拆卸连接的第一碳纤维管和第二碳纤维管，第一碳纤维管的右侧设置有若干个呈环状排列的卡块，相邻卡块之间设置有卡槽，第二碳纤维管包括有从外向内依次设置的第三碳纤维层、第二钢丝网层和第四碳纤维层，第二碳纤维管的左端的外壁上设置有呈环状排列的凸起块，通过在碳纤维层中间添加一层钢丝网层，可以大幅提高整个管体的强度和韧性；安装时只需要将第二碳纤维管上的凸起块卡入到第一碳纤维管内的卡槽内，再旋转一定角度，使卡块对凸起块的位置进行限位，这样就可以实现两根碳纤维管的组合，安装拆卸更方便；采用本发明中公开的制备方法进行生产，制造成本更低，生产效率更高。

技术领域

本发明涉及化工新材料技术领域，尤其是涉及一种复合碳纤维管及其制备方法。

背景技术

碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，属典型的高新技术产品。已广泛应用于宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域。碳纤维管又称碳素纤维管，也称碳管，碳纤管，是采用碳纤维复合材料经加热固化拉挤(缠挠)而成。在制过程中，可以通过不同的模具生产出各种型材，如：不同规格的碳纤维圆管，不同规格的方管，不同规格的片材，以及其它型材。在制作过程中也可以进行表面包装美化等等，但是现有市场上的碳纤维管强度不够大，管与管之间安装起来也不是很方便，并且现有的碳纤维管工艺复杂，制造成本高，不能满足大规模生产的需求。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种结构简单、设计合理、强度高、安装拆卸方便、制造成本低和可以大规模产生的复合碳纤维管。

本发明公开了一种复合碳纤维管的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)制备聚丙烯腈纶纺丝液：将2000ml的丙烷和2000ml丙烯腈装入到反应釜内，再加入100ml的水溶液和200ml的油剂聚氧化乙烯，在500-600℃下反应120-180min,得到聚丙烯腈纶纺丝液；

(2)制备PAN原丝：将步骤(1)中得到的聚丙烯腈纶纺丝液加入到纺丝机上，以湿法纺丝的方式制得PAN原丝，并在常温下晾干；

(3)制造内芯模具：使用耐高温的氧化铝陶瓷制成内芯模具，长度一般在2-3米，并通过抛光机将内芯模具的表面打磨光滑；

(4)编织：将步骤(2)中得到的PAN原丝先在内芯模具上以纵横交错的方式进行编织，得到第一原丝层，厚度为1-5mm，之后使用不锈钢钢丝在第一原丝层的表面上编制钢丝网层，厚度为1-5mm，最后再次使用PAN原丝在钢丝网层的表面上编织第二原丝层，厚度为1-5mm；

(5)低温氧化：将步骤(4)中得到的内芯模具放置在烤炉内，控制温度在250-280℃下反应30-60min；

(6)高温碳化：将步骤(5)中得到的内芯模具放置在烤炉内，先控制温度在400-900℃下反应30-60min，进行低温碳化，之后将温度升至1000-1300℃下反应30-60min，进行高温碳化，这时候第一原丝层和第二原丝层就会高度碳化，与钢丝网层之间进行叠合，得到复合碳纤维管；

(7)回收成品：将步骤(6)中得到复合碳纤维管冷却至常温，再取出内芯模具，将复合碳纤维管的表面根据使用需求进行抛光处理。