[发明专利]一种基于层级特性的超轻仿生复合材料管的制备方法

权利要求书

1.一种基于层级特性的超轻仿生复合材料管的制备方法，其特征在于，采用多级合金管件、纤维和树脂按以下步骤制备：

一、合金管件的表面清洗：

对多级合金管件的表面进行清洗，得到清洗后的多级合金管件；

二、制备纤维与合金管复合预制件：

①、铺胶：

按照多级合金管件的外表面尺寸分别剪裁环氧树脂胶膜，揭掉剪裁后的环氧树脂胶膜的一层防粘隔离纸，将剪裁后的环氧树脂胶膜分别粘贴于清洗后的多级合金管件的外表面，再揭掉环氧树脂胶膜的另一层防粘隔离纸；

②、缠绕纤维、固化：

将纤维分别缠绕在多级合金管件外表面的环氧树脂胶膜上，再通过树脂对多级合金管件外表面的纤维浸胶处理，再固化，得到多级复合材料管；

步骤二②中所述纤维缠绕方向为单向缠绕，缠绕角度为纤维与合金管件轴向所呈角度，缠绕角度为0°～+90°或0°～﹣90°；

三、多级结构的装配：

按照直径的大小将多级复合材料管进行分级，直径最大的复合材料管为高级管件，直径小于高级管件的复合材料管为低级管件；将多个低级管件插入高级管件中，得到松散的装配体；利用拉拔设备将松散的装配体拉紧，使管件之间紧密接触；

四、填充泡沫树脂：

利用挡板将低级管件管口封闭，再将泡沫树脂灌入到管件之间的空隙中，发泡固化成型，再切除管件管口处多余的泡沫树脂，得到基于层级特性的超轻仿生复合材料管。

2.根据权利要求1所述的一种基于层级特性的超轻仿生复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤一中所述对多级合金管件的表面进行清洗是按以下步骤完成的：

①、首先使用砂纸对多级合金管件进行打磨，去除多级合金管件表面的污垢；然后使用丙酮或无水乙醇对打磨后的多级合金管件清洗1次～3次，再将多级合金管件浸入到碱水或酸中5min～10min，最后使用清水冲洗去除多级合金管件表面的碱水或酸；

步骤①中所述碱水为浓度为20g/L～40g/L的氢氧化钠溶液；

步骤①中所述酸为浓度为50g/L的盐酸；

②、以清水为清洗剂，利用超声波清洗机对多级合金管件超声清洗30min～60min，再将多级合金管件浸入无水乙醇中30min～60min，最后取出；

③、用洁净的压缩空气对多级合金管件进行吹干，得到清洗后的多级合金管件。

3.根据权利要求1所述的一种基于层级特性的超轻仿生复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤二②中通过树脂对多级合金管件外表面的纤维浸胶处理是按以下步骤完成的：将缠绕纤维的多级合金管件浸入到装有树脂的树脂槽中，转动缠绕纤维的多级合金管件，使树脂完全浸渗于纤维之间，再通过压实辊、刮板去除多余的树脂，完成浸胶处理，得到浸胶处理后的多级合金管件。

4.根据权利要求1所述的一种基于层级特性的超轻仿生复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤二②中所述固化条件为：首先在压力为0.30±0.02MPa和温度为70℃～230℃的条件下固化0.5h～1h，再在压力为0.30±0.02MPa和温度为170℃～250℃的条件下固化0.5h～2h，再自然冷却，完成固化，得到多级复合材料管。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于层级特性的超轻仿生复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤四中所述发泡固化成型条件为：首先在150℃～200℃下固化3h～4h，然后在1.5h～2h内将温度降至70℃～80℃，再在70℃～80℃下保持30min～45min，最后取出，完成发泡固化成型。