[发明专利]碳纤维复合材料管制造工艺及碳纤维复合材料管及其遮光反应机

说明书

本发明涉及一种碳纤维复合材料管制造工艺，其主要包括以下具体步骤：(a)制作光固树脂；(b)通过制作混有光固树脂的光敏胶液；(c)通过光敏胶液及碳纤维丝制得湿润纤维丝；(d)通过湿润纤维丝及管状模具制得内螺纹；(e)将聚酯毡浸泡和光敏胶液，制得湿润毡片；(f)将光敏胶液以及湿润毡片卷绕在模具管身部；(g)将连续碳纤维及湿润毡片卷在管状模具上进行固化，制得成品管。采用上述碳纤维复合材料管制造工艺制造而成的碳纤维复合材料管的管体采用聚酯毡形成的内衬层，具有良好的密封性；并采用连续碳纤维往返铺设的结构层，相比碳纤维布铺设成型的结构层，具有更高的强度。

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料应用技术领域，具体涉及一种碳纤维复合材料管制造工艺及碳纤维复合材料管。

背景技术

碳纤维材料已经被应用于社会各个领域，尤其是碳纤维材料制成的管材，其具有结实耐用、弹性好、韧性佳的特点，普遍应用于钓鱼竿、摄影器材等领域。但是在高压腐蚀性流体输送领域还没有展开工程化的应用。高压玻璃纤维管线管，因为具有耐腐蚀、内壁光滑、重量轻、比塑料管耐压高等特点，已广泛应用于腐蚀性的压力流体输送领域。但是，高压玻璃纤维管线管的输送压力，与钢管相比还有较大差距。很多高压的腐蚀性流体输送领域，仍只能使用钢管，每年因腐蚀造成的损失严重。相对于高压玻璃纤维管线管，碳纤维管所能承受的压力更高。在这种管内液体高压条件下，要求碳纤维管具有高轴环强度的同时，还需具备更好的密封性能，避免液体渗漏，但是，由于碳丝浸润剂附着的难度大，在缠绕成型工艺中，其浸润性反而不如玻璃纤维，导致制品微观存在更多孔隙，密封性不佳。这一问题制约了碳纤维管在高压腐蚀性流体输送领域的应用。

中国专利CN103499013A公开了一种碳纤维复合材料高压气瓶，这种气瓶采用了金属内胆，以保证内表的气密性，从而避免了碳纤维复合材料的微观孔隙缺点。但是，金属内衬易发生电化学腐蚀，不适用于高压腐蚀性流体领域；中国专利CN201866511U公开了一种碳纤维管，其结构由内向外包括至少8层碳纤维层，其碳纤维丝束走向分别设置水平、垂直、左右倾斜25度角。但是，仅有管体部分的铺层说明，该碳纤维管不具备连接特性，因此无论市场上的产品，还是已公开的专利，均未涉及高压腐蚀性流体输送领域用碳纤维管或其制造工艺。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种碳纤维复合材料管制造工艺及碳纤维复合材料管，所述制造工艺制成的碳纤维复合材料管适用于输送高压腐蚀性流体，所述碳纤维复合材料管具有耐高压、耐腐蚀、密封性能好的特点。

为了实现上述目的，本碳纤维复合材料管制造工艺采用碳纤维增强湿法缠绕内固化成型工艺，所述的碳纤维湿法缠绕内固化成型工艺，具体步骤如下：

(a)将不饱和脂肪酸、六羟甲基三聚氰胺、二环己基碳二亚胺和二甲氨基吡啶溶于二氯甲烷，在室温下反应一天，然后加热至回流反应一天，过滤、浓缩滤液，获得光固树脂；

(b)将陶瓷微珠、光固树脂、气相二氧化硅、硅微粉按照25：100：27：90的重量比例通过免光反应机进行添加，混合、搅拌均匀，制成光敏胶液；

(c)将碳纤维丝浸泡在光敏胶液中，获得湿润纤维丝；

(d)将湿润纤维丝缠绕在管状模具的螺纹段上，并填满螺纹间隙后，通过套管固化机进行固化制得内螺纹；

(e)将聚酯毡浸泡在光敏胶液，获得湿润毡片；

(f)将光敏胶液喷涂在管状模具上，同时将湿润毡片卷绕在模具管身部；

(g)将连续碳纤维通过四轴缠绕机的浸胶槽后，在管状模具外的湿润毡片外部进行往复缠绕，铺设角度为30度～60度，铺设到预设的厚度后，通过套管固化机进行固化制得成品管。