[发明专利]一种高抗扭的碳纤维编织拉挤复合材料管及其制备方法

说明书

本发明提供一种高抗扭的碳纤维编织拉挤复合材料管，所述的复合材料管由三层编织层和两层纵向层组成，由内向外依次为内编织层、内纵向层、中间编织层、外纵向层、外编织层。本发明提供的高抗扭的碳纤维编织拉挤复合材料管，通过五层结构的设置以及高强碳纤维和高模碳纤维的设计，在保证轴向刚度的同时，提高了环向的强度，满足高扭转载荷的使用要求。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种高抗扭的碳纤维编织拉挤复合材料管及其制备方法。

背景技术

复合材料管件大多以拉挤成型和缠绕成型，拉挤工艺制备的管件纤维主要以轴向分布，在环向上缺少纤维，因此抗扭性能差。缠绕成型的复合材料管件虽然能通过铺层设计改善抗扭性能，但是由于缠绕角度限制，轴向刚度不高，同时易分层破坏。复合材料管件作为承力结构使用时，尤其在复杂受力条件下，要求复合材料管件同时具有优良的轴向刚度和环向的强度。因此，如何兼顾复合材料管件的轴、环向刚度和强度以满足高扭转载荷下的使用要求是目前复合材料管的难点问题。

中国专利CN106182817A公开了一种拉挤缠绕复合材料制备方法，制备的管件只包含纵向芯层和与芯层成90°的缠绕外层，轴、环向强度和刚度较小，同时易分层破坏。中国专利CN206830980U公开了一种玻璃钢编织缠绕拉挤管，所述管体为提高管的纵向强度，设置了四层结构层，引入一层缠绕层对管体的强度、刚度改善不足，增加了成型难度，同时管的抗扭转性能不突出。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种高抗扭的碳纤维编织拉挤复合材料管及其制备方法，该复合材料管具有优良的轴向刚度和环向的强度，抗扭转性能优良。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高抗扭的碳纤维编织拉挤复合材料管，所述的复合材料管由三层编织层和两层纵向层组成，由内向外依次为内编织层、内纵向层、中间编织层、外纵向层、外编织层。

上述方案中，所述的复合材料管内径在50mm～200mm之间。

上述方案中，所述的复合材料管的壁厚为内径的1/20～1/10。

上述方案中，所述的各编织层厚度相等，单层编织层厚度占壁厚的1/20～1/15。

上述方案中，所述的各编织层的编织角在40°～60°之间。

上述方案中，所述的编织层纤维为T700碳纤维；纵向层纤维为M40J碳纤维。

所述的高抗扭的碳纤维编织拉挤复合材料管的制备方法，包括以下步骤：

采用编织工艺在芯模上制备内编织层，同时引入纵向纤维，在内编织层表面形成内纵向层；

内编织层和内纵向层浸胶，入模预成型；

在预成型体上再次采用编织工艺制备中间编织层，同时引入纵向纤维形成外纵向层；

在外纵向层再编织一层，制备外编织层，浸胶，入模固化，定长切割。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：本发明提供的高抗扭的碳纤维编织拉挤复合材料管，通过五层结构的设置以及高强碳纤维和高模碳纤维的设计，在保证轴向刚度的同时，提高了环向的强度，满足高扭转载荷的使用要求。

附图说明

图1为是本发明实施例提供的一种高抗扭的碳纤维编织拉挤复合材料管的整体结构示意图；

图2是图1中碳纤维编织拉挤复合材料管的横截面结构示意图；

图中：1、内编织层；2、内纵向层；3、中间编织层；4、外纵向层；5、外编织层。

具体实施方式