[实用新型]一种热塑性复合材料线(棒)材

说明书

本实用新型提供了一种热塑性复合材料线(棒)材，属于热塑性复合材料线材或棒材领域，该结构包括如下两个部分：热塑性混杂纤维增强芯部和热塑性混杂纤维缠绕表面层，其中热塑性混杂纤维增强芯部采用的增强纤维以高模量碳纤维为主体混杂高韧性纤维构成，采用拉挤成型工艺以热熔法在单向拉挤纤维的连续走纱过程中加热渗入特定热塑性树脂构成复合芯材；在芯材成型完成之后，在外部采用螺旋缠绕工艺将混杂纤维缠绕在芯材表面，缠绕所用纤维以高强度碳纤维为主体的混杂高韧性纤维构成。该复合层状热塑性复合材料棒材或杆材可在表面进行螺纹二次机加工，适用于一些具有螺纹结构的复合材料棒材或杆材的应用。

技术领域

本实用新型属于一种热塑性复合材料线材或棒材，特别涉及一种具有拉挤纤维结构和缠绕纤维结构的热塑性复合材料线材或棒材。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着复合材料二次回收利用的发展越来越广泛，热塑性复合材料具有日益广泛的应用前景，各种连续纤维增强热塑性树脂基复合材料不断研发生产，其中拉挤成型工艺简单、生产效率高，可适用于连续纤维与热塑性树脂的复合棒材或杆材的生产。热塑性拉挤纤维复合材料主要应用在油田、工业等领域的棒状和杆状材料。随着复合材料杆材或棒材加工部件的性能不断升级，对于热塑性复合材料棒材和杆材的二次加工成为主要复合材料的加工趋势，而其中的杆材或棒材的螺纹加工成为其中的主要加工方式，但发明人发现：对于拉挤成型的纤维复合材料，由于纤维的力学性能各向异性，在轴向的拉伸强度大、而在径向的拉伸强度较为薄弱，所以在拉挤成型的棒材或杆材的螺纹加工过程中，容易造成纤维径向的损伤。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种热塑性复合材料的棒材或杆材的结构，该结构包括如下两个部分：热塑性混杂纤维增强芯部和热塑性混杂纤维缠绕表面层，其中热塑性混杂纤维增强芯部采用的增强纤维以高模量碳纤维为主体混杂高韧性纤维构成，采用拉挤成型工艺以热熔法在单向拉挤纤维的连续走纱过程中加热渗入特定热塑性树脂构成复合芯材；在芯材成型完成之后，在外部采用螺旋缠绕工艺将混杂纤维缠绕在芯材表面，缠绕所用纤维以高强度碳纤维为主体的混杂高韧性纤维构成。该复合层状热塑性复合材料棒材或杆材可在表面进行螺纹二次机加工，适用于一些具有螺纹结构的复合材料棒材或杆材的应用。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的第一个方面，提供了一种热塑性复合材料线/棒材，包括:热塑性混杂纤维增强芯部和热塑性混杂纤维缠绕表面层；所述热塑性混杂纤维缠绕表面层缠绕在热塑性混杂纤维增强芯部表面。

为了提高热塑性复合材料的棒材或杆材的二次螺纹加工性能，需要进一步对于拉挤成型热塑性复合材料的纤维增强结构进行强化处理，在拉挤成型的基础上，通过螺旋缠绕工艺形成拉挤成型纤维增强和螺旋缠绕成型纤维增强的二次复合结构热塑性复合材料线材或棒材，通过螺旋缠绕提高径向复合材料的抗破坏特性，从而提高棒状或杆状复合材料螺纹加工能力。

本实用新型的第二个方面，提供了一种热塑性复合材料线/棒材的制备方法，包括：

采用高模量碳纤维、高韧性纤维进行混杂；

采用单向拉挤工艺排布纤维，形成单向拉挤混杂纤维；

加热加压熔融方式将热塑性树脂熔体渗入单向拉挤混杂纤维内部，成型，得到热塑性混杂纤维增强芯；

采用高强度碳纤维和高韧性纤维混杂；

将混杂纤维二维缠绕在所述热塑性混杂纤维增强芯表面；

浸渍热塑性热熔树脂水性乳液，干燥，形成热塑性混杂纤维缠绕表面层，即得。

本实用新型的制备方法简单、力学性能优异、实用性强，易于推广。