[發明專利]一種碳纖維增強耐高溫復合材料管及其制備方法

在審

• 申請號: 201810102055.1
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108215346A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 朱波;喬琨;張敏;劉玉蘭;周亮
• 申請（專利權）人: 山東中恒景新碳纖維科技發展有限公司
• 主分類號: B32B1/08
• 分類號: B32B1/08;B32B15/18;B32B5/02;B32B27/04;B32B27/08;B32B15/14;B32B27/12;B32B15/08;B32B9/00;D06M15/41;D06M15/39;D06M15/55;D06M101/40
• 代理公司: 北京恩赫律師事務所 11469
• 代理人: 趙文成

本發明公開了一種碳纖維增強耐高溫復合材料管及其制備方法，屬于復合材料管領域，由內到外依次包括不銹鋼內層、高溫隔熱復合材料層、軸向強度層和最外剛性層，其中：所述高溫隔熱復合材料層在不銹鋼內層表面采用碳纖維和陶瓷纖維混雜編織預制體結構浸漬改性樹脂復合而成；所述軸向強度層在高溫隔熱復合材料層外采用碳纖維與耐高溫樹脂復合而成，所述碳纖維采用軸向排布結構；所述最外剛性層采用二維編織結構的高模量碳纖維增強耐高溫樹脂浸漬復合而成。本發明自重較輕，且耐高溫，加工過程尺寸穩定性好。

技術領域

本發明涉及復合材料管技術領域，特別是指一種碳纖維增強耐高溫復合材料管及其制備方法。

背景技術

高溫環境下的結構材料是現代工業生產設備以及軍工設備或航空航天器中重要的承載部件，其中高溫環境下的高速氣流沖蝕和磨損是影響設備和部件壽命以及穩定性的主要情況，高溫氣相和固相沖蝕主要是小且松散的流動粒子沖擊材料表面產生破壞，例如航空發動機的粉塵和沙粒對發動機材料表面的沖蝕，高溫氣流物料對高溫管路的沖蝕，發電廠的微塵煤灰氣體對換熱器管道的沖蝕等。現代高溫耐熱材料不僅要求耐熱性，而且要求低密度、密封性以及高溫的綜合力學強度。傳統的材料采用特種金屬，自身的剛度和強度較差，生產成本高而且耐熱性較差。為了解決這一問題，新型的多種材質綜合運用的復合結構是解決這一問題的主要方法。

發明內容

本發明提供一種一種碳纖維增強耐高溫復合材料管及其制備方法，其自重較輕，且耐高溫，加工過程尺寸穩定性好。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：

一方面，本發明提供一種碳纖維增強耐高溫復合材料管，由內到外依次包括不銹鋼內層、高溫隔熱復合材料層、軸向強度層和最外剛性層，其中：

所述高溫隔熱復合材料層在不銹鋼內層表面采用碳纖維和陶瓷纖維混雜編織預制體結構浸漬改性樹脂復合而成；

所述軸向強度層在高溫隔熱復合材料層外采用碳纖維與耐高溫樹脂復合而成，所述碳纖維采用軸向排布結構；

所述最外剛性層采用二維編織結構的高模量碳纖維增強耐高溫樹脂浸漬復合而成。

進一步的，所述不銹鋼內層的厚度為2-5mm，所述高溫隔熱復合材料層的厚度為2-5mm，所述軸向強度層的厚度為4-5mm，所述最外剛性層的厚度為4-5mm。

另一方面，本發明還提供一種上述碳纖維增強耐高溫復合材料管的制備方法，包括：

步驟1：不銹鋼內層的制備：采用特種合金鋼制備不銹鋼內層，特種合金鋼為310S奧氏體鉻鎳不銹鋼、800N8800鎳鐵鉻合金或600N06600鎳鉻系鎳基合金；

步驟2：高溫隔熱復合材料層的制備：在步驟1制備的不銹鋼內層表面采用碳纖維和陶瓷纖維混雜編織高溫隔熱復合材料層預制體結構浸漬改性樹脂復合而成，采用改性樹脂在-0.06～-0.1MPa真空度浸漬高溫隔熱復合材料層預制體，固化一定時間成型；

步驟3：軸向強度層的制備：在步驟2得到的高溫隔熱復合材料層的表面采用碳纖維軸向排布結構在-0.06～-0.1MPa真空度下真空導入浸漬耐高溫樹脂，加熱固化一定時間成型；

步驟4：最外剛性層的制備：在步驟2得到的軸向強度層的表面采用高模量碳纖維二維編織結構，在-0.06～-0.1MPa真空度下真空導入浸漬耐高溫樹脂，熱固化成型。

進一步的，步驟2中，高溫隔熱復合材料層的碳纖維為T300、T700、T800、T1000或T1200；

陶瓷纖維為碳化硅纖維、氧化鋁纖維、碳化硼纖維或氮化硼纖維。

進一步的，步驟2中，預制體結構采用三維四向、三維五向、三維七向或2.5維結構。