[發(fā)明專利]一種高性能混雜纖維復(fù)合材料拉擠管及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910292887.9
• 申請(qǐng)日: 2019-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN110193960A
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙啟林;王小平;翟可為;曲全亮;高健崗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 趙啟林;南京經(jīng)略復(fù)合材料有限公司;曲全亮
• 主分類號(hào): B29C70/52
• 分類號(hào): B29C70/52;B29C70/54;B29C33/02;E01D19/00
• 代理公司: 南京中律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32341
• 代理人: 沈振濤

本發(fā)明提供了一種高性能混雜纖維復(fù)合材料拉擠管及制備方法，為空心管狀結(jié)構(gòu)，管外徑為100?108mm，壁厚為5?8mm；所述拉擠管由樹脂基體和增強(qiáng)纖維組成，樹脂基體為聚氨酯樹脂，增強(qiáng)纖維為碳纖維和玻璃纖維的混雜纖維，其中所述碳纖維直徑為5?7.5mm，玻璃纖維的直徑為碳纖維直徑的2.5?3.5倍；拉擠管中各組分體積占比為：27?44％碳纖維、40?49％玻璃纖維、15?35％聚氨酯，同時(shí)，在本發(fā)明中還改進(jìn)了注淋膠套系統(tǒng)，調(diào)整了注淋膠盒的錐度，保證樹脂比如聚氨酯能完全滲透到混雜纖維中；優(yōu)化了擠膠套、定型套的結(jié)構(gòu)和局部尺寸，最終獲得復(fù)合材料拉擠管為截面均勻、缺陷極少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及一種高性能混雜纖維復(fù)合材料拉擠管及制備方法。

背景技術(shù)

桁架式應(yīng)急橋梁的承載主體為桁架結(jié)構(gòu)，其利用桿或者管組成超靜定結(jié)構(gòu)傳遞荷載，桿件主要承受單向的拉壓力，是一種承載效率較高結(jié)構(gòu)形式，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急橋梁結(jié)構(gòu)的大跨度發(fā)展。纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度/比模量高、可設(shè)計(jì)性好、運(yùn)輸架設(shè)輕便和耐腐蝕等顯著優(yōu)點(diǎn)。

復(fù)合材料拉擠成型工藝生產(chǎn)效率高，所生產(chǎn)的復(fù)合材料型材質(zhì)量穩(wěn)定，型材中纖維沿縱向單向排布，縱向彈性模量和強(qiáng)度非常高，是制作符合材料拉壓桿的首選材料。目前，大多數(shù)拉擠工藝研究都是針對(duì)單一纖維復(fù)合材料展開的，單一纖維復(fù)合材料的拉擠工藝相對(duì)成熟。而混雜纖維復(fù)合材料在成本控制和力學(xué)性能設(shè)計(jì)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，在工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于其原材料配比的變化比單一纖維復(fù)合材料更為雜，對(duì)其拉擠工藝控制方法的研究還遠(yuǎn)不夠。

另一方面，由于纖維是復(fù)合材料的承載主體，如何保證樹脂和纖維均勻混合、協(xié)調(diào)受力，一直是該領(lǐng)域的工藝研究重點(diǎn)所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合材料拉擠成型管中混雜纖維配比、及如何保證樹脂和纖維均勻混合、協(xié)調(diào)受力的技術(shù)問題，進(jìn)行改進(jìn)，提供了一種高性能混雜纖維復(fù)合材料拉擠管，為空心管狀結(jié)構(gòu)，管外徑為100-108mm，壁厚為5-8mm；所述拉擠管由樹脂基體和增強(qiáng)纖維組成，樹脂基體為聚氨酯樹脂，增強(qiáng)纖維為碳纖維和玻璃纖維的混雜纖維，其中所述碳纖維直徑為5-7.5mm，玻璃纖維的直徑為碳纖維直徑的2.5-3.5倍；拉擠管中各組分的體積占比為：27-44％碳纖維、40-49％玻璃纖維、15-35％聚氨酯。

作為改進(jìn)，包括注淋膠套系統(tǒng)，所述注淋膠套系統(tǒng)設(shè)置有注淋膠盒、擠膠套、定型套；所述注淋膠盒頂部設(shè)置有注膠孔，注淋膠盒內(nèi)位于注膠孔的下方設(shè)置有芯模，在注淋膠盒內(nèi)部兩側(cè)各設(shè)有一擋板，擋板上設(shè)置有一排流膠孔；所述擠膠套通過延伸部與注淋膠盒一端連接，另一端通過延伸部與定型套連接。

作為改進(jìn)，還包括成型模具，成型模具連接在所述定型套的另一端；所述成型模具依次設(shè)置為冷卻區(qū)、加熱1區(qū)、加熱2區(qū)、加熱/冷卻3區(qū)。

作為改進(jìn)，所述注淋膠盒的錐度為15°～20°，長度為250-380mm；擠膠套長度為150-280mm；定型套長度為80-150mm。

同時(shí)，還提供了一種高性能混雜纖維復(fù)合材料拉擠管的制備方法，所述方法步驟為：

(一)混雜纖維排紗、定位

將體積占比為27-44％碳纖維、40-49％玻璃纖維混雜纖維經(jīng)過引導(dǎo)板排紗，進(jìn)入預(yù)成型模定位，進(jìn)入上述的注淋膠套系統(tǒng)；

(二)聚氨酯通過注淋膠套系統(tǒng)注射

混雜纖維先經(jīng)過注淋膠盒，將體積占比為15-35％聚氨酯通過注淋膠盒頂部的注膠孔注射到內(nèi)部步驟(一)中混雜纖維上；其中大部分聚氨酯是穿過與注膠孔上、下對(duì)應(yīng)的芯模直接進(jìn)入注淋膠盒中，還有一部分聚氨酯穿過設(shè)置在注淋膠盒內(nèi)部兩側(cè)擋板的流膠孔注射到所述纖維上，獲得初始復(fù)合材料；

初始復(fù)合材料依次進(jìn)入擠膠套結(jié)構(gòu)、定型套結(jié)構(gòu)中；

(三)成型模具