[發(fā)明專利]一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

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• 申請日: 2022-12-28
• 公開（公告）號: CN116082794A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于國財;李汶東;李子寒;張潤博;靳洋;吳林志
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08J5/24;C08K7/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 李紅媛

1.一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)，其特征在于它是由碳纖維圓管、端帽和環(huán)氧樹脂膠粘劑組成；所述的碳纖維圓管是由第一碳纖維圓管和第二碳纖維圓管組成；所述的第一碳纖維圓管的外徑大于第二碳纖維圓管，第一碳纖維圓管呈“品”字型設(shè)置，且第二碳纖維圓管置于相鄰的第一碳纖維圓管之間的間隙處；所述的端帽分別與第一碳纖維圓管和第二碳纖維圓管的兩端封裝；所述的環(huán)氧樹脂膠粘劑置于碳纖維圓管的間隙處；所述的第一碳纖維圓管和第二碳纖維圓管內(nèi)徑均為4-80mm，壁厚均為0.24-2mm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一碳纖維圓管與第二碳纖維圓管的外徑比為1：0.1～0.2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)，其特征在于所述端帽的外徑分別與第一碳纖維圓管和第二碳纖維圓管的外徑一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的環(huán)氧樹脂為常溫狀態(tài)下粘度小于200MPa·s、壓縮強度大于70MPa且固化溫度小于300℃的樹脂。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的環(huán)氧樹脂為ERL-4221、BCC-Resins-EB6200、KH9533或KH6401。

6.制備權(quán)利要求1所述的一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于是按照以下內(nèi)容進行：

將碳纖維預(yù)浸料通過卷管機按照預(yù)浸料交錯90/0鋪層卷制成第一碳纖維圓管和第二碳纖維圓管，將第一碳纖維圓管和第二碳纖維圓管分別與端帽進行封裝，將封裝后的第一碳纖維圓管呈“品”字型排列方式堆疊，并將第二碳纖維圓管置于相鄰第一碳纖維圓管的間隙內(nèi)，將堆疊后的第一碳纖維圓管和第二碳纖維圓管置于模具內(nèi)，然后將環(huán)氧樹脂、固化劑和促進劑混合后，置于模具中直至將碳纖維管完全浸沒，然后將模具置于真空容器中，排出環(huán)氧樹脂中的氣泡，最后加熱固化，脫模后，即得所述的耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述的模具置于真空度為0.05-0.1Mpa的真空容器中。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述的環(huán)氧樹脂、固化劑和促進劑混合后，置于模具中直至將碳纖維管完全浸沒，然后將模具置于真空容器中，抽真空至0.05-0.1MPa，保持10-30min。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述的第一碳纖維圓管和第二碳纖維圓管通過卷管機卷至成圓管后，在溫度為130℃、0.3MPa的條件下固化2h制成第一碳纖維圓管和第二碳纖維圓管。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐水壓的多級碳纖維圓管復(fù)合材料浮力材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述的加熱固化條件為25-100℃，保溫1-48h；再通過后固化階段為30-150℃，保溫1-24h，再將溫度升至50-200℃，保溫1-24h，最后自然冷卻至室溫。