一种裸露的连续形变复合材料型材制造技术

本发明专利技术公开一种裸露的连续形变复合材料型材，其具有曲线空间形态并可盘绕，包括芯材，所述芯材材料包括连续纵向纤维和树脂，其中，所述连续纵向纤维的体积占比为所述芯材材料总体积的60%

【技术实现步骤摘要】
一种裸露的连续形变复合材料型材


[0001]本申请是申请号为202010710421.9、申请日为2020.07.22的中国专利技术专利《一种连续形变复合材料型材及其制备方法》的分案申请，本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种裸露的连续形变复合材料型材。

技术介绍

[0002]通过将多根长条的高强度纤维汇集成束，并使树脂浸渗于其中而制作的高强度纤维复合材料型材的拉伸强度高、伸缩性低、且轻量、且耐蚀性优异，因此，正在被广泛应用于桥梁、混凝土结构物、输电线等。
[0003]现有技术中，制备高强度纤维复合材料型材的工艺过程如下：先将连续的碳纤维等纤维材料绞合固定在一起，然后穿过基底材料环氧树脂浸胶槽充分浸渍，接着由挤压成型模拉出，拉出后的束状产品最后再经过固化室，让树脂在室内发生充分硬化，如中国专利CN101295564B公开的碳纤维复合绞线制造方法及设备、CN201933348U公开的纤维复合型绞合线缆。这些制作方法有一个共同的绕不开的难题：预浸料中的树脂在加热交联固化时，要依次经历低粘度粘流态、凝胶态和玻璃态，预浸料表面紧密缠绕的丝带，并不能阻止其绞合成缆或加热时发生严重变形，导致树脂的渗出，且因保压不足而在固化反应时产生气泡；此外，树脂渗透将导致线材发生粘连固化，绞合结构将失去本应具备的卷绕特性，抗折损能力差。
[0004]为了提高线材抗折损能力，CN105304189A利用拉挤技术制作直径1.7
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4.0mm复合线材，利用纵包焊管技术对线材铠装厚0.1
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0.2mm的不锈钢，再将多根有不锈钢铠装的线材绞合而成，这种结构的承力型材解决了易弯曲和抗折损的矛盾，但是绞合成线缆过程中型材是由直线形态强行弹性变形为螺旋线的，因为带有铠装层的型材的制作是利用复合材料连续拉挤技术而成，由于浸渍了树脂的连续纤维材料必须在腔模中固化，而固化过程中这些浸渍了树脂的连续纤维材料会与其所处的腔模之间进行相对的运动，如果在它们相对运动的过程中对腔模的截面形状、大小或腔模的空间形态进行变形，必将导致所述相对运动不畅乃至停止，且工艺上无法控制上述低粘度粘流态、凝胶态或玻璃态的树脂的固化过程，所以不能实现连续形变复合材料型材的制备。
[0005]另一方面，由于现有技术中连续纤维复合材料型材制备方法中，通常被称为预浸料的浸渍了树脂的连续纤维材料，在被拉入挤压成型模时，多余的一部分树脂仅仅为挤压成型模模口边缘或前置的滤胶装置被动过滤，故固化成型的型材中树脂的体积占比往往超过了实际产品性能所需，即降低了给定截面积条件下复合材料型材的强度和卷绕特性等关键性能指标，又增加了产品的成本和重量。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种裸露的连续形变复合材料型材，利用该制备方法，可以连续制备连续形变复合材料型材，而连续形变复合材料型材的可得性可以保障需
要综合各方面性能要求的复合材料价值工程设计所需。
[0007]本专利技术的技术方案是，一种连续形变复合材料型材的制备方法，包括依次进行的以下步骤：S1.用树脂浸渍连续纵向纤维得到预浸料，将金属连续焊接或挤包得到管坯。预浸料的制备和管坯的制备可以同时或不同时执行。
[0008]S2.将所述预浸料连续带入所述管坯，得到待变型材料，在该步骤中，预浸料可以塞满或不塞满管坯的入口，在塞满的情形下，预浸料中部分多余的树脂被排挤掉。在不塞满的情形下，预浸料中部分多余的树脂被留在管坯中或以垂流的形式流出管坯，无论怎样，该步骤可以初步控制连续纵向纤维和树脂的体积比关系。
[0009]S3.同步驱动待变形材料的预浸料及管坯，通过拉拔或辊压工艺改变所述管坯截面或/并通过模具作用变形所述管坯空间形态，得到连续的相同或不同空间形态的待成型材料，在该步骤中，管坯截面（指与连续纵向纤维所述的纵向相垂直的横截面）的大小、形状都可以被改变，其中形状可以被制成圆形或椭圆形或葫芦形或多边形，其中多边形可以是等边多边形，也可以是不等边多边形，可以是凸多边形，也可以是凹多边形，在该步骤中，管坯的空间形态，既可以是直线型的，也可以被改造成二维平面曲线型的如平面波浪型，或三维空间曲线型的如螺旋线型，而且，因为预浸料和管坯被同步驱动，故所述待成型材料的截面和/或空间形态可以在不同的段落进行不同的变形处理，形成整体是连续的，但不同截面形状或面积不同，不同段落空间形态不同的状态，值得说明的是，管坯经一次或多次辊压或拉拔，成型为设计截面和空间形态的型管，其管径被减缩，因预浸料中多余树脂被一次或多次排挤掉，其内连续纵向纤维体积占比得到提高和进一步的控制。
[0010]S4.加热所述待成型材料，得到连续的相同或不同空间形态的所述连续形变复合材料型材，包括所述预浸料经交联固化形成的芯材和所述管坯经变形形成的铠装层，该步骤即可以在S3.步骤结束时在同一个场地立即执行，也可以经设计间隔一段时间在同一个场地或其他场地执行，最终构成型材铠装层的金属管，在该步骤中是作为预浸料固化成型所需的腔模而存在的，所述腔模的功能，同时包含了限制预浸料交联固化过程中产生气泡及排除气泡和精确排挤多余树脂的作用。
[0011]优选地，还包括步骤S5，拆解所述铠装层，得到裸露的芯材。通过适当温度的控制和金属材料成分的选择，可以使用在线的刀具等装备将所述铠装层从所述芯材外表面剥除，该芯材实际上也是一种连续形变复合材料型材，只是在本专利技术中，为了说明得更清楚，所谓连续形变复合材料型材首先是指包含了金属铠装层的线性的连续复核材料，无论是否包含金属铠装层，这些复合材料型材都可以被卷绕成盘，以便包装、存储、运输、安装和使用。
[0012]需要说明的是，本专利技术所述的“连续”，旨在强调上述方法适用于制备理论上可以无限延伸的复合材料型材，因此区别于使用相对于所述预浸料运动的固定腔模制备长条形复合材料型材的制备方法。本专利技术所述的“形变”，旨在强调上述方法不仅适用于制备现有技术已能制备的所有截面形状和尺寸相同的直线型连续复合材料型材，也适用于制备各部截面和/或空间形态不同的连续复核材料型材，而不限定其仅仅适用于制备各部截面和/或空间形态不同的连续复核材料型材。本专利技术所述的“型材”，旨在强调上述方法适用于制备包括线缆在内的各种具有固定截面特征的连续复合材料，不管其包不包含金属铠装层。
[0013]优选地，还包括步骤S6将所述被拆除的铠装层回用为S1焊接或挤包所需的金属。通过这样的回用，可以进一步提升连续形变复合材料型材制备工艺的节能性、环保性和简便性。
[0014]优选地，所述预浸料带入所述管坯内部的线速度与所述金属焊接或挤包成型管坯的线速度相等，以保证预浸料自进入管坯开始与管坯保持相对静止。
[0015]优选地，步骤S3中所述待成型材料的截面形状包括圆形、椭圆形、葫芦形、多边形中的一种或几种，所述待成型材料的空间形态包括直线型、二维平面曲线型、三维空间曲线型中的一种或几种。
[0016]优选地，所述待成型材料中连续纵向纤维的体积占比为预浸料总体积的60%
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80%。进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种裸露的连续形变复合材料型材，其特征在于，其具有曲线空间形态并可盘绕，包括芯材，所述芯材材料包括连续纵向纤维和树脂，其中，所述连续纵向纤维的体积占比为所述芯材材料总体积的60%
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80%，所述曲线空间形态包括二维平面曲线型、三维空间曲线型中的一种或两种，其截面形状包括圆形、椭圆形、葫芦形、多边形中的一种或几种，不同位置的截面...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝伟，仝娜，徐发春，龚玉洁，宋宁宁，包慧，茆顺壮，李涛，刘学东，
申请(专利权)人：江苏易鼎复合技术有限公司，
类型：发明
国别省市：