一种碳纤维增强耐高温复合材料管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种碳纤维增强耐高温复合材料管，属于复合材料管领域，由内到外依次包括不锈钢内层、高温隔热复合材料层、轴向强度层和最外刚性层，其中：所述高温隔热复合材料层在不锈钢内层表面采用碳纤维和陶瓷纤维混杂编织预制体结构浸渍改性树脂复合而成；所述轴向强度层在高温隔热复合材料层外采用碳纤维与耐高温树脂复合而成，所述碳纤维采用轴向排布结构；所述最外刚性层采用二维编织结构的高模量碳纤维增强耐高温树脂浸渍复合而成。本实用新型专利技术自重较轻，且耐高温，加工过程尺寸稳定性好。

A Carbon Fiber Reinforced High Temperature Resistant Composite Pipe

The utility model discloses a carbon fiber reinforced high temperature resistant composite pipe, belonging to the field of composite pipe, which comprises stainless steel inner layer, high temperature insulation composite layer, axial strength layer and outer rigid layer from inside to outside. The high temperature insulation composite layer adopts carbon fiber and ceramic fiber hybrid braided prefabricated structure impregnated modified tree on the inner surface of stainless steel. The axial strength layer is composed of carbon fiber and high temperature resistant resin outside the high temperature insulation composite layer, the carbon fiber adopts the axial arrangement structure, and the outermost rigid layer is composed of two-dimensional braided high modulus carbon fiber reinforced high temperature resistant resin impregnated composite. The utility model has the advantages of light self-weight, high temperature resistance and good dimensional stability in processing.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维增强耐高温复合材料管
本技术涉及复合材料管
，特别是指一种碳纤维增强耐高温复合材料管。
技术介绍
高温环境下的结构材料是现代工业生产设备以及军工设备或航空航天器中重要的承载部件，其中高温环境下的高速气流冲蚀和磨损是影响设备和部件寿命以及稳定性的主要情况，高温气相和固相冲蚀主要是小且松散的流动粒子冲击材料表面产生破坏，例如航空发动机的粉尘和沙粒对发动机材料表面的冲蚀，高温气流物料对高温管路的冲蚀，发电厂的微尘煤灰气体对换热器管道的冲蚀等。现代高温耐热材料不仅要求耐热性，而且要求低密度、密封性以及高温的综合力学强度。传统的材料采用特种金属，自身的刚度和强度较差，生产成本高而且耐热性较差。为了解决这一问题，新型的多种材质综合运用的复合结构是解决这一问题的主要方法。
技术实现思路
本技术提供一种一种碳纤维增强耐高温复合材料管，其自重较轻，且耐高温，加工过程尺寸稳定性好。为解决上述技术问题，本技术提供技术方案如下：本技术提供一种碳纤维增强耐高温复合材料管，由内到外依次包括不锈钢内层、高温隔热复合材料层、轴向强度层和最外刚性层，其中：所述高温隔热复合材料层在不锈钢内层表面采用碳纤维和陶瓷纤维混杂编织预制体结构浸渍改性树脂复合而成；所述轴向强度层在高温隔热复合材料层外采用碳纤维与耐高温树脂复合而成，所述碳纤维采用轴向排布结构；所述最外刚性层采用二维编织结构的高模量碳纤维增强耐高温树脂浸渍复合而成。进一步的，所述不锈钢内层的厚度为2-5mm，所述高温隔热复合材料层的厚度为2-5mm，所述轴向强度层的厚度为4-5mm，所述最外刚性层的厚度为4-5mm。进一步的，所述不锈钢内层的合金钢为310S奥氏体铬镍不锈钢、800N8800镍铁铬合金或600N06600镍铬系镍基合金。进一步的，所述高温隔热复合材料层的碳纤维为T300、T700、T800、T1000或T1200；陶瓷纤维为碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维或氮化硼纤维。进一步的，所述高温隔热复合材料层的预制体结构采用三维四向、三维五向或三维七向结构。进一步的，所述高温隔热复合材料层的改性树脂为酚醛树脂、呋喃树脂或环氧树脂；改性树脂中通过添加隔热石英或氧化铝陶瓷空心球进行隔热改性，空心球的比例为5-20％。进一步的，所述空心球为混级球或分级球，所述混级球的粒径为0.2-5mm，所述分级球的粒径分别为0.2-1mm、1-2mm、2-3mm、3-5mm。进一步的，所述轴向强度层中碳纤维为T300、T700、T800、T1000或T1200，耐高温树脂为酚醛树脂、呋喃树脂或环氧树脂。进一步的，高模量碳纤维为M35J、M40J、M45J、M55J或M60J，耐高温树脂为酚醛树脂、呋喃树脂或环氧树脂。本技术具有以下有益效果：本技术的碳纤维增强耐高温复合材料管，由内到外依次包括不锈钢内层、高温隔热复合材料层、轴向强度层和最外刚性层，本技术由多层多材质层状结构、多种碳纤维排布组合而成，高温隔热复合材料层在不锈钢内层表面采用碳纤维和陶瓷纤维混杂编织预制体结构浸渍改性树脂复合而成，具有较好的耐高温性和隔热性；轴向强度层和最外刚性层中均通过耐高温树脂浸渍而成，加工过程尺寸稳定，四层结构有机组合，有效综合了材料的强度和刚度，解决了金属材质的高温刚性不足，加工过程尺寸不稳定的问题，同时自重较轻。附图说明图1为本技术的碳纤维增强耐高温复合材料管的整体结构示意图，其中，1-不锈钢内层，2-高温隔热复合材料层，3-轴向强度层，4-最外刚性层。具体实施方式为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。一方面，本技术提供一种碳纤维增强耐高温复合材料管，如图1所示，由内到外依次包括不锈钢内层1、高温隔热复合材料层2、轴向强度层3和最外刚性层4，其中：高温隔热复合材料层2在不锈钢内层1表面采用碳纤维和陶瓷纤维混杂编织预制体结构浸渍改性树脂复合而成；轴向强度层3在高温隔热复合材料层外采用碳纤维与耐高温树脂复合而成，碳纤维采用轴向排布结构；最外刚性层4采用二维编织结构的高模量碳纤维增强耐高温树脂浸渍复合而成。本技术的碳纤维增强耐高温复合材料管，由内到外依次包括不锈钢内层、高温隔热复合材料层、轴向强度层和最外刚性层，本技术由多层多材质层状结构、多种碳纤维排布组合而成，高温隔热复合材料层在不锈钢内层表面采用碳纤维和陶瓷纤维混杂编织预制体结构浸渍改性树脂复合而成，具有较好的耐高温性和隔热性；轴向强度层和最外刚性层中均通过耐高温树脂浸渍而成，加工过程尺寸稳定，四层结构有机组合，有效综合了材料的强度和刚度，解决了金属材质的高温刚性不足，加工过程尺寸不稳定的问题，同时自重较轻。进一步的，不锈钢内层1的厚度为2-5mm，高温隔热复合材料层2的厚度为2-5mm，轴向强度层3的厚度为4-5mm，最外刚性层4的厚度为4-5mm，其各层厚度也可以根据产品要求灵活调整，并不限于上述尺寸范围。进一步的，不锈钢内层1的合金钢为310S奥氏体铬镍不锈钢、800N8800镍铁铬合金或600N06600镍铬系镍基合金。优选的，高温隔热复合材料层2的碳纤维为T300、T700、T800、T1000或T1200；陶瓷纤维为碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维或氮化硼纤维。优选的，高温隔热复合材料层2的预制体结构采用三维四向、三维五向或三维七向结构。在本技术中，高温隔热复合材料层的改性树脂为酚醛树脂、呋喃树脂或环氧树脂；改性树脂中通过添加隔热石英或氧化铝陶瓷空心球进行隔热改性，空心球的比例为5-20％；其空心球为混级球或分级球，所述混级球的粒径为0.2-5mm，所述分级球的粒径分别为0.2-1mm、1-2mm、2-3mm、3-5mm。作为本技术的一种改进，轴向强度层中碳纤维为T300、T700、T800、T1000或T1200，耐高温树脂为酚醛树脂、呋喃树脂或环氧树脂。优选的，高模量碳纤维为M35J、M40J、M45J、M55J或M60J，耐高温树脂为酚醛树脂、呋喃树脂或环氧树脂。下面结合具体实施例进行进一步说明本技术的结构，但所列过程和数据并不意味着对本技术范围的限制。实施例1：一种耐高温多层多材质层状结构碳纤维复合材料管，包括：不锈钢内层、高温隔热复合材料层、轴向强度层和最外刚性层；采用310S奥氏体铬镍不锈钢制备厚度5mm的不锈钢内层；在不锈钢内层表面采用T300碳纤维混杂碳化硅纤维，混杂比例为1:1，采用三维四向制备高温隔热复合材料层预制体，采用添加比在5％的粒径为0.2mm的混级石英陶瓷空心球改性酚醛树脂在-0.06MPa范围真空度浸渍高温隔热复合材料层预制体，在120℃热固化，固化时间为1小时制备厚度2mm的高温隔热复合材料层；在高温隔热复合材料层表面选用T800碳纤维轴向排布结构在-0.1MPa真空度下真空导入浸渍酚醛树脂，在150℃热固化，固化时间为2小时制备厚度4mm的轴向强度层；在轴向强度层表面采用M35J高模量碳纤维的平纹编织结构，在-0.1MPa真空度下真空导入浸渍呋喃树脂，在150℃热固化，固化时间为4小时制备厚度4mm的表面刚性层。实施例2：一种耐高温多层多材质层状结构碳纤维复合材料管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维增强耐高温复合材料管，其特征在于，由内到外依次包括不锈钢内层、高温隔热复合材料层、轴向强度层和最外刚性层，其中：所述高温隔热复合材料层在不锈钢内层表面采用碳纤维和陶瓷纤维混杂编织预制体结构浸渍改性树脂复合而成；所述轴向强度层在高温隔热复合材料层外采用碳纤维与耐高温树脂复合而成，所述碳纤维采用轴向排布结构；所述最外刚性层采用二维编织结构的高模量碳纤维增强耐高温树脂浸渍复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强耐高温复合材料管，其特征在于，由内到外依次包括不锈钢内层、高温隔热复合材料层、轴向强度层和最外刚性层，其中：所述高温隔热复合材料层在不锈钢内层表面采用碳纤维和陶瓷纤维混杂编织预制体结构浸渍改性树脂复合而成；所述轴向强度层在高温隔热复合材料层外采用碳纤维与耐高温树脂复合而成，所述碳纤维采用轴向排布结构；所述最外刚性层采用二维编织结构的高模量碳纤维增强耐高温树脂浸渍复合而成。2.根据权利要求1所述的碳纤维增强耐高温复合材料管，其特征在于，所述不锈钢内层的厚度为2-5mm，所述高温隔热复合材料层的厚度为2-5mm，所述轴向强度层的厚度为4-5mm，所述最外刚性层的厚度为4-5mm。3.根据权利要求2所述的碳纤维增强耐高温复合材料管，其特征在于，所述不锈钢内层的合金钢为310S奥氏体铬镍不锈钢、800N8800镍铁铬合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱波，乔琨，张敏，刘玉兰，周亮，
申请(专利权)人：山东中恒景新碳纤维科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37