三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管，所述复合材料缠绕管的管壁由内而外依次为：第一树脂基纤维增强缠绕结构层、第一树脂纤维毡或纤维布层、夹砂层、第二树脂纤维毡层、第二树脂基纤维增强缠绕结构层，纤维丝束径向穿过第二纤维毡层、夹砂层和第一树脂纤维毡或纤维布层形成三维纤维网络结构，所述和第二树脂纤维毡层的部分纤维被针刺后强制钩下而成的不规则纤维束。本发明专利技术的三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管提高了复合材料压力管道的结层间粘接力，提高了管道环刚度及管体抗冲击强度。体抗冲击强度。体抗冲击强度。

【技术实现步骤摘要】
三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管及其制作方法


[0001]本专利技术涉及复合材料夹砂管道领域，具体涉及了一种三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管及其制作方法。

技术介绍

[0002]管道在国民经济中占有重要地位，城市建设、工业发展都离不开各种材质及规格的管道，城市地下管网的建设是城市进步的标志。常用的管道有钢制管道、塑料波纹管、PVC管、复合材料管等。钢制管道容易锈蚀，成本较高，混凝土管道自重过大，施工安装不易，而玻璃钢管道是以玻璃纤维为增强材料，以树脂为基体材料，采用缠绕成型工艺制作而成的一种复合材料管道，具有轻质高强、水力性能好、耐腐蚀等特性，可以解决这些问题，广泛应用于给排水行业。随着工艺的进步和行业的发展，玻璃钢管道具有广阔的应用前景。由于玻璃钢弹性模量较低，为了提高玻璃钢管道刚度，需要增加管壁厚度，这样会增加了成本。由此玻璃钢夹砂管道应运而生，玻璃钢夹砂管采用夹砂层来增加管道厚度，在较低的成本下提高了刚度。通过针刺工艺形成的中间夹砂的三明治结构能在一定程度上满足管道性能要求。
[0003]当前对复合材料压力管道成型和制造主要采用纤维缠绕制造工艺。尽管纤维缠绕压力管道能一定程度上的提高复合材料压力管道的承载能力环刚度达5000N/m2，但是纤维缠绕压力管道本质上是层合结构，0
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纤维铺设时层间结合力约2MPa，当其受到载荷作用时，层与层之间的结合仅靠基体粘结，层间结合强度和剪切强度较差，使得纤维和基体界面之间结合不够理想，易导致分离分层等多种失效方式。玻璃钢夹砂管道也存在同样问题，由于夹砂管道夹砂层与内、外树脂纤维结构层的材料不同，仅靠部分树脂与砂浆的粘接力结合在受冲击或弯曲作用时容易出现分层或夹砂层破坏。夹砂层与树脂纤维缠绕层的结合破坏从而使管道失去应有的承载力。
[0004]目前三维管道的做法是在夹砂层中混入30
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50mm长的纤维来增强，也有通过边缠绕边喷射30
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50mm的短切纤维来实现三维结构，以上两种方式都需外加纤维，增加管道生产成本，且只能在喷射层形成局部的三维结构，对整体强度贡献不大，另一方面当缠绕时所加入的短切纤维会被接下来的一层缠绕压实压平，如果把缠绕管一层接一层以缠绕方式定义为空间上的XY方向平面缠绕，没有与他们在垂直方向Z方向纤维进行连接，没有Z方向的纤维，并且Z方向纤维不会与上下层纤维形成钩连，对层间粘接接合力没有贡献，仍为二维结构，对整体管道没有补强效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管及其制作方法，具有层间结合强度高，剪切力大的优点。是由纤维束对层间进行连接，因而层间结合力远大于传统纤维层与砂浆层的结合力。
[0006]一方面，本专利技术提供一种三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管，其特征在于，所述
复合材料缠绕管的管壁由内而外依次为：第一树脂基纤维增强缠绕结构层、第一树脂纤维毡或编织带缠绕层、夹砂层、第二树脂纤维毡带层、第二树脂基纤维增强缠绕结构层，纤维丝束径向穿过第二树脂纤维毡带层、夹砂层和第一树脂纤维毡或编织带缠绕层形成三维纤维网络结构。
[0007]进一步地，第一树脂基纤维增强缠绕结构层和第二树脂基纤维增强缠绕结构层由连续玄武岩纤维或玻璃纤维缠绕而成。
[0008]进一步地，所述夹砂层为树脂砂浆。
[0009]进一步地，第二树脂纤维毡带层是由短玄武岩纤维或玻璃纤维铺设而成的纤维毡带。第一树脂纤维毡或纤维编织布带和第二树脂纤维毡带是有一定宽度的带卷的毡或编织带。
[0010]另一方面，本专利技术还提供一种根据上述之一所述的三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管的制作方法，包括以下步骤：
[0011]S1：模具准备、设备调试、树脂、纤维材料准备
[0012]S2：缠绕树脂基纤维增强缠绕结构层
[0013]S3：缠绕第一树脂纤维毡或纤维编织层、夹砂层和第二树脂纤维毡层经针刺后构成的三维结构层
[0014]以第一树脂纤维毡或纤维编织布带为基础，将石英砂与树脂在线湿法混合后均匀摊铺在所述第一树脂纤维毡或纤维编织带层上，并同步上覆第二树脂纤维毡带层，对上下覆毡和布的树脂
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石英砂进行针刺，将第二树脂纤维毡带层和第一树脂纤维毡层或纤维布刺穿实现与树脂
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石英砂互穿构成三维纤维网络结构；
[0015]S4：缠绕第一树脂基纤维增强缠绕结构层和第二树脂基纤维增强缠绕结构层；
[0016]S5：覆膜、红外固化、修整、检测、出库。
[0017]进一步地，通过针刺设备来实现所述纤维丝束的互穿，所述针刺设备上下往复运动，通过针刺部带动所述第一树脂纤维毡或纤维布层和/或所述第二树脂纤维毡带层内的纤维穿过所述夹砂层并将已处理好的三维结构带状随即缠绕上结构层上并压实，整理平整。
[0018]进一步地，所述纤维丝束垂直于所述第一树脂纤维毡或纤维布层和所述第二树脂纤维毡层。
[0019]进一步地，所述第二树脂纤维毡带层由短玄武岩纤维或短玻璃纤维铺设而成。
[0020]进一步地，在步骤S1之前，以环氧型乳液和水性聚氨酯乳液为主成膜剂并与匹配的助剂组合配制成相应的浸润剂浆料对所述第一树脂纤维毡层和/或所述第二树脂纤维毡层的纤维进行表面涂覆。
[0021]进一步地，所述第二树脂纤维毡层中5
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10％的纤维参与穿刺。
[0022]相比于现有技术，本申请的有益技术效果是：
[0023]本申请的三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管，通过Z方向纤维的引入，使得管道由层间受力结构变为三维受力结构，提高了复合材料压力管道的结层间粘接结合力，提高管道环刚度及管道抗冲击力及整体管道的环刚度。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本申请实施例一种三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管的结构示意图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]如图1所示，本申请的一种三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管，由内而外依次包括：第一树脂基纤维增强缠绕结构层1、第一树脂纤维毡层2、夹砂层3、第二树脂纤维毡带层4、第二树脂基纤维增强缠绕结构层6，纤维丝束5径向穿过第二树脂纤维毡带层4、夹砂层3和第一树脂纤维毡层2形成三维纤维网络结构，所述纤维丝束5为第二树脂纤维毡层4的部分纤维被带有倒钩的针刺带下的并穿过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管，其特征在于，所述复合材料缠绕管的管壁由内而外依次为：第一树脂基纤维增强缠绕结构层(1)、第一树脂纤维毡或编织带缠绕层(2)、夹砂层(3)、第二树脂纤维毡带层(4)、第二树脂基纤维增强缠绕结构层(6)，纤维丝束(5)径向穿过第二树脂纤维毡带层(4)、夹砂层(3)和第一树脂纤维毡或编织带缠绕层(2)形成三维纤维网络结构。2.根据权利要求1所述的三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管，其特征在于，第一树脂基纤维增强缠绕结构层(1)和第二树脂基纤维增强缠绕结构层(6)由连续玄武岩纤维(CBF)或玻璃纤维不同角度缠绕而成。3.根据权利要求1所述的三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管，其特征在于，所述夹砂层(3)为树脂砂浆。4.根据权利要求1所述的三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管，其特征在于，第一树脂纤维毡或编织带缠绕层(2)是由纤维织成的有一定宽度的卷带层，第二树脂纤维毡带层(4)是由短玄武岩纤维或玻璃纤维铺设而成的纤维毡带层，第一树脂纤维毡或编织带缠绕层(2)与第二树脂纤维毡带层(4)宽度一致。5.一种根据权利要求1
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4之一所述的三维增强树脂基纤维复合材料缠绕管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：模具准备、设备调试、树脂、纤维材料准备；S2：缠绕第一树脂基纤维增强缠绕结构层(1)；S3：缠绕第一树脂纤维毡或编织带缠绕层(2)、夹砂层(3)和第二树脂纤维毡层(4)、纤维丝束(5)构成的三维结构：以第一树脂纤维毡或编织带缠绕层(2)为基础，将石英砂或其他固体颗粒料与树脂在线湿法混合后得到的混合物均匀摊铺在所述第一树脂纤维毡或编织带缠绕层(2)上形成夹砂层(3)，并同步上覆第二树脂纤维毡带层(4)，对上下覆毡或纤维编织带的树脂

【专利技术属性】
技术研发人员：罗恒，田井速，
申请(专利权)人：贵州聚材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：