一种高强度高韧性的竹-碳纤维复合材料3D打印线材制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高强度高韧性的竹

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高韧性的竹
‑
碳纤维复合材料3D打印线材


[0001]本技术涉及工程结构加固
，具体涉及一种用于3D打印混凝土加劲材料具有高强度高韧性的竹
‑
碳纤维复合材料3D打印线材。

技术介绍

[0002]3D打印技术是一种通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术。3D打印技术在航空航天、医疗、建筑等许多领域都逐步得到了应用。在建筑领域，采用3D打印技术进行工程结构加固可以大大缩短工期。打印材料一般选用高强度、高韧性的材料，例如金属材料、陶瓷材料。这两种材料虽然强度高，但同时价格昂贵。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种高强度高韧性的竹
‑
碳纤维复合材料3D打印线材，用于3D打印混凝土的加劲材料以及工程结构加固，具有复杂成型、高强度、成本低的优点。
[0004]本技术采用的技术方案为：一种高强度高韧性的竹
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碳纤维复合材料3D打印线材，该线材从内到外包括束芯、竹粉末
‑
尼龙复合材料层和竹粉末
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聚乳酸复合材料层三个部分；
[0005]所述束芯包括碳纤维束芯和竹纤维束芯，所述的碳纤维束芯与竹纤维束芯为单股纤维束构成或由多股纤维束螺旋缠绕而成；单股纤维束包含纤维数量6000～12000之间，三股、七股纤维束中的单股包含纤维数量分别在3000～6000、1000～3000之间；
[0006]所述的竹粉末
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尼龙复合材料层的厚度为束芯直径或厚度的1～1.5倍；
[0007]所述的竹粉末
‑
聚乳酸复合材料层的厚度为竹纤维与碳纤维束芯直径或厚度的1～2.0倍。
[0008]本技术竹纤维与碳纤维束芯在拉直状态下，通过浸润熔融态竹粉末
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尼龙复合材料之后凝固定型。
[0009]作为优选，所述碳纤维束芯和竹纤维束芯的直径为1mm。
[0010]作为优选，所述竹纤维束芯的竹纤维为毛竹纤维。
[0011]作为优选，所述线材为圆形截面，所述竹粉末
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尼龙复合材料层直径为4mm，所述竹粉末
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聚乳酸复合材料层圆环外径为3mm。
[0012]作为优选，所述线材为方形截面，所述竹粉末
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尼龙复合材料层边长为4mm，所述竹粉末
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聚乳酸复合材料层方环外径为3mm。
[0013]有益效果：本技术线材具有高强度、高韧性的优点，可作为3D打印混凝土的加劲材料以及工程结构加固。
附图说明
[0014]图1是本技术的一种圆形截面具有高强度高韧性的竹
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碳纤维复合材料3D打
印线材的结构示意图；
[0015]图2是本技术的一种方形截面具有高强度高韧性的竹
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碳纤维复合材料3D打印线材的结构示意图。
[0016]其中1表示碳纤维束芯，2表示竹纤维束芯，3表示竹粉末
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尼龙复合材料层，4表示竹粉末
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聚乳酸复合材料层。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0018]实施例1,
[0019]如图1为一种高强度高韧性的竹
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碳纤维复合材料3D打印线材，该线材从内到外包括束芯、竹粉末
‑
尼龙复合材料层3和竹粉末
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聚乳酸复合材料层4三个部分；
[0020]所述束芯包括碳纤维束芯1和竹纤维束芯2，所述的碳纤维束芯1与竹纤维束芯2为单股纤维束构成或由多股纤维束螺旋缠绕而成；单股纤维束包含纤维数量6000～12000之间，三股、七股纤维束中的单股包含纤维数量分别在3000～6000、1000～3000之间；
[0021]所述的竹粉末
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尼龙复合材料层3的厚度为束芯直径或厚度的1～1.5倍；
[0022]所述的竹粉末
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聚乳酸复合材料层4的厚度为竹纤维与碳纤维束芯直径或厚度的1～2.0倍。
[0023]该线材制作工艺步骤如下：
[0024]A、碳纤维束采用中国建材生产的T300丝束，使用3k碳纤维经过螺旋缠绕得到直径1mm的碳纤维束芯。
[0025]B、竹纤维束选用普通的毛竹纤维，使用3k竹纤维经过螺旋缠绕得到直径1mm的竹纤维束芯。
[0026]C、竹粉末、尼龙混合物的制备，其中尼龙选用日本东丽公司生产的PA11型号，竹粉末采用毛竹研磨成的粉末。竹粉末和尼龙在185℃温度下进行熔融混合。
[0027]D、碳纤维束芯和竹纤维束芯使用拉直机拉直，浸润于熔融竹粉末、尼龙复合材料中，制成包含碳纤维束和竹纤维束的4mm直径的竹粉末、尼龙混合物层。
[0028]E、竹粉末、聚乳酸混合物的制备，竹粉末和聚乳酸在176℃温度下进行熔融混合。
[0029]F、将4mm直径的竹粉末、尼龙混合物外包圆环外径为3mm的竹粉末、聚乳酸复合材料，得到7mm直径的具有高强度高韧性的竹
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碳纤维复合材料3D打印线材。
[0030]实施例2
[0031]如图2所示，该实施例与实施例1不同之处在于：所述线材为方形截面。
[0032]以上结合附图对本技术的实施方式做出详细说明，但本技术不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本技术的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本技术的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度高韧性的竹
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碳纤维复合材料3D打印线材，其特征在于：该线材从内到外包括束芯、竹粉末
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尼龙复合材料层和竹粉末
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聚乳酸复合材料层三个部分；所述束芯包括碳纤维束芯和竹纤维束芯，所述的碳纤维束芯与竹纤维束芯为单股纤维束构成或由多股纤维束螺旋缠绕而成；单股纤维束包含纤维数量6000～12000之间，三股、七股纤维束中的单股包含纤维数量分别在3000～6000、1000～3000之间；所述的竹粉末
‑
尼龙复合材料层的厚度为束芯直径或厚度的1～1.5倍；所述的竹粉末
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聚乳酸复合材料层的厚度为竹纤维与碳纤维束芯直径或厚度的1～2.0倍。2.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性的竹
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碳纤维复合材料3D打印...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳健广，唐栋粱，胡夏闽，
申请(专利权)人：南京宁镁碳中和科技研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：