一种热塑性复合材料线(棒)材制造技术

本实用新型专利技术提供了一种热塑性复合材料线(棒)材，属于热塑性复合材料线材或棒材领域，该结构包括如下两个部分：热塑性混杂纤维增强芯部和热塑性混杂纤维缠绕表面层，其中热塑性混杂纤维增强芯部采用的增强纤维以高模量碳纤维为主体混杂高韧性纤维构成，采用拉挤成型工艺以热熔法在单向拉挤纤维的连续走纱过程中加热渗入特定热塑性树脂构成复合芯材；在芯材成型完成之后，在外部采用螺旋缠绕工艺将混杂纤维缠绕在芯材表面，缠绕所用纤维以高强度碳纤维为主体的混杂高韧性纤维构成。该复合层状热塑性复合材料棒材或杆材可在表面进行螺纹二次机加工，适用于一些具有螺纹结构的复合材料棒材或杆材的应用。材料棒材或杆材的应用。材料棒材或杆材的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性复合材料线(棒)材


[0001]本技术属于一种热塑性复合材料线材或棒材，特别涉及一种具有拉挤纤维结构和缠绕纤维结构的热塑性复合材料线材或棒材。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]随着复合材料二次回收利用的发展越来越广泛，热塑性复合材料具有日益广泛的应用前景，各种连续纤维增强热塑性树脂基复合材料不断研发生产，其中拉挤成型工艺简单、生产效率高，可适用于连续纤维与热塑性树脂的复合棒材或杆材的生产。热塑性拉挤纤维复合材料主要应用在油田、工业等领域的棒状和杆状材料。随着复合材料杆材或棒材加工部件的性能不断升级，对于热塑性复合材料棒材和杆材的二次加工成为主要复合材料的加工趋势，而其中的杆材或棒材的螺纹加工成为其中的主要加工方式，但专利技术人发现：对于拉挤成型的纤维复合材料，由于纤维的力学性能各向异性，在轴向的拉伸强度大、而在径向的拉伸强度较为薄弱，所以在拉挤成型的棒材或杆材的螺纹加工过程中，容易造成纤维径向的损伤。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本技术提供了一种热塑性复合材料的棒材或杆材的结构，该结构包括如下两个部分：热塑性混杂纤维增强芯部和热塑性混杂纤维缠绕表面层，其中热塑性混杂纤维增强芯部采用的增强纤维以高模量碳纤维为主体混杂高韧性纤维构成，采用拉挤成型工艺以热熔法在单向拉挤纤维的连续走纱过程中加热渗入特定热塑性树脂构成复合芯材；在芯材成型完成之后，在外部采用螺旋缠绕工艺将混杂纤维缠绕在芯材表面，缠绕所用纤维以高强度碳纤维为主体的混杂高韧性纤维构成。该复合层状热塑性复合材料棒材或杆材可在表面进行螺纹二次机加工，适用于一些具有螺纹结构的复合材料棒材或杆材的应用。
[0005]为实现上述技术目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]本技术的第一个方面，提供了一种热塑性复合材料线/棒材，包括:热塑性混杂纤维增强芯部和热塑性混杂纤维缠绕表面层；所述热塑性混杂纤维缠绕表面层缠绕在热塑性混杂纤维增强芯部表面。
[0007]为了提高热塑性复合材料的棒材或杆材的二次螺纹加工性能，需要进一步对于拉挤成型热塑性复合材料的纤维增强结构进行强化处理，在拉挤成型的基础上，通过螺旋缠绕工艺形成拉挤成型纤维增强和螺旋缠绕成型纤维增强的二次复合结构热塑性复合材料线材或棒材，通过螺旋缠绕提高径向复合材料的抗破坏特性，从而提高棒状或杆状复合材料螺纹加工能力。
[0008]本技术的第二个方面，提供了一种热塑性复合材料线/棒材的制备方法，包括：
[0009]采用高模量碳纤维、高韧性纤维进行混杂；
[0010]采用单向拉挤工艺排布纤维，形成单向拉挤混杂纤维；
[0011]加热加压熔融方式将热塑性树脂熔体渗入单向拉挤混杂纤维内部，成型，得到热塑性混杂纤维增强芯；
[0012]采用高强度碳纤维和高韧性纤维混杂；
[0013]将混杂纤维二维缠绕在所述热塑性混杂纤维增强芯表面；
[0014]浸渍热塑性热熔树脂水性乳液，干燥，形成热塑性混杂纤维缠绕表面层，即得。
[0015]本技术的制备方法简单、力学性能优异、实用性强，易于推广。
[0016]本技术的第三个方面，提供了任一项所述的热塑性复合材料线/棒材在油田、工业领域中的应用。
[0017]由于本申请制备的棒状或杆状复合材料具有较好的抗破坏特性，因此，有望在在油田、工业领域中得到广泛应用。
[0018]本技术的有益效果在于：
[0019](1)本技术在拉挤成型的基础上，通过螺旋缠绕工艺形成拉挤成型纤维增强和螺旋缠绕成型纤维增强的二次复合结构热塑性复合材料线材或棒材，通过螺旋缠绕提高径向复合材料的抗破坏特性，从而提高棒状或杆状复合材料螺纹加工能力。
[0020](2)本技术的结构简单、力学性能优异、实用性强，易于推广。
附图说明
[0021]构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
[0022]图1是一种热塑性复合材料的棒材或杆材的结构示意图，该结构包括如下两个部分：热塑性混杂纤维增强芯部1和热塑性混杂纤维缠绕表面层2。
具体实施方式
[0023]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0024]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0025]一种热塑性复合材料的棒材或杆材的结构，该结构包括如下两个部分：热塑性混杂纤维增强芯部和热塑性混杂纤维缠绕表面层，其中热塑性混杂纤维增强芯部采用的增强纤维以高模量碳纤维为主体混杂高韧性纤维构成，采用拉挤成型工艺以热熔法在单向拉挤纤维的连续走纱过程中加热渗入特定热塑性树脂构成复合芯材；在芯材成型完成之后，在
外部采用螺旋缠绕工艺将混杂纤维缠绕在芯材表面，缠绕所用纤维以高强度碳纤维为主体的混杂高韧性纤维构成。该复合层状热塑性复合材料棒材或杆材可在表面进行螺纹二次机加工，适用于一些具有螺纹结构的复合材料棒材或杆材的应用。
[0026]所述的热塑性混杂纤维增强芯，采用的高模量碳纤维可选用M40、M40J、M55、M55J、M60、M60J中的任意一种，所用的高韧性纤维可选用芳纶纤维、UHMWPE纤维、PBO纤维等其中的任意一种，两种纤维的混杂比例根据使用要求灵活调节。以兼顾材料的刚性和韧性，使增强芯具有更好的支撑和抗拉作用。
[0027]本申请对所述的热塑性混杂纤维增强芯的热塑性树脂基体的具体类型并不作特殊的限定，可选用聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、热塑性聚酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酰胺、聚酰亚胺等中的任意一种，树脂基体含量控制在40
‑
60％范围内，以利于纤维的分布和树脂的浸渍。
[0028]所述的热塑性混杂纤维增强芯将混杂纤维单向排布后经过一定直径的型腔模具后，采用加热加压熔融方式将热塑性树脂熔体渗入单向拉挤混杂纤维内部，加热加压的温度控制在180
‑
290℃范围内，加压压强控制在2
‑
8MPa范围内。最终成型的热塑性混杂纤维增强芯的直径控制在1
‑
10mm范围内根据应用要求灵活调节。
[0029]所述的热塑性混杂纤维缠绕表面层在热塑性混杂纤维增强芯制备完成后在其表面采用二维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热塑性复合材料线/棒材，其特征在于，包括: 热塑性混杂纤维增强芯部和热塑性混杂纤维缠绕表面层；所述热塑性混杂纤维缠绕表面层缠绕在热塑性混杂纤维增强芯部表面;所述缠绕的方式为缠绕角为85
‑
90
°
的环向缠绕或缠绕角不超过25
°
纵向缠绕中的任意一种；所述热塑性混杂纤维增强芯的直径为1
‑
10mm；所述热塑性混杂纤维缠绕表面层的厚度为1
‑
5mm。2.如权利要求1所述的热塑性复合材料线/棒材，其特征在于，所述热塑性混杂纤维增强芯采用高模量碳纤维、高韧性纤维混杂而成。3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱波，徐长水，
申请(专利权)人：山东中航和辉复合材料有限公司，
类型：新型
国别省市：