一种高强高韧碳纤维竿体材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及碳纤维竿体材料技术领域，具体涉及一种高强高韧碳纤维竿体材料及其制备方法，本发明专利技术公开的高强高韧碳纤维竿体材料有瓦楞纸填充结构以及瓦楞纸填充结构内部设置有弹性发泡材料，通过冲击压缩变形而减缓外部作用力对竿体材料造成的影响，起到冲击承载和缓冲吸能，在受到冲击压缩产生变形时，多层瓦楞纸填充结构自身细密的楞型褶皱折叠单元，可以将外部能量耗散，瓦楞纸板的受力具有较大的刚性和良好的承载能力，并富有弹性和较好的防震性能，压力消除后瓦楞仍能恢复原状，同时不影响竿体的正常使用，不额外大幅度增加竿体重量；当冲击更大时，聚氨酯弹性发泡材料利用微孔气泡结构来继续吸能缓冲，在竿体冲击过程中进行阻尼缓冲。进行阻尼缓冲。进行阻尼缓冲。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧碳纤维竿体材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于碳纤维竿体材料
，具体涉及一种高强高韧碳纤维竿体材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]小篆的竿字是个上下结构的形声字兼会意字。上面的“竹字头”作形符，表示跟竹子有关；竿字下半部分是干字，作声符并会意。竹字与干字组合，指竹子的主干或指竹棍。因是指竹棍或竹子的主干，跟竹子相关，所以古人用“竹”字作竿字的形符。竿字的本义指竹子的主干或竹棒、竹棍，如竹竿，也称竿子，是截取竹子的主干而成。用来做钓鱼用的竹竿称钓竿，或称钓鱼竿。在渔业上，人们利用碳纤维密度比金属材料小、强度比普通金属材料大等特征，将其用作钓鱼竿的竿体材料之一，制成休闲渔业用碳纤维钓鱼竿。目前，我国市场已有各种各样的鱼竿出售。竹制鱼竿已逐步改用玻璃钢鱼竿，从国外进口的碳素钢鱼竿和高强度的塑料鱼竿，也越来越受到垂钓者的青睐。《诗经
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卫风
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竹竿》记载“籊籊竹竿，以钓于淇。”碳纤维竿也在撑竿跳、风筝、高尔夫球杆、龙舟桨、雪仗等竞技体育器材以及无人机、自动化机器人、航天器等特种装备领域广泛应用。例如，在竞技钓鱼比赛中，要求碳纤维竿体坚挺灵敏控制鱼的能力强，但现有的碳纤维竿韧性差，钓大鱼时易断竿、爆竿。同时强度较高的碳纤维竿很脆，韧性较差，在使用过程中难免发生钓竿的磕碰、挤压，抑或之前钓过大鱼受到挤压，比如桌角、墙角的磕碰等。虽然刚开始磕碰、挤压时使用没有问题，但会随着后续继续受力。最后造成的结果就是，日后在钓某一小型条鱼时，钓竿没怎么受力就断了，而且断竿时还没有声音，极大地影响碳纤维竿的使用寿命和竞技钓鱼的使用体验。为了避免这种情况，少部分钓者选用韧性稍好的玻璃纤维竿钓竿。但玻璃纤维竿的重量大，同样长度的玻璃纤维竿比碳素竿重得多。高精尖的专业钓手视玻纤维竿如敝屣。CN201110450561.8公开了一种新型钓竿及制作方法，以手竿为主体，使用EVA/软木/橡胶/EVA木屑胶材等材料使用于手钓竿上，但并未解决碳纤维竿很脆，韧性较差，在使用过程中发生磕碰、挤压或者一般使用条件下易断竿、爆竿的问题。同样，尤其是在竞技体育以及特种装备中减少竿体重量和保持高强且高韧的综合特性，对竞技成绩和装备水平至关重要。本领域技术人员亟待开发出一种高强高韧碳纤维竿体材料及其制备方法，以满足现有的使用需求和性能要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种高强高韧碳纤维竿体材料及其制备方法。
[0004]一种高强高韧碳纤维竿体材料，包括碳纤维竿体和碳纤维竿体外部的碳纤维竿层，所述碳纤维竿体内设有瓦楞纸填充结构，所述瓦楞纸填充结构内部设置有弹性发泡材料，瓦楞纸填充结构外部设有碳纤维竿层。
[0005]上述高强高韧碳纤维竿体材料的制备方法，包括以下步骤：第一步、采用裁切好的
钙塑瓦楞纸板经预热弯曲或瓦楞纸板湿化弯曲，在圆柱形管上逐层卷绕，并在层间和接口处涂抹胶黏剂，制备多层瓦楞纸填充结构；第二步、将层瓦楞纸填充结构经预固化工艺，制得预固化多层瓦楞纸填充结构，其中预固化多层瓦楞纸填充结构连同圆柱形管作为芯模使用；第三步：预浸料卷制，即碳纤维预浸料在芯模上卷制成型后并使碳纤维预浸料固化成型碳纤维竿层；碳纤维竿层固化后，取出圆柱形管，形成瓦楞纸填充结构内部的空腔，向多层瓦楞纸填充结构的内部空腔反应注射弹性发泡材料，熟化后，即得高强高韧碳纤维竿体材料。
[0006]所谓钙塑瓦楞纸板，就是加有钙填料的塑料纸。这种纸板具有防潮、防雨、强度高的优点，而且材料来源丰富，随着合成树脂的发展，得到广泛的应用。在鱼竿以及竿体复合材料中还未有过应用。
[0007]进一步的，所述钙塑瓦楞纸板、瓦楞纸板的楞型为E型楞、C型楞、B型楞中的其中一种，其楞型形状为U形、V形或UV形。
[0008]进一步的，所述钙塑瓦楞纸板经预热弯曲温度140~150℃。
[0009]进一步的，所述瓦楞纸板湿化弯曲为用加湿器对瓦楞纸湿化，环境相对湿度55%～60%，温度25~30℃，时间4～6h，湿化后含水率5%～6%。
[0010]进一步的，所述第三步胶黏剂为硅酮密封胶或聚丙烯热熔胶中的其中一种。
[0011]进一步的，所述第二步预固化温度为50~60℃，预固化时间30～40min。
[0012]进一步的，所述熟化工艺为60~70℃，时间5~8min。
[0013]进一步的，所述弹性发泡材料为弹性发泡聚氨酯材料。
[0014]在生产实践中发现，以往高强度的造价高昂的高档碳纤维竿体在存储或者运输的过程中，竿体与坚硬的物体发生碰撞，极其容易受伤，并且不易察觉，而且这种受伤的碳纤维竿体非常容易断。例如，将高强度碳纤维竿体放在坚硬的水泥地面上，然后用脚碾压。虽然从表面上看竿体无事发生，但是当碳纤维竿体再次被使用时，很大概率上会发生断裂。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术公开的高强高韧碳纤维竿体材料有瓦楞纸填充结构以及瓦楞纸填充结构内部设置有弹性发泡材料，通过冲击压缩变形而减缓外部作用力对竿体材料造成的影响，起到冲击承载和缓冲吸能，在受到冲击压缩产生变形时，多层瓦楞纸填充结构产生了细密的楞型褶皱折叠单元，外部能量被耗散，瓦楞纸板的受力具有较大的刚性和良好的承载能力，并富有弹性和较高的防震性能，压力消除后瓦楞仍能恢复原状，同时不影响竿体的正常使用，不额外大幅度增加竿体重量；冲击更大时，聚氨酯弹性发泡材料利用微孔气泡结构来继续吸能缓冲，在竿体冲击过程中进行阻尼缓冲。
附图说明
[0016]其中图1是本专利技术提供的高强高韧碳纤维竿体材料的结构示意图，其中1
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纤维竿体，2
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碳纤维竿层，3
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瓦楞纸填充结构，5
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弹性发泡材料5；图2是本专利技术高强高韧碳纤维竿体材料的瓦楞纸填充结构内部的空腔示意图，1
‑
纤维竿体，2
‑
碳纤维竿层，3
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瓦楞纸填充结构，4
‑
瓦楞纸填充结构内部的空腔。
具体实施方式
[0017]下面用具体实施例说明本专利技术，但并不是对本专利技术的限制。
实施例1
[0018]如图1所示，高强高韧碳纤维竿体材料，包括碳纤维竿体1和碳纤维竿体1外部的碳纤维竿层2，所述碳纤维竿体1内设有瓦楞纸填充结构3，所述瓦楞纸填充结构3内部设置有弹性发泡材料5，瓦楞纸填充结构3外部设有碳纤维竿层2。
[0019]原料2.5mm临安形象B型楞U型钙塑瓦楞纸板，钙塑瓦楞纸板经预热弯曲温度140℃，康辉C型UV形楞瓦楞纸板湿化弯曲为用加湿器对瓦楞纸湿化，环境相对湿度55%，温度25℃，时间4，湿化后含水率5%。裁布机杭州爱科BK
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1713、卷管机GWJG
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60
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2000、GWCD
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φ50
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1000缠带机、GWTX
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10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高韧碳纤维竿体材料，包括碳纤维竿体（1）和碳纤维竿体（1）外部的碳纤维竿层（2），其特征在于，所述碳纤维竿体（1）内设有瓦楞纸填充结构（3），所述瓦楞纸填充结构（3）内部设置有弹性发泡材料（5），瓦楞纸填充结构（3）外部设有碳纤维竿层（2）。2.一种权利要求1所述高强高韧碳纤维竿体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、采用裁切好的钙塑瓦楞纸板经预热弯曲或瓦楞纸板湿化弯曲，在圆柱形管上逐层卷绕，并在层间和接口处涂抹胶黏剂，制备多层瓦楞纸填充结构；第二步、将层瓦楞纸填充结构经预固化工艺，制得预固化多层瓦楞纸填充结构，其中预固化多层瓦楞纸填充结构连同圆柱形管作为芯模使用；第三步：碳纤维竿层固化后，取出圆柱形管，形成瓦楞纸填充结构内部的空腔（4），向多层瓦楞纸填充结构的内部空腔反应注射弹性发泡材料，熟化后，即得高强高韧碳纤维竿体材料。3.根据权利要求2所述的高强高韧碳纤维竿体材料的制备方法，其特征在于，所述钙塑瓦楞纸板、瓦楞纸板的楞型为E型楞、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊，杨建军，马佳乐，赵梦洋，马超强，
申请(专利权)人：安徽福斯特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：