一种碳纤维增强的C型管材及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种碳纤维增强的C型管材及其制备方法和用途，C型管材的C型结构包括内层和包覆内层的外层，外层为第一碳纤维预浸层，内层为第二碳纤维预浸层；第一碳纤维预浸层中碳纤维含量＜第二碳纤维预浸层中碳纤维含量；第一碳纤维预浸层中碳纤维抗拉强度＜第二碳纤维预浸层中碳纤维抗拉强度；第一碳纤维预浸层中碳纤维拉伸模量＜第二碳纤维预浸层中碳纤维拉伸模量；第一碳纤维预浸层中树脂含量＞第二碳纤维预浸层中树脂含量；第一碳纤维预浸层厚度＜第二碳纤维预浸层厚度。本发明专利技术提供的C型管材，通过对碳纤维增强的C型管材的设计，可以确保C型管材一体成型，并且采用内层和外层设计的形式显著提升了所得碳纤维增强的C型管材的力学性能。材的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维增强的C型管材及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及碳纤维增强材料领域，具体涉及一种碳纤维增强的C型管材及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]目前，碳纤维增强树脂基复合材料，由于其具有高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等特点，已经得到普遍应用，碳纤维管材在成型中常采用缠绕法、模压法等进行大批量生产。
[0003]如CN208343575U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。该复合材料管自重较轻，且耐高温，加工过程尺寸稳定性好。
[0004]如CN114440015A公开了一种耐高温双马树脂纤维增强非金属油管及其制作方法，涉及石油开采设备
，具体包括由内至外的由双马树脂
‑
短切碳纤维制作成基管的内层，由纤维带预浸双马树脂后，直接缠绕到基管上，浸涂外树脂层，通过加热固化形成复合材料非金属油管。通过该方法制作的耐高温双马树脂纤维增强非金属油管具有耐高温、高强度、质量轻、耐磨、防腐蚀的特点，较目前已有的非金属管材耐温、抗拉强度、抗内压、抗扭性能均有较大的提升。该非金属油管应用于超深、高压、高温油井，可解决传统金属油管自重大、腐蚀快、修井难和作业成本高的工程难题。
[0005]然而当前碳纤维增强材料在使用过程中需要加工为异形材料，如C型管材或凹型管材等，而现有的C型管材在成型过程中为将碳纤维预浸材料将芯材全部包覆，之后将所需C型的缺口裁剪去除进行热压处理得到，但这种处理过程会导致碳纤维结构遭到破坏，从而导致所得碳纤维增强材料的性能出现显著的降低，影响最终的使用效果。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种碳纤维增强的C型管材及其制备方法和用途，以解决现有技术中所得碳纤维增强的C型管材存在的性能较差的问题。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种碳纤维增强的C型管材，所述C型管材的C型结构包括内层和包覆所述内层的外层，所述外层为第一碳纤维预浸层，所述内层为第二碳纤维预浸层；
[0009]所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含
量；
[0010]所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度；
[0011]所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量；
[0012]所述第一碳纤维预浸层中树脂的含量＞所述第二碳纤维预浸层中树脂的含量；
[0013]所述第一碳纤维预浸层的厚度＜所述第二碳纤维预浸层的厚度。
[0014]本专利技术提供的C型管材，通过对碳纤维增强的C型管材的设计，可以确保C型管材一体成型，并且采用内层和外层设计的形式显著提升了所得碳纤维增强的C型管材的力学性能，有利于碳纤维增强的C型管材的使用效果提升。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量为200
‑
220g/m2。
[0016]优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量为360
‑
400g/m2。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为1500
‑
1600MPa。
[0018]优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为2200
‑
2500MPa。
[0019]优选地，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为110
‑
130GPa。
[0020]优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为140
‑
150GPa。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为40
‑
45％。
[0022]优选地，所述第二碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为30
‑
33％。
[0023]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一碳纤维预浸层的厚度为0.25
‑
0.28mm。
[0024]优选地，所述第二碳纤维预浸层的厚度为0.34
‑
0.36mm。
[0025]第二方面，本专利技术提供了如第一方面所述C型管材的制备方法，所述制备方法包括：采用所述C型结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的C型管材。
[0026]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一热压中的压力为50
‑
60kN。
[0027]优选地，所述第一热压中的温度为140
‑
150℃。
[0028]优选地，所述第一热压中的时间为5
‑
8min。
[0029]优选地，所述第二热压中的压力为100
‑
120kN。
[0030]优选地，所述第二热压中的温度为140
‑
160℃。
[0031]优选地，所述第二热压中的时间为5
‑
10min。
[0032]作为本专利技术优选的技术方案，所述第三热压中的压力为350
‑
400kN。
[0033]优选地，所述第三热压中的温度为140
‑
155℃。
[0034]优选地，所述第三热压中的时间为10
‑
20min。
[0035]优选地，所述第四热压中的压力为500
‑
550kN。
[0036]优选地，所述第四热压中的温度为140
‑
170℃。
[0037]优选地，所述第四热压中的时间为70
‑
80min。
[0038]作为本专利技术优选的技术方案，所述制备方法包括：采用所述C型结构对芯材进行包
覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的C型管材；
[0039]所述第一热压中的压力为50
‑
60kN；所述第一热压中的温度为140
‑
150℃；所述第一热压中的时间为5
‑
8min；
[0040]所述第二热压中的压力为100
‑
120kN；所述第二热压中的温度为140
‑
160℃；所述第二热压中的时间为5
‑
10min；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强的C型管材，其特征在于，所述C型管材的C型结构包括内层和包覆所述内层的外层，所述外层为第一碳纤维预浸层，所述内层为第二碳纤维预浸层；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量；所述第一碳纤维预浸层中树脂的含量＞所述第二碳纤维预浸层中树脂的含量；所述第一碳纤维预浸层的厚度＜所述第二碳纤维预浸层的厚度。2.如权利要求1所述C型管材，其特征在于，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量为200
‑
220g/m2；优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量为360
‑
400g/m2。3.如权利要求1或2所述C型管材，其特征在于，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为1500
‑
1600MPa；优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为2200
‑
2500MPa；优选地，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为110
‑
130GPa；优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为140
‑
150GPa。4.如权利要求1
‑
3任一项所述C型管材，其特征在于，所述第一碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为40
‑
45％；优选地，所述第二碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为30
‑
33％。5.如权利要求1
‑
4任一项所述C型管材，其特征在于，所述第一碳纤维预浸层的厚度为0.25
‑
0.28mm；优选地，所述第二碳纤维预浸层的厚度为0.34
‑
0.36mm。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述C型管材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用所述C型结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的C型管材。7.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述第一热压中的压力为50
‑
60kN；优选地，所述第一热压中的温度为14...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，张际唯，
申请(专利权)人：宁波江丰复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：