CN113320237A - 管状复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

管状复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种管状复合材料及其制备方法和应用，所述管状复合材料的壁部包括至少两层缠绕层和至少一层束状层，且至少有一层束状层位于两层缠绕层之间；所述束状层采用若干条状物和/或片状物周向平行排列而成。本发明的管状复合材料如筒体或管道，通过在至少两层缠绕层间添加至少一层束状层，以增强管道的轴向强度，不仅提高了设计自由度，而且降低了成本；而且本发明的管状复合材料具备三明治结构，适用于对轴向力学性能要求高的场合，如适用于船舶助推用转子风帆或高压力输送管中等。

Description

管状复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种管状复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
玻璃钢纤维缠绕筒体或管道，因缠绕工艺的限制，普遍存在环向强度偏高、轴向强度偏低的问题，尤其是随着玻璃钢纤维缠绕筒体或管道口径的增加，要提高筒体或管道的轴向性能，变得越发困难。目前行业中主要通过降低玻璃钢纤维缠绕角或在缠绕过程中添加单向纤维来提高轴向性能，采用上述方法，虽能在一定程度上提高轴向性能，但提高有限，轴向强度仅达到160-200Mpa，而且还会带来其他问题，如降低缠绕角会增加材料浪费、提高成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高轴向性能的管状复合材料及其制备方法和应用，通过在至少两层缠绕层间添加至少一层束状层，以增强管道的轴向强度，不仅提高了设计自由度，而且降低了成本；而且本发明的管状复合材料具备三明治结构，适用于对轴向力学性能要求高的场合，例如船舶助推用转子风帆或高压力输送管中等。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种管状复合材料，其壁部包括至少两层缠绕层和至少一层束状层，且至少有一层束状层位于两层所述缠绕层之间；所述束状层采用若干条状物和/或片状物周向平行排列而成。
在一些实施方式中，所述壁部还包括设置于最内层的耐腐蚀层。
优选地，所述耐腐蚀层采用表面毡、短切毡和短切纤维中的至少一种浸渍树脂材料制得；所述耐腐蚀层的厚度为0.5-6mm。
在一些实施方式中，所述缠绕层包括环向缠绕层和螺旋缠绕层中的至少一种；所述环向缠绕层和所述螺旋缠绕层均采用连续纤维浸渍树脂材料制得。
在一些实施方式中，所述条状物和所述片状物沿所述管状复合材料轴向的投影为矩形；
优选地，所述条状物和所述片状物均采用连续纤维浸渍树脂材料制得。
在一些实施方式中，所述连续纤维浸渍树脂材料中使用的连续纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚酰胺纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和生物纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，所述条状物的横截面包括矩形、梯形、圆形和扇环形中的至少一种；所述片状物的横截面包括矩形、梯形和扇环形中的至少一种。
在一些实施方式中，所述树脂为热固性树脂；
优选地，所述树脂包括环氧树脂、聚酯树脂和乙烯基酯树脂中的至少一种。
在一些实施方式中，每层所述缠绕层的厚度各自独立的为0.5-20mm；每层所述束状层的厚度各自独立的为1-10mm。
本发明还提供了一种上述的管状复合材料的制备方法，包括：围绕模具铺设所述缠绕层和所述束状层；然后固化和脱模。
本发明还提供了一种上述的管状复合材料在船舶助推用转子风帆或输送管中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本发明的管状复合材料的壁部包括至少两层缠绕层和至少一层束状层，且至少有一层束状层位于两层缠绕层之间；通过在至少两层缠绕层间添加至少一层束状层，以增强管道的轴向强度，不仅提高了设计自由度，而且降低了成本；而且本发明的管状复合材料具备三明治结构，适用于对轴向力学性能要求高的场合，如适用于船舶助推用转子风帆或高压力输送管中等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了实施例1的管状复合材料的结构示意图；
图2示出了实施例2的管状复合材料的结构示意图；
图3示出了实施例3的管状复合材料的结构示意图；
图4示出了实施例4的管状复合材料的结构示意图；
图5示出了实施例5的管状复合材料的结构示意图；
图6示出了实施例6的管状复合材料的结构示意图。
主要元件符号说明：
1,2,3,4,5,6-管状复合材料；11,21,31,41,51,61-第一缠绕层；12,62-束状层；22,32,42,52-第一束状层；13,23,34,43,53,63-第二缠绕层；24,33,45,54-第二束状层；25,44,55-第三缠绕层；56-第三束状层；57-第四缠绕层；60-耐腐蚀层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明提供了一种管状复合材料如筒体或管道，其壁部包括至少两层缠绕层和至少一层束状层，且至少有一层束状层位于两层缠绕层之间；上述束状层采用若干条状物和/或片状物周向平行排列而成。
具体地，上述管状复合材料的壁部由内至外可列举为缠绕层/束状层/缠绕层结构、缠绕层/束状层/束状层/缠绕层结构、缠绕层/束状层/缠绕层/束状层/缠绕层结构、缠绕层/束状层/缠绕层/缠绕层/束状层/缠绕层结构、缠绕层/束状层/缠绕层/束状层/缠绕层/束状层/缠绕层结构或缠绕层/束状层/缠绕层/束状层/缠绕层/束状层/缠绕层结构/束状层/缠绕层结构等。
本发明通过在至少两层缠绕层间添加至少一层束状层，以增强管道的轴向强度，不仅提高了设计自由度，而且降低了成本；而且本发明的管状复合材料具备三明治结构，适用于对轴向力学性能要求高的场合，如适用于船舶助推用转子风帆或高压力输送管中等。
在一些实施方式中，上述缠绕层包括环向缠绕层和螺旋缠绕层中的至少一种；即缠绕层可以仅为环向缠绕层，也可以仅由为螺旋缠绕层，还可以既有环向缠绕层，也有螺旋缠绕层。该环向缠绕层和螺旋缠绕层均采用连续纤维浸渍树脂材料制得，连续纤维浸渍树脂通常为将连续纤维经过含有树脂的胶槽浸渍得到，连续纤维浸渍树脂中树脂成分占25-35wt％，且树脂采用热固性树脂。
在一些实施方式中，该条状物和片状物沿管状复合材料轴向的投影为矩形；优选地，该条状物和片状物均采用连续纤维浸渍树脂材料经拉挤工艺预制而成；该连续纤维浸渍树脂中树脂成分占25-35wt％，且树脂采用热固性树脂。条状物的横截面包括矩形、梯形、圆形和扇环形中的至少一种；片状物的横截面包括矩形、梯形和扇环形中的至少一种。
在一些实施方式中，上述连续纤维浸渍树脂材料中使用的连续纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚酰胺纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和生物纤维(如麻纤维、竹纤维等)中的至少一种。
在一些实施方式中，上述壁部还包括设置于最内层的耐腐蚀层；优选地，该耐腐蚀层采用表面毡、短切毡和短切纤维中的至少一种浸渍树脂材料制得；其中，树脂成分占65-75wt％，且树脂亦采用热固性树脂。该耐腐蚀层得厚度为0.5-6mm，如0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm或6mm等。
优选地，上述热固性树脂包括环氧树脂、聚酯树脂和乙烯基酯树脂中的至少一种；使用方便，常温下为液态，反应后通过固化交联反应生成固体。
在一些实施方式中，每层述缠绕层的厚度各自独立的为0.5-20mm，如0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等；每层束状层的厚度各自独立的为1-10mm，如1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm或6mm等。
本发明还提供了一种上述的管状复合材料的制备方法，包括：围绕模具铺设上述缠绕层和束状层；然后固化和脱模。
在一些实施方式中，在壁部最内层设置耐腐蚀层，该耐腐蚀层可以通过两种工艺获得，一种是将含有表面毡和/或短切毡浸渍树脂材料缠绕到模具上；另一种是将短切纤维浸渍树脂材料喷射到模具上。
本发明还提供了一种上述的管状复合材料在船舶助推用转子风帆或高压力输送管中的应用。
下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。
实施例一
请参阅图1，一种管状复合材料1，其壁部组成由内至外依次为第一缠绕层11、束状层12和第二缠绕层13。
第一缠绕层11采用连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕而成，厚度为6mm；第二缠绕层13采用连续纤维浸渍树脂材料螺旋缠绕而成厚度为8mm。
束状层12由若干条状物围绕第一缠绕层11表面周向平行的排列组成，厚度为4mm；该条状物采用连续纤维浸渍树脂材料经拉挤工艺预制而成；且该条状物沿管状复合材料轴向的投影为矩形；若干条状物的横截面均为矩形。
上述管状复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、首先按照环向缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在模具上，制作第一缠绕层11；
b、将若干条状物围绕第一缠绕层表面周向平行的排列铺设得到束状层12；
c、然后按照螺旋缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在束状层12上，制作第二缠绕层13；
d、固化、脱模、切割。
实施例二
请参阅图2，一种管状复合材料2，其壁部组成由内至外依次为第一缠绕层21、第一束状层22、第二缠绕层23、第二束状层24和第三缠绕层25。
第一缠绕层21和第三缠绕层25采用连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕而成，厚度均为6mm；第二缠绕层23采用连续纤维浸渍树脂材料螺旋缠绕而成，厚度为8mm。
第一束状层22由若干条状物围绕第一缠绕层21表面周向平行的排列组成，厚度为4mm；第二束状层24由若干片状物围绕第二缠绕层23表面周向平行的排列组成，厚度为3mm；该条状物和片状物均采用连续纤维浸渍树脂材料经拉挤工艺预制而成；且该条状物和片状物沿管状复合材料轴向的投影均为矩形；该条状物和片状物的横截面均为矩形。
上述管状复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、首先按照环向缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在模具上，制作第一缠绕层21；
b、将若干条状物围绕第一缠绕层21表面周向平行的排列铺设得到第一束状层22；
c、然后按照螺旋缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在第一束状层22上，制作第二缠绕层23；
d、将若干片状物围绕第二缠绕层23表面周向平行的排列铺设得到第二束状层24；
e、然后按照环向缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在第二束状层24上，制作第三缠绕层25；
f、固化、脱模、切割。
实施例三
请参阅图3，一种管状复合材料3，其壁部组成由内至外依次为第一缠绕层31、第一束状层32、第二束状层33和第二缠绕层34。
第一缠绕层31采用连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕而成，厚度为6mm；第二缠绕层34采用连续纤维浸渍树脂材料螺旋缠绕而成，厚度为8mm。
第一束状层32由若干条状物围绕第一缠绕层31表面周向平行的排列组成，厚度为4mm；第二束状层33由若干片状物围绕第一束状层32表面周向平行的排列组成，厚度为3mm；该条状物和片状物均采用连续纤维浸渍树脂材料经拉挤工艺预制而成；且该条状物和片状物沿管状复合材料轴向的投影均为矩形；该条状物和片状物的横截面均为矩形。
上述管状复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、首先按照环向缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在模具上，制作第一缠绕层31；
b、将若干条状物围绕第一缠绕层31表面周向平行的排列铺设得到第一束状层32；
c、将若干片状物围绕第一束状层32表面周向平行的排列铺设得到第二束状层33；
d、然后按照螺旋缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在第二束状层33上，制作第二缠绕层34；
f、固化、脱模、切割。
实施例四
请参阅图4，一种管状复合材料4，其壁部组成由内至外依次为第一缠绕层41、第一束状层42、第二缠绕层43、第三缠绕层44、第二束状层45和第四缠绕层46。
第一缠绕层41和第三缠绕层44采用连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕而成，厚度均为6mm；第二缠绕层43和第四缠绕层46均采用连续纤维浸渍树脂材料螺旋缠绕而成，厚度均为8mm。
第一束状层42由若干条状物围绕第一缠绕层41表面周向平行的排列组成，厚度为4mm；第二束状层45由若干片状物围绕第三缠绕层44表面周向平行的排列组成，厚度为3mm；该条状物和片状物均采用连续纤维浸渍树脂材料经拉挤工艺预制而成；且该条状物和片状物沿管状复合材料轴向的投影均为矩形；该条状物和片状物的横截面均为矩形。
上述管状复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、首先按照环向缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在模具上，制作第一缠绕层41；
b、将若干条状物围绕第一缠绕层41表面周向平行的排列铺设得到第一束状层42；
c、然后按照螺旋缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在第一束状层42上，制作第二缠绕层43；
d、首先按照环向缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在第二缠绕层43上，制作第三缠绕层44；
e、将若干片状物围绕第三缠绕层44表面周向平行的排列铺设得到第二束状层45；
f、然后按照螺旋缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在第二束状层45上，制作第四缠绕层46；
g、固化、脱模、切割。
实施例五
请参阅图5，一种管状复合材料5，其壁部组成由内至外依次为第一缠绕层51、第一束状层52、第二缠绕层53、第二束状层54、第三缠绕层55、第三束状层56和第四缠绕层57。
第一缠绕层51和第三缠绕层55采用连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕而成，厚度均为6mm；第二缠绕层53和第四缠绕层57采用连续纤维浸渍树脂材料螺旋缠绕而成，厚度均为8mm。
第一束状层52由若干条状物围绕第一缠绕层51表面周向平行的排列组成，厚度为4mm；第二束状层54由若干片状物围绕第二缠绕层53表面周向平行的排列组成，厚度为3mm；第三束状层56由若干条状物围绕第三缠绕层55表面周向平行的排列组成，厚度为5mm；该条状物和片状物均采用连续纤维浸渍树脂材料经拉挤工艺预制而成；且该条状物和片状物沿管状复合材料轴向的投影均为矩形；该条状物和片状物的横截面均为矩形。
上述管状复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、首先按照环向缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在模具上，制作第一缠绕层51；
b、将若干条状物围绕第一缠绕层51表面周向平行的排列铺设得到第一束状层52；
c、然后按照螺旋缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在第一束状层52上，制作第二缠绕层53；
d、将若干片状物围绕第二缠绕层53表面周向平行的排列铺设得到第二束状层54；
e、然后按照环向缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在第二束状层54上，制作第三缠绕层55；
f、将若干条状物围绕第三缠绕层55表面周向平行的排列铺设得到第三束状层56；
g、然后按照螺旋缠绕工艺，将连续纤维浸渍树脂材料环向缠绕在第三束状层56上，制作第四缠绕层57；
h、固化、脱模、切割。
实施例六
请参阅图6，本实施例的管状复合材料6同实施例一的管状复合材料1的区别在于：在壁部的最内层增设耐腐蚀层60，耐腐蚀层60采用短切纤维浸渍树脂材料制得，厚度为3mm；即该实施例得管状复合材料6的壁部组成由内至外依次为耐腐蚀层60、第一缠绕层61、束状层62和第二缠绕层63；耐腐蚀层60通过将短切纤维浸渍树脂材料喷射到模具上得到；其它同实施例一。
需要说明的是，上述实施例中，连续纤维浸渍树脂材料均为同种市售材料，短切纤维浸渍树脂材料亦为市售材料；其中，连续纤维浸渍树脂中的连续纤维为玻璃纤维，短切纤维浸渍树脂中的短切纤维为碳纤维，连续纤维浸渍树脂和短切纤维浸渍树脂中的树脂均为环氧树脂。
对上述施例一至实施例六的管状复合材料进行轴向强度检测，检测结果如下表1所示。
需要说明的是，上述轴向强度按GB/T 1447-2005要求进行检测。
表1
项目 轴向强度/MPa
实施例一 360
实施例二 396
实施例三 488
实施例四 376
实施例五 426
实施例六 346
由上表1结果表明，本发明实施例的管状复合材料的壁部包括至少两层缠绕层和至少一层束状层，且至少有一层束状层位于两层缠绕层之间；通过在至少两层缠绕层间添加至少一层束状层，有效增强管道的轴向强度，不仅提高了设计自由度，而且降低了成本；而且本发明的管状复合材料具备三明治结构，适用于对轴向力学性能要求高的场合，如适用于船舶助推用转子风帆或高压力输送管中等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种管状复合材料，其特征在于，其壁部包括至少两层缠绕层和至少一层束状层，且至少有一层束状层位于两层所述缠绕层之间；所述束状层采用若干条状物和/或片状物周向平行排列而成。
2.根据权利要求1所述的管状复合材料，其特征在于，所述壁部还包括设置于最内层的耐腐蚀层；
优选地，所述耐腐蚀层采用表面毡、短切毡和短切纤维中的至少一种浸渍树脂材料制得。
3.根据权利要求2所述的管状复合材料，其特征在于，所述缠绕层包括环向缠绕层和螺旋缠绕层中的至少一种；所述环向缠绕层和所述螺旋缠绕层均采用连续纤维浸渍树脂材料制得。
4.根据权利要求3所述的管状复合材料，其特征在于，所述条状物和所述片状物沿所述管状复合材料轴向的投影为矩形；
优选地，所述条状物和所述片状物均采用连续纤维浸渍树脂材料制得。
5.根据权利要求4所述的管状复合材料，其特征在于，所述连续纤维浸渍树脂材料中使用的连续纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚酰胺纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和生物纤维中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的管状复合材料，其特征在于，所述条状物的横截面包括矩形、梯形、圆形和扇环形中的至少一种；所述片状物的横截面包括矩形、梯形和扇环形中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的管状复合材料，其特征在于，所述树脂为热固性树脂；
优选地，所述树脂包括环氧树脂、聚酯树脂和乙烯基酯树脂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的管状复合材料，其特征在于，每层所述缠绕层的厚度各自独立的为0.5-20mm；每层所述束状层的厚度各自独立的为1-10mm。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的管状复合材料的制备方法，其特征在于，包括：围绕模具铺设所述缠绕层和所述束状层；然后固化和脱模。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的管状复合材料在船舶助推用转子风帆或输送管中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114506129A (zh) * 2022-01-29 2022-05-17 恒润集团有限公司 一种复合材料杆及其制备方法和用途

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101947803A (zh) * 2010-02-09 2011-01-19 芜湖圣弗兰玻璃钢有限公司 直竹条增强竹复管的制备方法
CN105952981A (zh) * 2016-05-20 2016-09-21 深圳市大疆创新科技有限公司 拉挤管材及其制备方法与制造设备
CN111941940A (zh) * 2020-06-21 2020-11-17 江苏澳盛复合材料科技有限公司 一种用于车辆承力结构的复合材料型材及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101947803A (zh) * 2010-02-09 2011-01-19 芜湖圣弗兰玻璃钢有限公司 直竹条增强竹复管的制备方法
CN105952981A (zh) * 2016-05-20 2016-09-21 深圳市大疆创新科技有限公司 拉挤管材及其制备方法与制造设备
CN111941940A (zh) * 2020-06-21 2020-11-17 江苏澳盛复合材料科技有限公司 一种用于车辆承力结构的复合材料型材及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114506129A (zh) * 2022-01-29 2022-05-17 恒润集团有限公司 一种复合材料杆及其制备方法和用途

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