CN114248468A - 一种纤维增强复合材料和纤维增强复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纤维增强复合材料和纤维增强复合材料的制备方法。方法包括：准备芯轴；在芯轴上套设内预制管；在内预制管的两端分别连接定位板，并在两个定位板相对的面上设置角度等分线；以定位板上的等分线为对准线在内预制管的外表面逐个安装导向板；取下内预制管两端的定位板，并在呈螺旋形状的槽中放置纤维集束；在导向板的外周套设外预制管，并在外预制管的一端加设堵头，以将该端封闭；从外预制管的另一端向呈螺旋形状的槽内灌注填充材料；灌注完成后，在预设温度下进行固化；固化完成后，将芯轴从所述内预制管中取出。本发明实施例的复合材料电杆芯模能够简化生产工艺并降低生产难度。

Description

一种纤维增强复合材料和纤维增强复合材料的制备方法
技术领域
本发明的实施例一般涉及复合材料领域，并且更具体地，涉及纤维增强复合材料和纤维增强复合材料的制备方法。
背景技术
现有的复合材料例如复合材料电杆通常是在芯轴上缠绕不同的材料层制造而成。例如公开号为CN101368453A、发明名称为“高强度复合材料电杆的生产方法”所述介绍的复合材料的电杆。其需要采用缠绕装置在芯轴的外周进行多次且复杂的逐层缠绕操作，生产周期长，并且生产难度大，成本较高。而在实际应用中，有的复合材料例如复合材料电杆仅需承受一定角度扭力，直接采用纤维集束来在芯部增强树脂基体即可达到纤维增强效果，不需要使用专门的缠绕装置进行复杂的逐层缠绕，但现有技术中并没有简易的芯模来制作这种复合材料。
因此，亟需一种新的纤维增强复合材料和纤维增强复合材料的制备方法以解决上述技术问题。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了一种纤维增强复合材料和纤维增强复合材料的制备方法，旨在简化生产工艺并降低生产能读。
在本发明的一方面，提供了一种纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备芯轴；
(2)在所述芯轴上套设内预制管；
(3)在所述内预制管的两端分别连接定位板，并在两个所述定位板相对的面上设置角度等分线；
(4)以所述定位板上的等分线为对准线在所述内预制管的外表面逐个安装导向板，以在所述内预制管外表面形成多个并行的呈螺旋形状的槽；
(5)取下所述内预制管两端的所述定位板，并在所述呈螺旋形状的槽中放置纤维集束；
(6)在所述导向板的外周套设外预制管，并在所述外预制管的一端加设堵头，以将该端封闭；
(7)从所述外预制管的另一端向所述呈螺旋形状的槽内灌注填充材料；
(8)灌注完成后，在预设温度下进行固化；
(9)固化完成后，将所述芯轴从所述内预制管中取出。
根据本发明实施例的一方面，所述在所述芯轴上套设内预制管的步骤中，所述芯轴从所述内预制管的两端伸出，以使所述定位板能够与所述芯轴连接。
根据本发明实施例的一方面，所述在所述内预制管的两端分别固定定位板，并在两个所述定位板相对的面上设置角度等分线的步骤中，以所述等分线为基准线，在所述定位板上设置与所述等分线一一对应的等分槽或等分孔。
根据本发明实施例的一方面，所述从所述外预制管的另一端向所述呈螺旋形状的槽内灌注填充材料的步骤中，向所述呈螺旋形状的槽内灌注填充材料时，边灌注边震实。
根据本发明实施例的一方面，所述在所述导向板的外周套设外预制管，并在所述外预制管的一端加设堵头的步骤中，所述堵头与所述芯轴可拆卸连接。
根据本发明实施例的一方面，所述以所述定位板上的等分线为对准线在所述内预制管的外表面逐个安装导向板的步骤中，所述导向板的材质为柔性材料。
根据本发明实施例的一方面，所述以所述定位板上的等分线为对准线在所述内预制管的外表面逐个安装导向板的步骤中，相邻的所述导向板之间设置有间隔块。
根据本发明实施例的一方面，所述从所述外预制管的另一端向所述呈螺旋形状的槽内灌注填充材料的步骤中，所述填充材料为树脂、固化剂以及无机粉末的混合物。
根据本发明实施例的一方面，所述在所述芯轴上套设内预制管以及在所述导向板的外周套设外预制管的步骤中，所述内预制管和所述外预制管的材质为树脂或塑料。
另一方面，本发明实施例还提供了一种纤维增强复合材料，所述纤维增强复合材料采用上述任一项所述的方法制备得到。
本发明实施例提供的纤维增强复合材料的制备方法，通过定位板上的角度等分线将导向板逐个安装在内预制管的外表面并在内预制管的外表面形成多个并行的呈螺旋形状的槽，在呈螺旋形状的槽中放置纤维集束并在导向板的外周套设外预制管，向螺旋形状的槽内填充材料并进行固化处理，得到纤维增强复合材料。本发明实施例提供的纤维增强复合材料的制备方法，制备过程中不需要使用缠绕装置在芯轴的外周进行多次且复杂的逐层缠绕操作，制备工艺简单，生产周期短，有利于降低生产成本。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1是根据本申请实施例提供的一种纤维增强复合材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面参照图1来描述本发明的实施例提供的一种纤维增强复合材料的制备方法。
图1是根据本申请实施例提供的一种纤维增强复合材料的制备方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例第一方面提供了一种纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S110：准备芯轴。
芯轴的长度以及芯轴的直径可以根据实际需要进行选择。芯轴可以为塑料或树脂等材质，以能够减轻芯轴的重量，便于生产。当然，芯轴还可以是碳钢或铁等材质，以使得芯轴具有一定的刚性，避免芯轴弯折。
S120：在芯轴上套设内预制管。
可选地，内预制管可以为塑料或树脂等材质，以能够减轻内预制管的重量，便于生产。内预制管的内径不小于芯轴的外径。在一些实施例中，内预制管的内径可以略大于芯轴的外径，以方便将内预制管安装在芯轴外周以及方便将芯轴从内预制管内取出。
S130：在内预制管的两端分别连接定位板，并在两个定位板相对的面上设置角度等分线。
可选地，芯轴的长度可以大于内预制管的长度芯轴可以从内预制管的两端伸出，以使定位板能够与芯轴连接。相应地，定位板上设置有沿自身厚度方向贯穿的通孔，定位板通过通孔与芯轴连接，通孔的内径可以与芯轴的外径大致相等，以方便定位板的安装和拆卸。
在一些可选的实施例中，以定位板上的等分线为基准线，在定位板上设置与等分线一一对应的等分槽或等分孔。导向板可以通过等分槽或等分孔与定位板进行连接，从而能够增加导向板与定位板之间连接稳定性，并且方便固定导向板的端部。
S140：以定位板上的等分线为对准线在内预制管的外表面逐个安装导向板，以在内预制管外表面形成多个并行的呈螺旋形状的槽。
芯轴的两端可以设置支架，支架与芯轴之间可以通过轴承连接，以使芯轴能够与自身中心轴为转轴进行旋转，从而方便在内预制管的外周逐个安装导向板。
在一些可选的实施例中，导向板的材质可以为柔性材料，以能够方便将导向板缠绕在内预制管的外部，以形成呈螺旋形状的槽。
可选地，导向板与内预制管的外表面可以通过多点固定的方式进行连接，以能够增加导向板与内预制管之间的连接力。另外，本发明实施例对相邻导向板之间的间距不作具体限定，可以根据内预制管的径向尺寸或纤维集束的径向尺寸进行确定。
在一些实施例中，相邻的导向板之间设置有间隔块，间隔块能够使相邻的导向板均匀间隔，避免相邻呈螺旋形状的槽之间的尺寸不一，从而影响纤维增强复合材料的整体强度。
S150：取下内预制管两端的定位板，并在呈螺旋形状的槽中放置纤维集束。纤维集束在呈螺旋形状的槽内呈螺旋状排布，相比于横向缠绕的纤维集束，呈螺旋状排布的纤维集束具有更强的抗剪切性能。
可选地，纤维集束可以通过多点固定的方式设置在呈螺旋形状的槽内，避免在向呈螺旋形状的槽内灌装填充材料时，纤维集束在呈螺旋形状的槽内发送移动，影响纤维增强复合材料的强度。
S160：在导向板的外周套设外预制管，并在外预制管的一端加设堵头，以将该端封闭。
可选地，内预制管可以为塑料或树脂等材质，以能够减轻内预制管的重量，便于生产。
可选地，堵头可以与芯轴连接。堵头上可以设置沿自身厚度方向贯穿的通孔，堵头可以通过通孔与芯轴连接，堵头通孔的内径可以与芯轴的外径大致相同，以方便堵头的安装与拆卸。
S170：从外预制管的另一端向呈螺旋形状的槽内灌注填充材料。
可选地，填充材料为树脂、固化剂以及无机粉末的混合物。
可选地，向呈螺旋形状的槽内灌注填充材料时，可以边灌注边震实，以增加呈螺旋形状的槽内填充材料的紧实度，有利于提高纤维增强复合材料的整体强度。
另外，向呈螺旋形状的槽内灌注填充材料之前，可以将间隔块从呈螺旋形状的槽内拆卸下来。
S180：灌注完成后，在预设温度下进行固化。
可选地，固化温度可以是50-80℃之间，固化时间可以是2-8h，以将纤维增强复合材料固化成型。
S190：固化完成后，将芯轴从内预制管中取出。
本发明实施例提供的纤维增强复合材料的制备方法，通过定位板上的角度等分线将导向板逐个安装在内预制管的外表面并在内预制管的外表面形成多个并行的呈螺旋形状的槽，在呈螺旋形状的槽中放置纤维集束并在导向板的外周套设外预制管，向螺旋形状的槽内填充材料并进行固化处理，得到纤维增强复合材料。本发明实施例提供的纤维增强复合材料的制备方法，制备过程中不需要使用缠绕装置在芯轴的外周进行多次且复杂的逐层缠绕操作，制备工艺简单，生产周期短，有利于降低生产成本。
另一方面，本发明实施例提供了一种纤维增强复合材料，本发明实施例的纤维增强复合材料采用上述任一项实施例的纤维增强复合材料的制备方法制备得到。
本发明实施例提供的纤维增强复合材料采用根据上述任一实施例的纤维增强复合材料的制备方法制得，使得纤维增强复合材料具备工艺简单、生产周期短、成本低的特点。
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请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一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备芯轴；
(2)在所述芯轴上套设内预制管；
(3)在所述内预制管的两端分别连接定位板，并在两个所述定位板相对的面上设置角度等分线；
(4)以所述定位板上的等分线为对准线在所述内预制管的外表面逐个安装导向板，以在所述内预制管外表面形成多个并行的呈螺旋形状的槽；
(5)取下所述内预制管两端的所述定位板，并在所述呈螺旋形状的槽中放置纤维集束；
(6)在所述导向板的外周套设外预制管，并在所述外预制管的一端加设堵头，以将该端封闭；
(7)从所述外预制管的另一端向所述呈螺旋形状的槽内灌注填充材料；
(8)灌注完成后，在预设温度下进行固化；
(9)固化完成后，将所述芯轴从所述内预制管中取出。
2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述在所述芯轴上套设内预制管的步骤中，所述芯轴从所述内预制管的两端伸出，以使所述定位板能够与所述芯轴连接。
3.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述在所述内预制管的两端分别固定定位板，并在两个所述定位板相对的面上设置角度等分线的步骤中，以所述等分线为基准线，在所述定位板上设置与所述等分线一一对应的等分槽或等分孔。
4.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述从所述外预制管的另一端向所述呈螺旋形状的槽内灌注填充材料的步骤中，向所述呈螺旋形状的槽内灌注填充材料时，边灌注边震实。
5.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述在所述导向板的外周套设外预制管，并在所述外预制管的一端加设堵头的步骤中，所述堵头与所述芯轴可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述以所述定位板上的等分线为对准线在所述内预制管的外表面逐个安装导向板的步骤中，所述导向板的材质为柔性材料。
7.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述以所述定位板上的等分线为对准线在所述内预制管的外表面逐个安装导向板的步骤中，相邻的所述导向板之间设置有间隔块。
8.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述从所述外预制管的另一端向所述呈螺旋形状的槽内灌注填充材料的步骤中，所述填充材料为树脂、固化剂以及无机粉末的混合物。
9.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述在所述芯轴上套设内预制管以及在所述导向板的外周套设外预制管的步骤中，所述内预制管和所述外预制管的材质为树脂或塑料。
10.一种纤维增强复合材料，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
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