CN115008845B - 一种类树状结构复合芯体和其制备工装及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种类树状结构复合芯体，包括作为芯体主体的纤维基体，以及从纤维基体的中心向边缘呈辐射设置的纤维增强层，且沿着纤维基体的中心依次向边缘呈同心设置有纤维增韧层，纤维增强层与纤维增韧层交叉围成的纤维基体中设置有蜂窝纤维管，纤维增强层、纤维增韧层与蜂窝纤维管均贯穿纤维基体；本发明还公开了一种对应复合芯体的结构设置路径的工装结构；本发明复合芯体的制备方法将各结构材料牵引入工装结构中后进行浸渍和加热固化。本发明的复合芯体中通过增加纤维韧层和蜂窝纤维管形成类树状组织结构，实现了结构致密与强韧性的结合；本发明的工装结构保证了材质纤维的连续分布且互不缠结；本发明的制备方法实现了复合芯体强韧性的提高。

Description

一种类树状结构复合芯体和其制备工装及制备方法
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种类树状结构复合芯体和其制备工装及制备方法。
背景技术
由于大截面玻璃钢复合材料具备比同等截面同等强度的钢梁、水泥墩柱等传统材料具备重量轻，容易运输施工等优势，已被广泛应用在电力工程、路桥工程及海洋工程中作为塔、墩、柱等重要的承重负载工程材料，用于替代传统大截面梁柱墩等承重材料。同时，因为大截面玻璃钢复合材料又存在制作过程中或后期使用过程中由于环境温度波动，冬夏温差等原因导致材料内部容易出现微裂纹，对工程长期运行造成安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种类树状结构复合芯体。该复合芯体在传统复合芯体的结构中增加纤维韧层和蜂窝纤维管结构，形成类树状组织结构，实现了复合芯体的结构致密与强韧性的结合，使得复合芯体具有良好的承载力，解决了复合芯体因加工或温度波动等在其内部出现微裂纹造成安全隐患的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种类树状结构复合芯体，其特征在于，包括作为芯体主体的纤维基体，以及从纤维基体的中心向边缘呈辐射设置的纤维增强层，且沿着所述纤维基体的中心依次向边缘呈同心设置有纤维增韧层，所述纤维增强层与纤维增韧层交叉围成的纤维基体中设置有蜂窝纤维管，所述纤维增强层、纤维增韧层与蜂窝纤维管均贯穿纤维基体。
本发明的复合芯体采用纤维基体作为芯体主体，通过在纤维基体的中心向边缘呈辐射设置贯穿的纤维增强层，在纤维基体中形成类似于支撑骨架的力学增强结构，对纤维基体起到加固强化作用，提高了复合芯体的强度性能，同时，在纤维基体的中心依次向边缘呈同心设置贯穿的纤维增韧层，在纤维基体中形成类似树木皮质层的应力松弛缓释结构，对纤维基体提供了增韧作用，提高了复合芯体的韧性性能，且与纤维增强层的结构复合形成网状结构，进一步改善了增强增韧效果；同时，还在纤维增强层与纤维增韧层交叉围成的纤维基体中设置蜂窝纤维管，从而在纤维基体中形成类似树木纤维导管的输送结构，有利于实现胶液对复合芯体中各结构纤维组织的有效渗透，提高了复合芯体的粘附结合能力，进一步提高复合芯体的力学性能。
上述的一种类树状结构复合芯体，其特征在于，所述纤维基体的横截面为圆形、方形或椭圆形。纤维基体的横截面决定了类树状结构复合芯体的横截面形状，本发明的类树状结构复合芯体的使用形状范围广泛，满足了多场合应用的需要，提高了本发明的实用价值。
上述的一种类树状结构复合芯体，其特征在于，所述纤维基体和纤维增强层的材质为玻璃纤维、陶瓷纤维或玄武岩纤维，所述纤维增韧层的材质为棉质纤维。本发明的纤维基体和纤维增强层均可采用广泛应用的玻璃纤维、陶瓷纤维或玄武岩纤维，提高了本发明复合芯体的实用性能；而棉质纤维具备中空腰圆形截面的微观结构，纤维纵向则呈现为扁平的转曲带状，采用棉质纤维作为纤维增韧层，在类树状结构复合芯体形成易渗透管状通道，赋予了复合芯体更高的韧性性能。
上述的一种类树状结构复合芯体，其特征在于，所述相邻的纤维增强层与相邻的纤维增韧层交叉围成的纤维基体区域中设置有蜂窝纤维管。本发明通过在相邻的纤维增强层与相邻的纤维增韧层交叉围成的纤维基体区域中设置有蜂窝纤维管，保证了蜂窝纤维管沿着复合芯体均匀分布，有利于实现胶液均匀的均匀渗透，进一步提高了复合芯体的整体性能；同时，蜂窝纤维管内部六面六角状窝形成的多墙面排列，构成连续的网状结构，有效分散了各个方向的外界抵压力，具备极强的承载力，从而有效避免了复合芯体的抵压形变。
上述的一种类树状结构复合芯体，其特征在于，所述纤维增强层、纤维增韧层与蜂窝纤维管均垂直贯穿纤维基体。本发明通过设置纤维增强层、纤维增韧层与蜂窝纤维管均垂直贯穿纤维基体，使得复合芯体各部位中均形成均匀的力学增强结构以及应力松弛缓释结构，且与复合芯体的应用相匹配，保证了复合芯体中各部位强度与韧性性能的均匀改善与提高；同时，进一步降低复合芯体质量，便于安装运输。
另外，本发明还提供了一种制备如上述的类树状结构复合芯体的工装结构，其特征在于，包括纤维基体路径，以及从纤维基体路径的中心向边缘呈辐射设置的纤维增强层路径，且沿着纤维基体路径的中心向边缘呈同心设置有纤维增韧层路径，所述纤维增强层路径与纤维增韧层路径交叉围成的纤维基体路径中设置有蜂窝纤维管路径，所述纤维增强层路径、纤维增韧层路径和蜂窝纤维管路径均贯穿纤维基体路径。该工装结构通过将复合芯体中不同结构的路径进行分别独立设置，实现了多种材质空间立体分布，保证了同一材质纤维连续分布，而不同材质纤维又互不缠结。
本发明还提供了一种采用上述工装结构制备类树状结构复合芯体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将纤维织物、蜂窝纤维管沿着垂直于复合芯体的横截面方向分别牵引进入工装结构的纤维基体路径和蜂窝纤维管路径中，然后将纤维织物沿着纤维增强层路径的方向牵引进入工装结构中，将纤维增韧料沿着纤维增韧层路径的方向牵引进入工装结构中，形成预制体；
步骤二、采用胶液对步骤一中形成的预制体进行浸渍，然后加热固化成型，经牵引机从工装结构中引出，得到复合芯体；所述加热固化成型的过程分为三段：第一段预热段的温度为100℃～120℃，第二段凝胶段的温度为135℃～145℃，第三段固化段的温度为170℃～180℃。
本发明将类树状结构复合芯体的各结构原料按照工装结构中对应的路径牵引进入挤压模具中后形成预制体，然后采用胶液进行浸渍，该过程中分布在纤维增强层与纤维增韧层交叉围成的纤维基体区域中的蜂窝纤维管作为胶液流动管道，发挥了毛细管的作用，不仅充分吸入胶液，还将胶液充分渗透入其周围的玻璃纤维中，扩大了胶液的扩散范围；再将浸渍后的预制体进行三段加热固化成型：第一段采用100℃～120℃的温度，使得纤维织物、纤维增韧料开始软化，且渗入的胶液进入粘滞状态，玻璃纤维被胶液充分浸润，蜂窝纤维管内充满胶液处于“饱胀”状态，第二段采用135℃～145℃的温度，通过升高温度使得玻璃纤维、纤维织物、纤维增韧料中的胶液扩散融为一体，并开始进入凝胶状态至失去流动性，同时，处于“饱胀”状态的蜂窝纤维管内胶液由于模具内压的上升逐渐被挤压渗出，促进了复合芯体组织结构间粘接更致密牢固，且蜂窝状纤维管逐步“萎缩”，实现胶液固化过程的应力松弛，第三段采用170℃～180℃的温度使得各结构充分固化，得到类树状结构复合芯体，保证了复合芯体强韧性的提高。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述纤维织物为玻璃纤维带或玻璃纤维预浸料，所述纤维增韧料为玻璃纤维预浸料或纤维带。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述胶液为环氧/酸酐体系胶液或乙烯基树脂体系胶液。该胶液在制备工艺温度以下适用期长，便于储存，且在到达制备工艺温度点时能够快速固化。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述加热固化成型的过程分为三段：第一段预热段的温度为110℃～120℃，第二段凝胶段的温度为135℃～145℃，第三段固化段的温度为170℃～175℃。本发明通过优选预热段的温度为110℃～120℃，使得胶液温度不断上升达到胶凝临界点的温度段，且胶液无相态的转变，通过优选凝胶段的温度为135℃～145℃，使得胶液从液态转变成粘弹性类似橡胶样弹性态的相转变，通过优选固化段的温度为170℃～175℃，使得胶液完全固化成网状结构，呈现出玻璃态的刚性结构相转变。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过对复合芯体的结构进行设计，在传统复合芯体的结构中增加纤维韧层和蜂窝纤维管结构，形成类树状组织结构，实现了复合芯体的结构致密与强韧性的结合，使得复合芯体具有良好的承载力，解决了复合芯体因加工或温度波动等在其内部出现微裂纹造成安全隐患的问题。
2、本发明在纤维基体的中心依次向边缘呈同心设置贯穿的纤维增韧层，不仅形成类似树木皮质层的应力松弛缓释结构，还与纤维增强层的结构复合形成网状结构，进一步改善了增强增韧效果。
3、本发明的工装结构通过将复合芯体中不同结构的路径进行分别独立设置，实现了多种材质空间立体分布，保证了同一材质纤维连续分布，而不同材质纤维又互不缠结，保证了复合芯体的顺利成型。
4、本发明的制备方法利用蜂窝纤维管作为胶液流动管道并发挥毛细管作用，不仅提高了胶液的渗透量和渗透范围，还结合加热固化成型的三个不同温度阶段，促进了复合芯体组织结构间粘接更致密牢固，实现了固化过程的应力松弛，保证了复合芯体类树状结构的形成以及复合芯体强韧性的提高。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明制备类树状结构复合芯体的工装结构的局部剖面图。
图2为本发明实施例1制备类树状结构复合芯体的工装结构的横截面示意图。
图3为本发明实施例2制备类树状结构复合芯体的工装结构的横截面示意图。
附图标记说明:
1—纤维增强层路径；   2—纤维增韧层路径；   3—蜂窝纤维管路径；
4—纤维基体路径。
具体实施方式
实施例1
本实施例的类树状结构复合芯体包括作为芯体主体、且横截面为直径320mm圆形的纤维基体，以及从纤维基体的中心向边缘呈辐射设置的纤维增强层，且沿着所述纤维基体的中心依次向边缘呈同心设置有纤维增韧层，所述相邻的纤维增强层与相邻的纤维增韧层交叉围成的纤维基体中设置有蜂窝纤维管，所述纤维增强层、纤维增韧层与蜂窝纤维管均垂直贯穿纤维基体；所述纤维基体和纤维增强层的材质均为玻璃纤维，所述纤维增韧层的材质为棉质纤维。
如图1和图2所示，本实施例的类树状结构复合芯体的工装结构包括纤维基体路径4，以及从纤维基体路径4的中心向边缘呈辐射设置的纤维增强层路径1，且沿着纤维基体路径4的中心向边缘呈同心设置的纤维增韧层路径2，所述纤维增强层路径1与纤维增韧层路径2交叉围成的纤维基体路径4中设置有蜂窝纤维管路径3，所述纤维增强层路径1、纤维增韧层路径2和蜂窝纤维管路径3均贯穿纤维基体路径4。
本实施例采用工装结构制备类树状结构复合芯体的方法包括以下步骤：
步骤一、将纤维织物、蜂窝纤维管沿着垂直于复合芯体的横截面方向分别牵引进入工装结构的纤维基体路径4和蜂窝纤维管路径3中，然后将纤维织物沿着纤维增强层路径1的方向，即纤维织物的宽度沿着纤维基体的中心向边缘方向、长度沿着垂直于复合芯体的横截面方向，牵引进入工装结构中，将纤维增韧料沿着纤维增韧层路径2的方向，即纤维增韧料的宽度沿着平行于纤维基体的边缘方向、长度沿着垂直于复合芯体的横截面方向，牵引进入工装结构中，形成预制体；
所述纤维织物为厚度0.2mm、宽度10cm的玻璃纤维环氧树脂体系预浸无纬带，且采用5层叠层；
所述纤维增韧料为厚度0.14mm、宽度30mm的棉质纤维平纹布环氧树脂预浸料，且采用5层叠层；
步骤二、采用环氧/酸酐体系胶液对步骤一中形成的预制体进行浸渍，然后加热固化成型，经牵引机从工装结构中引出，得到复合芯体；所述加热固化成型的过程分为三段：第一段预热段的温度为100℃～120℃，第二段凝胶段的温度为135℃～145℃，第三段固化段的温度为170℃～180℃。
本实施例的类树状结构复合芯体中纤维基体还可以为方形，纤维基体和纤维增强层的材质还可替换为陶瓷纤维或玄武岩纤维。
实施例2
本实施例的类树状结构复合芯体包括作为芯体主体、且横截面为长半轴250mm、短半轴220mm椭圆形的纤维基体，以及从纤维基体的中心向边缘呈辐射设置的纤维增强层，且沿着所述纤维基体的中心依次向边缘呈同心设置有纤维增韧层，所述相邻的纤维增强层与相邻的纤维增韧层交叉围成的纤维基体中设置有蜂窝纤维管，所述纤维增强层、纤维增韧层与蜂窝纤维管均垂直贯穿纤维基体；所述纤维基体和纤维增强层的材质均为玻璃纤维，所述纤维增韧层的材质为棉质纤维。
如图1和图3所示，本实施例的类树状结构复合芯体的工装结构包括纤维基体路径4，以及从纤维基体路径4的中心向边缘呈辐射设置的纤维增强层路径1，且沿着纤维基体路径4的中心向边缘呈同心设置的纤维增韧层路径2，所述纤维增强层路径1与纤维增韧层路径2交叉围成的纤维基体路径4中设置有蜂窝纤维管路径3，所述纤维增强层路径1、纤维增韧层路径2和蜂窝纤维管路径3均贯穿纤维基体路径4。
本实施例采用工装结构制备类树状结构复合芯体的方法包括以下步骤：
步骤一、将纤维织物、蜂窝纤维管沿着垂直于复合芯体的横截面方向分别牵引进入工装结构的纤维基体路径4和蜂窝纤维管路径3中，然后将纤维织物沿着纤维增强层路径1的方向，即纤维织物的宽度沿着纤维基体的中心向边缘方向、长度沿着垂直于复合芯体的横截面方向，牵引进入工装结构中，将纤维增韧料沿着纤维增韧层路径2的方向，即纤维增韧料的宽度沿着平行于纤维基体的边缘方向、长度沿着垂直于复合芯体的横截面方向，牵引进入工装结构中，形成预制体；
所述纤维织物为厚度0.24mm、宽度15cm的缎纹玻璃纤维带，且采用8层叠层；
所述纤维增韧料为厚度0.14mm、宽度30mm的聚酯纤维斜纹不带，且采用10层叠层；
步骤二、采用乙烯基树脂体系胶液对步骤一中形成的预制体进行浸渍，然后加热固化成型，经牵引机从工装结构中引出，得到复合芯体；所述加热固化成型的过程分为三段：第一段预热段的温度为100℃～120℃，第二段凝胶段的温度为135℃～145℃，第三段固化段的温度为170℃～180℃。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种类树状结构复合芯体，其特征在于，包括作为芯体主体的纤维基体，以及从纤维基体的中心向边缘呈辐射设置的纤维增强层，且沿着所述纤维基体的中心依次向边缘呈同心设置有纤维增韧层，所述纤维增强层与纤维增韧层交叉围成的纤维基体中设置有蜂窝纤维管，所述纤维增强层、纤维增韧层与蜂窝纤维管均贯穿纤维基体；所述纤维基体和纤维增强层的材质为玻璃纤维、陶瓷纤维或玄武岩纤维，所述纤维增韧层的材质为棉质纤维，所述纤维增强层中相邻的纤维增强层与纤维增韧层中相邻的纤维增韧层交叉围成的纤维基体区域中设置有蜂窝纤维管。
2.根据权利要求1所述的一种类树状结构复合芯体，其特征在于，所述纤维基体的横截面为圆形、方形或椭圆形。
3.根据权利要求1所述的一种类树状结构复合芯体，其特征在于，所述纤维增强层、纤维增韧层与蜂窝纤维管均垂直贯穿纤维基体。
4.一种制备如权利要求1~3中任一权利要求所述的类树状结构复合芯体的工装结构，其特征在于，包括纤维基体路径（4），以及从纤维基体路径（4）的中心向边缘呈辐射设置的纤维增强层路径（1），且沿着纤维基体路径（4）的中心向边缘呈同心设置有纤维增韧层路径（2），所述纤维增强层路径（1）与纤维增韧层路径（2）交叉围成的纤维基体路径（4）中设置有蜂窝纤维管路径（3），所述纤维增强层路径（1）、纤维增韧层路径（2）和蜂窝纤维管路径（3）均贯穿纤维基体路径（4）。
5.一种采用如权利要求4中所述工装结构制备类树状结构复合芯体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将纤维织物、蜂窝纤维管沿着垂直于复合芯体的横截面方向分别牵引进入工装结构的纤维基体路径（4）和蜂窝纤维管路径（3）中，然后将纤维织物沿着纤维增强层路径（1）的方向牵引进入工装结构中，将纤维增韧料沿着纤维增韧层路径（2）的方向牵引进入工装结构中，形成预制体；
步骤二、采用胶液对步骤一中形成的预制体进行浸渍，然后加热固化成型，经牵引机从工装结构中引出，得到复合芯体；所述加热固化成型的过程分为三段：第一段预热段的温度为100℃~120℃，第二段凝胶段的温度为135℃~145℃，第三段固化段的温度为170℃~180℃。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤一中所述纤维织物为玻璃纤维带或玻璃纤维预浸料，所述纤维增韧料为玻璃纤维预浸料或纤维带。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤二中所述胶液为环氧/酸酐体系胶液或乙烯基树脂体系胶液。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤二中所述加热固化成型的过程分为三段：第一段预热段的温度为110℃~120℃，第二段凝胶段的温度为135℃~145℃，第三段固化段的温度为170℃~175℃。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1344205A (zh) * 1999-03-30 2002-04-10 Cytec技术有限公司 含有结构和非结构纤维的复合物

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001009942A (ja) * 1999-07-01 2001-01-16 Toray Ind Inc 繊維強化樹脂ハニカムコア、繊維強化樹脂ハニカムコア用プリフォームおよびその製造方法
US20060272727A1 (en) * 2005-06-06 2006-12-07 Dinon John L Insulated pipe and method for preparing same
JP2008068487A (ja) * 2006-09-13 2008-03-27 Torakuto:Kk 繊維強化樹脂製ハニカムの製造方法及びこの方法で製造されたハニカム、並びに繊維強化樹脂製ハニカムサンドイッチ構造体及びこれを用いた構造用又は装飾用の柱材、梁材又は壁材
CN102110491B (zh) * 2009-12-28 2013-01-16 江苏源盛复合材料技术股份有限公司 一种用于增强电缆的复合材料芯及增强电缆
CN203641706U (zh) * 2014-01-02 2014-06-11 天津耀德环保科技有限公司 短纤维增强聚乙烯复合管
CN106146830A (zh) * 2015-04-28 2016-11-23 徐工集团工程机械股份有限公司 一种多层改性浇铸尼龙材料
US20170021596A1 (en) * 2015-05-05 2017-01-26 Sunrez Corp. Fiber Reinforced Core
CN105089077B (zh) * 2015-09-16 2018-01-12 江西贝融新型建材股份有限公司 一种超高性能混凝土蜂窝结构复合井盖及其制作方法
CN105625951B (zh) * 2016-02-29 2017-11-21 胜利油田新大管业科技发展有限责任公司 一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法
JP7017672B2 (ja) * 2016-04-01 2022-02-09 株式会社Ｈｐｃ沖縄 繊維製セル構造コンクリートの製造方法
CN106113738B (zh) * 2016-07-15 2019-01-04 广东新秀新材料股份有限公司 夹层结构复合材料及其制备方法
CN107254731A (zh) * 2017-07-04 2017-10-17 东华大学 一种仿生导湿排汗纱线及其制备装置和方法
CN108930520A (zh) * 2018-07-23 2018-12-04 山东大学 一种具有自调节抗冲击结构的复合材料抽油杆

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1344205A (zh) * 1999-03-30 2002-04-10 Cytec技术有限公司 含有结构和非结构纤维的复合物

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