CN220262069U - 一种棒材结构的复合材料制品 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种棒材结构的复合材料制品，包括多个沿所述复合材料制品的轴向依次堆叠的纤维预制片；纤维预制片为实心片材，以使复合材料制品内部为实心；纤维预制片包括树脂和包覆于所述树脂中的纤维，纤维预制片的纤维取向垂直所述轴向，纤维预制片为单向纤维预制片，单向纤维预制片内纤维的纤维取向保持一致，复合材料制品具有至少两种纤维取向相交的单向纤维预制片。如此由于纤维预制片的纤维取向均在垂直长度方向的截向取向，从而提高复合材料制品在截向的拉伸强度、压缩强度及模量等性能。尤其适用棒材或者其他具有类似结构的型材的复合材料制品挤出成型，且能根据需要调整挤出长度，并能够提高生产效率。

Description

一种棒材结构的复合材料制品

技术领域

本申请涉及材料技术领域，尤其涉及一种棒材结构的复合材料制品。

背景技术

相关技术中的复合材料制品可以制备成板材、棒材、管材等各类形状，复合材料制品通常采用拉挤成型、缠绕成型、模压成型等工艺进行制备。复合材料制品的力学性能与纤维的取向密切相关，通常在纤维的取向方向具有更加优异的强度和模量。

其中，对于棒材、管材类的复合材料制品来说，受限于拉挤成型、缠绕成型、模压成型等工艺的特点，纤维在复合材料制品的截向方向(即垂直于棒材或管材轴向的方向)难于取向，因此在截向方向的拉伸强度、压缩强度及其模量较低。

实用新型内容

本申请实施例公开了一种棒材结构的复合材料制品，能够解决相关技术中棒材类的复合材料制品在截向方向的拉伸强度、压缩强度及其模量较低的问题。

为了实现上述目的，本申请公开一种棒材结构的复合材料制品，包括多个沿复合材料制品的轴向依次堆叠的纤维预制片；所述纤维预制片为实心片材，以使复合材料制品内部为实心；纤维预制片中包括树脂和包覆于树脂中的纤维，纤维预制片的纤维取向垂直轴向；纤维预制片包括单向纤维预制片，单向纤维预制片内纤维的纤维取向保持一致，复合材料制品具有至少两种纤维取向相交的单向纤维预制片。

可选地，纤维预制品中的单向纤维预制片分为第一单向纤维预制片和第二单向纤维预制片；第一单向纤维预制片朝第一方向进行纤维取向，第二单向纤维预制片朝第二方向进行纤维取向，第一方向、第二方向和轴向两两相交；纤维预制品包括沿轴向交替设置的第一预浸段和第二预浸段，第一预浸段包括一个第一单向纤维预制片或多个沿轴向依次堆叠的第一单向纤维预制片；第二预浸段包括一个第二单向纤维预制片或多个沿轴向依次堆叠的第二单向纤维预制片。

可选地，复合材料制品的长度为2.8～3.2m，长度方向为轴向。

可选地，复合材料制品的宽度为75～85mm，宽度方向为第二方向。

可选地，复合材料制品的厚度20～30mm，厚度方向为第一方向。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请公开的棒材结构的复合材料制品包括多个沿所述复合材料制品的轴向依次堆叠的纤维预制片；纤维预制片为实心片材，以使复合材料制品内部为实心；纤维预制片中包含纤维和树脂，纤维预制片的纤维取向垂直所述轴向，复合材料制品具有至少两种互为相交的纤维取向。

如此所形成的复合材料制品，在第一方面，由于其中的纤维预制片的纤维取向均截向取向(垂直轴向)，从而提高复合材料制品在其截向的拉伸强度、压缩强度及模量等性能。

在第二方面，相关技术中的制备方式更适宜于板材类结构的复合材料制品，而较之板材类结构的复合材料制品来说，由于板材受限于其加工设备，故板材的厚度无法太大，一般不会超过50mm，而本申请的复合材料制品10用于制备棒材，可以在挤出模具中用堆积方法不断挤出，其长度可以根据需要任意调节，比如3000mm，5000mm等，在尺寸控制上较之板材更具优势。

在第三方面，对于板材或其他类型的复合材料制品来说，其不同的加工工序往往需要在不同的设备上进行，比如压实需要用压带机实现，加热固化需要红外加热设备等，工序的改变需要产品在不同的设备之间转运，而本申请的复合材料制品从加料到最后成型均在挤出模具中完成，无需在上下工序衔接时进行产品的转运，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本申请公开的复合材料制品结构图；

图2为本申请公开的热塑性复合材料制品加工过程的第一状态图；

图3为本申请公开的热塑性复合材料制品加工过程的第二状态图；

图4为本申请公开的热塑性复合材料制品加工过程的第三状态图；

图5为本申请公开的热塑性复合材料制品加工过程的第四状态图；

图6为本申请公开的热固性复合材料制品加工过程的第一状态图；

图7为本申请公开的热固性复合材料制品加工过程的第二状态图；

图8为本申请公开的热固性复合材料制品加工过程的第三状态图；

图9为本申请公开的热固性复合材料制品加工过程的第四状态图；

图10为本申请公开的第一种由单向纤维预制片构成的复合材料制品结构图；

图11为本申请公开的第二种由单向纤维预制片构成的复合材料制品结构图；

图12为本申请公开的第三种由单向纤维预制片构成的复合材料制品结构图；

图13为本申请公开的由多向纤维预制片构成的复合材料制品结构图；

图14为相关技术中复合材料制品的制备方法图；

图15为本申请主纤维丝和辅纤维丝混纺示意图。

附图标记说明：

X-第一方向、Y-第二方向、Z-轴向、

10-复合材料制品、

11-第一单向纤维预制片、12-第二单向纤维预制片、13-多向纤维预制片、

101-主纤维丝、102-辅纤维丝、

20-模腔、

21-加料工段、

22-热压工段、

22a-半固化工段、22b-固化工段、

23-冷却工段、

201-第一堆挤机构、202-第二堆挤机构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

对于相关技术中的棒材、管材类的复合材料制品来说，受限于拉挤成型、缠绕成型、模压成型等工艺的特点，纤维在复合材料制品的截向方向(即垂直于棒材或管材轴向的方向)难于取向，因此在截向方向的拉伸强度、压缩强度及其模量较低，为解决此问题，遂产生本申请技术方案，下面结合图1～图15进行阐述。

本申请公开一种棒材结构的复合材料制品，包括多个沿复合材料制品的轴向Z依次堆叠的纤维预制片。纤维预制片为实心片材，以使复合材料制品内部为实心；比如纤维预制片的形状为圆形、矩形、六方形，以使复合材料制品为横截面圆形、矩形、六方形的棒料。纤维预制片包括树脂和包覆于所述树脂中的纤维，纤维预制片的纤维取向垂直轴向Z，复合材料制品具有至少两种互为相交的纤维取向。

下面对几种复合材料制品10进行举例说明：

如图1～图12所示，纤维预制片可以为单向纤维预制片，单向纤维预制片中的树脂可以是热固性或热塑性的树脂。单向纤维预制片内纤维的纤维取向保持一致。复合材料制品10具有至少两种纤维取向相交的单向纤维预制片，比如三种纤维取向互成60°夹角的单向纤维预制片，或者更多种不同纤维取向的单向纤维预制片，本申请为降低制造成本，可以将纤维预制品中的单向纤维预制片分为第一单向纤维预制片11和第二单向纤维预制片12。第一单向纤维预制片11朝第一方向X进行纤维取向，第二单向纤维预制片12朝第二方向Y进行纤维取向，第一方向X、第二方向Y和轴向Z两两相交，比如相互垂直。

纤维预制品包括沿轴向Z交替设置的第一预浸段和第二预浸段，第一预浸段包括一个第一单向纤维预制片11或多个沿轴向Z依次堆叠的第一单向纤维预制片11；第二预浸段包括一个第二单向纤维预制片12或多个沿轴向Z依次堆叠的第二单向纤维预制片12。

如图10所示，在第一种棒材结构的复合材料制品10的结构中，所形成的复合材料制品10则由第一单向纤维预制片11和第二单向纤维预制片12沿轴向Z交替叠加生成，即第一预浸段仅包括一个第一单向纤维预制片11，第二预浸段仅包括一个第二单向纤维预制片12。

如图11所示，在第二种复合材料制品10的结构中，第一预浸段可以包括多个第一单向纤维预制片11，比如两个第一单向纤维预制片11，第二预浸段可以包括一个第二单向纤维预制片12。如此所形成的复合材料制品10则由第一单向纤维预制片11和第二单向纤维预制片12按照2:1的比例，沿轴向Z交替叠加生成。

如图12所示，在第三种复合材料制品10的结构中，第一预浸段可以包括一个第一单向纤维预制片11，第二预浸段可以包括两个第二单向纤维预制片12。如此所形成的复合材料制品10则由第一单向纤维预制片11和第二单向纤维预制片12按照1:2的比例，沿轴向Z交替叠加生成。

当然，第一单向纤维预制片11和第二单向纤维预制片12也可以按照其他比例进行调整，以调整复合材料制品10的结构，通过不同比例的调配，可以调整复合材料制品10在某一特定方向的截向性能；同时复合材料制品10中也可以由更多不同纤维取向的纤维预制片叠加形成，以在更多方向具有较好的截向性能，或者，纤维预制品也可以由三种或以上互不相同纤维取向的单向纤维预制片构成，此处不再详述。

通常来说，复合材料制品10的长度为2.8～3.2m，比如2.8mm，3m，3.2m等，长度方向为轴向Z；复合材料制品10的宽度为75～85mm，比如75mm，80mm，85mm等，宽度方向为第二方向Y；复合材料制品10的厚度20～30mm，比如20mm，25mm，30mm等，厚度方向为第一方向X。

以纤维为玄武岩纤维，树脂材料为聚醚醚酮复合而成的复合材料制品10为例，设定复合材料制品10的长度为3m、宽度为80mm(宽度方向为第二方向Y)、厚度25mm(厚度方向为第一方向X)，复合材料制品10的物性指标如下表1所示：

表1

又以纤维为玄武岩纤维，树脂材料为苯并噁嗪复合而成的复合材料制品10为例，设定复合材料制品10的长度为3m(长度方向为轴向Z)、宽度为80mm(宽度方向为第二方向Y)、厚度25mm(厚度方向为第一方向X)，复合材料制品10的物性指标如下表2所示：

表2

图14为相关技术中复合材料制品采用传统模压成型方式，较之相关技术中复合材料制品成型方式来说，本申请的复合材料制品在平行于纤维预制片的截向，比如第一方向X和第二方向Y，具有明显的力学优势，对比如下

表3：

表3

如此所形成的复合材料制品10，在第一方面，由于其中的纤维预制片的纤维取向均截向取向(垂直轴向Z)，从而提高复合材料制品10在其截向的拉伸强度、压缩强度及模量等性能。

在第二方面，图14公开的相关技术中的制备方式更适宜于板材类结构的复合材料制品10，而较之板材类结构的复合材料制品10来说，由于板材受限于其加工设备，故板材的厚度无法太大，一般不会超过50mm，而本申请的复合材料制品10用于制备棒材，可以在挤出模具中用堆积方法不断挤出，其长度可以根据需要任意调节，比如3000mm，5000mm等，在尺寸控制上较之板材更具优势。

在第三方面，对于板材或其他类型的复合材料制品来说，其不同的加工工序往往需要在不同的设备上进行，比如压实需要用压带机实现，加热固化需要红外加热设备等，工序的改变需要产品在不同的设备之间转运，而本申请的复合材料制品10从加料到最后成型均在挤出模具中完成，无需在上下工序衔接时进行产品的转运，提高了生产效率。

在另一些可选地实施方案中，图13中的纤维预制片为多向纤维预制片13，多向纤维预制片13中的树脂通常为热塑性树脂。多向纤维预制片13包括至少两种纤维取向相交的纤维，比如多向纤维预制片13中既包含有朝第一方向X进行纤维取向的第一纤维，也包含有朝第二方向Y进行纤维取向的第二纤维，并且第一纤维和第二纤维交织布局于多向纤维预制片13中，比如第一纤维和第二纤维相互垂直。如此，由于多向纤维预制片13中的纤维取向均截向取向(垂直轴向Z)，这样也能提高复合材料制品10在其截向的拉伸强度、压缩强度及模量等性能。当然，多向纤维预制片13也可以包括更多纤维取向相交的纤维，比如多向纤维预制片13包括第一纤维、第二纤维和第三纤维，所述第一纤维的纤维取向和所述第二纤维的纤维取向之间夹角、所述第二纤维的纤维取向和所述第三纤维的纤维取向之间夹角、所述第三纤维的纤维取向和所述第一纤维的纤维取向之间夹角均成120°等，此处不再详述。

同时需要说明的是，由于多向纤维预制片13存在至少两种互为相交的纤维取向，这样在进行多向纤维预制片13的堆叠时，可以如图13所示，在排布各多向纤维预制片13时，既可以使一部分多向纤维预制片13的第一纤维朝第一方向X，以及第二纤维朝第二方向Y，也可以使另一部分多向纤维预制片13的第一纤维相对第一方向X倾斜，以及第二纤维相对第二方向Y倾斜。这样相对于用单向纤维预制片制备复合材料制品10的方式来说，采用多向纤维预制片13制备复合材料制品10时，无需刻意考虑多向纤维预制片13中纤维的排布方向，直接将多向纤维预制片13朝轴向Z堆叠即可，能够提高制备效率。而单向纤维预制片的叠加，相对于多向纤维预制片13的叠加来说，能够使纤维预制品具有更好的强度，更适用于本申请的复合材料制品10。故生产者可以结合自身需要，考虑复合材料制品10是用多向纤维预制片13制备、或单向纤维预制片制备、或多向纤维预制片和单向纤维预制片按一定比例调配后制备，此处不再详述。

可选地，纤维可以为有机纤维或无机纤维。

可选地，无机纤维为玻璃纤维布、碳纤维、玄武岩纤维、石英纤维中的其中一种。有机纤维可以为芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的其中一种。

可选地，树脂为热固性树脂，热固性树脂为环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、双马树脂、氰酸酯树脂中的其中一种。

在另一些可选地实施方案中，树脂为热塑性树脂，热塑性树脂可以为聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer，简称LCP)、聚对苯二甲酸酯类树脂(比如Polyethylene terephthalate，简称PET)和聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)中的其中一种。其中尼龙可以为聚酰胺-6(PA6)、聚酰胺-66(PA66)，长链尼龙和芳香类尼龙中的其中一种。

下面介绍复合材料制品10的制备方法：

请参考图2～图5，以含有热塑性树脂材料聚醚醚酮的复合材料制品10为例，复合材料制品10在挤出模具的模腔20中成型为棒材，挤出模具包括设于模腔20中，且沿模腔20的供料方向依次设置的加料工段21、热压工段22和冷却工段23，模腔20的供料方向与复合材料制品的轴向Z一致。加料工段21靠近模腔20的输入端设置，冷却工段23靠近模腔20的输出端设置，由模腔20的输入端自模腔20的输出端为供料方向，挤出模具可活动地设有第一堆挤机构201和第二堆挤机构202，模腔20位于第一堆挤机构201和第二堆挤机构202之间，第一堆挤机构201朝向模腔20靠近加料工段21的一侧设置，第二堆挤机构202朝向模腔20靠近冷却工段23的一侧设置，第一堆挤机构201的至少部分、第二堆挤机构202的至少部分均可进入模腔20，这里第一堆挤机构201和第二堆挤机构202可选用电推杆机构、气缸活塞机构等，以气缸活塞机构为例，活塞杆的前端可以设置顶板，这样第一堆挤机构201的顶板，第二堆挤机构202的顶板均可进入模腔20内，同时第一堆挤机构201的顶板，第二堆挤机构202的顶板可相互趋近，以对处于模腔20中的复合材料制品10形成挤压，挤压过程中复合材料制品10逐渐被压实以紧贴模腔20内壁，以保证复合材料制品10的外形与模腔20的内腔形状吻合，也就是说，模腔20的形状决定复合材料制品10的外形，比如复合材料制品10可为横截面为圆形、矩形、六方形等各种形状的棒料。

本申请的复合材料制品10的制备方法可以包括：

执行加料工序：向加料工段21提供纤维预制品，并设定加料工段21的温度为100℃。纤维预制品为热塑性预制品，如此，纤维预制品具有热塑性材料的成型特点，即能反复加热塑化和冷却硬化且效果可逆。具体来说，纤维预制品包括多个沿轴向Z依次堆叠的纤维预制片，纤维预制片为多向纤维预制片和单向纤维预制片中的其中一种。其中，多向纤维预制片包括至少两种纤维取向相交的纤维和热塑性树脂；单向纤维预制片包括一种纤维取向保持一致的纤维和热塑性树脂。纤维预制品包括至少两种纤维取向相交的单向纤维预制片，或，纤维预制品包括多向纤维预制片，比如纤维预制品中均为多向纤维预制片，或者，纤维预制品具有两种以上纤维取向的单向纤维预制片，且不同种类单向纤维预制片之间的纤维取向相交，或者，纤维预制品中既有多向纤维预制片，也有单向纤维预制片。

执行转运工序：控制第一堆挤机构201进行朝后文的轴向Z移动，以转运纤维预制品至热压工段22。

执行热压工序：在热压工段22将纤维预制品加热至大于或等于第一预设温度，以使纤维预制品塑化，比如设定热压工段22的温度为380℃。并且第一堆挤机构201和第二堆挤机构202相互趋近，使得挤压模具压实塑化后的纤维预制品，以使纤维预制品逐渐紧贴模腔20内壁，以提供复合材料制品10，具体如图2所示。上述的第一预设温度指的是：含有热塑性材料的纤维预制品被加热到可以塑化的温度，比如第一预设温度为热塑性树脂的粘流温度或者熔融温度。

执行转运工序：控制第一堆挤机构201继续朝轴向Z移动，以通过推挤的方式，由热压工段22转运复合材料制品10至冷却工段23。

执行固化工序：在冷却工段23将复合材料制品10冷却至小于或等于第二预设温度，以定型复合材料制品10，比如设定冷却工段23的温度为130°C，具体如图3所示。这里的第二预设温度指的是：复合材料制品10能够被冷却硬化的温度，比如第二预设温度为热塑性树脂的结晶温度或者玻璃化温度。可以理解的是，第二预设温度小于第一预设温度。

请参考图6～图9，以含有热固性树脂材料苯并噁嗪的复合材料制品10为例，复合材料制品10在挤出模具的模腔20中成型为棒材，挤出模具包括设于模腔20中，且沿模腔20的供料方向依次设置的加料工段21、半固化工段22aa、固化工段22b和冷却工段23，加料工段21靠近模腔20的输入端设置，冷却工段23靠近模腔20的输出端设置，由模腔20的输入端自模腔20的输出端为供料方向，挤出模具可活动地设有第一堆挤机构201和第二堆挤机构202，模腔20位于第一堆挤机构201和第二堆挤机构202之间，第一堆挤机构201朝向模腔20靠近加料工段21的一侧设置，第二堆挤机构202朝向模腔20靠近固化工段22b的一侧设置，第一堆挤机构201的至少部分、第二堆挤机构202的至少部分均可进入模腔20，这里第一堆挤机构201和第二堆挤机构202可选用电推杆机构、气缸活塞机构等，以气缸活塞机构为例，活塞杆的前端可以设置顶板，这样第一堆挤机构201的顶板，第二堆挤机构202的顶板均可进入模腔20内，同时第一堆挤机构201的顶板，第二堆挤机构202的顶板可相互趋近，以对处于模腔20中的复合材料制品10形成挤压，挤压过程中复合材料制品10逐渐被压实以紧贴模腔20内壁，以保证复合材料制品10的外形与模腔20的内腔形状吻合，也就是说，模腔20的形状决定复合材料制品10的外形，比如复合材料制品10可为横截面为圆形、矩形、六方形等各种形状棒料。

本申请的复合材料制品10的制备方法可以包括：

执行加料工序：设定加料工段21的温度为50℃，向加料工段21提供纤维预制品。纤维预制品为热固性预制品，如此，纤维预制品具有热固性材料的成型特点，即被加热至大于或等交联固化温度时能够得到固化，且固化效果不可逆。具体来说，纤维预制品包括多个沿轴向Z依次堆叠的纤维预制片，纤维预制片为多向纤维预制片和单向纤维预制片中的其中一种。其中，多向纤维预制片包括多向纤维布和热固性树脂，多向纤维布包括至少两种纤维取向相交的纤维；单向纤维预制片包括单向纤维布和热固性树脂，单向纤维布内部纤维的纤维取向保持一致。纤维预制品包括至少两种纤维取向相交的单向纤维预制片，或，纤维预制品包括多向纤维预制片，比如纤维预制品中均为多向纤维预制片，或者，纤维预制品具有两种以上纤维取向的单向纤维预制片，且不同种类单向纤维预制片之间的纤维取向相交，或者，纤维预制品中既有多向纤维预制片，也有单向纤维预制片。

执行压实工序：设定加料工段21的温度为50℃，第一堆挤机构201和第二堆挤机构202相互趋近，使得挤压模具压缩处于加料工段21的纤维预制品，纤维预制品逐渐被压实并紧贴模腔20内壁，以提供被压缩的纤维预制品，具体如图6所示。可以理解的是，如果模腔20中仅具有纤维预制品，则第一堆挤机构201和第二堆挤机构202分别直接接触纤维预制品的两相对端面，以将纤维预制品压实；而如果模腔20中已经存留有复合材料制品10，且所留存的复合材料制品10避让加料工段21，且位于纤维预制品和第二堆挤机构202之间，则第一堆挤机构201直接挤压纤维预制品的一侧，而第二堆挤机构202通过复合材料制品10进行力传导，以间接挤压纤维预制品的另一侧，从而对纤维预制品进行压实，并使纤维预制品连接在复合材料制品10的末端。

执行转运工序：控制第一堆挤机构201运动，以转运被压缩的纤维预制品至半固化工段22a。

执行半固化工序：在半固化工段22a将被压缩的纤维预制品加热至第三预设温度，以提供半固结的制品，比如设定半固化工段22a的温度为150℃。半固化工段22a的设置相当于在加料工段21和固化工段22b之间设置了一个缓冲区，这样纤维预制品由加料工段21进入半固化工段22a后，能够被部分固化，并且能够与位于固化工段22b的原有的复合材料制品10在接触位置进行充分的融合、压实，进而保证复合材料制品10的融合度，防止复合材料制品10出现粘合面，避免后续使用出现断裂等异常，提高复合材料制品10的质量。

执行转运工序：控制第一堆挤机构201运动，以转运半固结的制品至固化工段22b。

执行固化工序：在固化工段22b将被压缩的纤维预制品加热至大于或等于热固性树脂的交联固化温度，以提供复合材料制品10，比如设定固化工段22b的温度为200℃，具体如图7所示。这里交联固化温度指的是：使纤维预制品中热固性树脂发生交联反应所需的温度，热固性材料的交联反应不可逆，具体来说，软态的纤维预制品在交联反应后得到固态的复合材料制品10，从而提高强度、耐热性、耐磨性、耐溶剂性等性能。这里的交联固化温度大于第三预设温度。

执行转运工序：控制第一堆挤机构201进行堆挤运动，以转运复合材料制品10至冷却工段23。

执行冷却工序：在冷却工段23将复合材料制品10冷却至第四预设温度，比如设定冷却工段23为50℃；其中，第四预设温度小于交联固化温度，以及小于第三预设温度。如此，在固化工段22b完成固化之后的复合材料制品10，将被转运至冷却工段23进行冷却，以便于后续存放。

可选地，纤维预制片可以采用将纤维布与树脂进行预浸的方式进行制备，这里的树脂可以是热塑性树脂或者热固性树脂。液体状态的树脂可以对纤维布进行较好的包裹，以及实现良好的分散浸润；而纤维布则决定纤维预制片的纤维取向。

可选地，纤维预制片也可以采用包缠纱的方式进行制备，具体来说制备方法如下：

提供辅纤维丝102和主纤维丝101；其中，辅纤维丝102由热塑性树脂制备，主纤维丝101为增强纤维。

将辅纤维丝102和主纤维丝101进行混纺，以提供包缠纱。

将包缠纱进行编织，以提供所述纤维预制片。

其中在包缠纱中，辅纤维丝102缠绕主纤维丝101设置，且辅纤维丝102沿主纤维丝101的走向螺旋延伸；主纤维丝101的走向为所述纤维预制片的纤维取向，具体如图15所示。通常来说，由包缠纱编织而成的纤维预制片，其内部具有至少两种互为相交的纤维取向，纤维预制片的主纤维丝纵横交织布局，以使纤维预制片形成编织布的结构。

可以理解的是，以包缠纱方式所形成的纤维预制片，用于图2～图5中制备热塑性复合材料制品。通过主纤维丝101保证截向性能，而含有热塑性树脂的辅纤维丝102，可以预先与主纤维丝101进行良好的混合，这样所形成的纤维预制品在后续热压工段22执行热压工序时，热塑性的辅纤维丝102就熔化以将其所缠绕的主纤维丝101进行浸润包覆，这样的包缠纱方式较之预先浸渍的方式来说，能够实现更好的混合分散效果，进而使得所形成的复合材料制品10结构更稳定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种棒材结构的复合材料制品，其特征在于，包括多个沿所述复合材料制品的轴向(Z)依次堆叠的纤维预制片；

所述纤维预制片为实心片材，以使复合材料制品内部为实心；

所述纤维预制片中包括树脂和包覆于所述树脂中的纤维，所述纤维预制片的纤维取向垂直所述轴向(Z)；

所述纤维预制片为单向纤维预制片，所述单向纤维预制片内纤维的纤维取向保持一致，

所述复合材料制品具有至少两种纤维取向相交的所述单向纤维预制片。

2.根据权利要求1所述的复合材料制品，其特征在于，所述纤维预制品中的所述单向纤维预制片分为第一单向纤维预制片(11)和第二单向纤维预制片(12)；所述第一单向纤维预制片(11)朝第一方向(X)进行纤维取向，所述第二单向纤维预制片(12)朝第二方向(Y)进行纤维取向，所述第一方向(X)、所述第二方向(Y)和所述轴向(Z)两两相交；

所述纤维预制品包括沿所述轴向(Z)交替设置的第一预浸段和第二预浸段，所述第一预浸段包括一个第一单向纤维预制片(11)或多个沿所述轴向(Z)依次堆叠的第一单向纤维预制片(11)；所述第二预浸段包括一个第二单向纤维预制片(12)或多个沿所述轴向(Z)依次堆叠的第二单向纤维预制片(12)。

3.根据权利要求2所述的复合材料制品，其特征在于，所述复合材料制品(10)的长度为2.8～3.2m，所述长度方向为所述轴向(Z)。

4.根据权利要求2所述的复合材料制品，其特征在于，所述复合材料制品(10)的宽度为75～85mm，所述宽度方向为所述第二方向(Y)。

5.根据权利要求2所述的复合材料制品，其特征在于，所述复合材料制品(10)的厚度20～30mm，所述厚度方向为所述第一方向(X)。