该中心棒的中心为圆心且固定在该中心棒上的圆环状工装，螺槽沿着工装表面开，本实施例中，圆环状工装分为5片圆弧，圆环状工装上设置有直径为3_的螺孔，通过螺栓连接脱模机构；所述中心棒采用6°的脱模锥度，首先聚对亚苯基苯并双恶唑(PBO)纤维预浸料在2N的张力条件
[0078]2)下，按照10°的角度在模具上缠绕一层；
[0079]3)再以1N张力条件下按照螺槽的角度缠绕到螺槽内，从螺槽的左边开始绕一直到螺槽的最右边；
[0080]4)重复步骤I)和2)反复缠绕20次将螺槽缠满；
[0081]5)然后按照聚对亚苯基苯并双恶唑(PBO)纤维预浸料与模具轴向成80°将聚对亚苯基苯并双恶唑(PBO)纤维预浸料在20N张力的条件下缠绕50层结束缠绕，形成复合材料管；
[0082]5)最后将所述复合材料管在旋转烘箱内，以6r/min的速度旋转，在65°C固化
1.5h，100°C固化0.5h，150°C固化0.5h，固化定型后通过反方向旋转脱出外螺纹模具，得到具有内螺纹加强筋的复合材料管，如图1、2所示，该具有内螺纹加强筋在承受抗弯性能时，螺纹与复合材料管轴中心线的角度为80°，对应的模具为含有贯穿的相应螺纹结构；内螺纹加强筋的螺纹宽度为8mm ;内螺纹加强筋的螺纹截面形状为梯形。
[0083]实施例9
[0084]—种高强、抗弯和抗扭转疲劳复合材料管的制备方法，该复合材料管具有内螺纹，包括以下步骤:
[0085]I)将厚度为0.5mm的陶瓷纤维预浸料和石英纤维预浸料缠绕至外螺纹模具上，所述外螺纹模具为开有螺旋状螺槽的螺柱，螺槽的深度25mm，如图3、4所示，外螺纹模具包括一中心棒，及以该中心棒的中心为圆心且固定在该中心棒上的圆环状工装，螺槽沿着工装表面开，本实施例中，圆环状工装分为4片圆弧，圆环状工装上设置有直径为5_的螺孔，通过螺栓连接脱模机构，中心棒采用8°的脱模锥度，首先陶瓷纤维预浸料和石英纤维预浸料在1N的张力条件下，按照90°的角度在模具上缠绕一层；
[0086]2)再以30N张力条件下按照螺槽的角度缠绕到螺槽内，从螺槽的左边开始绕一直到螺槽的最右边；
[0087]3)重复步骤I)和2)反复缠绕50次将螺槽缠满；
[0088]4)然后按照陶瓷纤维预浸料和石英纤维预浸料与模具轴向成90°将陶瓷纤维预浸料和石英纤维预浸料在30N张力的条件下缠绕100层结束缠绕，形成复合材料管；
[0089]5)最后将所述复合材料管在旋转烘箱内，以6r/min的速度旋转，在80°C固化
0.5h，110°C固化2h，200°C固化2.5h，固化定型后通过反方向旋转脱出所述外螺纹模具，得到具有内螺纹加强筋的复合材料管，如图1、2所示，该内螺纹加强筋在承受抗扭转性能时，螺纹与复合材料管轴中心线的角度为1°，对应的模具为含有贯穿的相应螺纹结构；内螺纹加强筋的螺纹宽度为0.5mm ;内螺纹加强筋的螺纹截面形状为三角形。
[0090]实施例10
[0091]一种高强、抗弯和抗扭转疲劳复合材料管的制备方法，该复合材料管具有内螺纹，包括以下步骤:
[0092]I)将厚度为Imm的织物预浸料缠绕至外螺纹模具上，所述外螺纹模具为开有螺旋状螺槽的螺柱，螺槽的深度为20_，如图3、4所示，外螺纹模具包括一中心棒，及以该中心棒的中心为圆心且固定在该中心棒上的圆环状工装，螺槽沿着工装表面开，本实施例中，圆环状工装分为5片圆弧，圆环状工装上设置有直径为3mm的螺孔，通过螺栓连接脱模机构；所述中心棒采用6°的脱模锥度，首先织物预浸料在2N的张力条件下，按照10°的角度在模具上缠绕一层；
[0093]2)再以1N张力条件下按照螺槽的角度缠绕到螺槽内，从螺槽的左边开始绕一直到螺槽的最右边；
[0094]3)重复步骤I)和2)反复缠绕20次将螺槽缠满；
[0095]4)然后按照织物预浸料与模具轴向成80°将织物预浸料在20N张力的条件下缠绕50层结束缠绕，形成复合材料管；
[0096]5)最后将所述复合材料管在旋转烘箱内，以6r/min的速度旋转，在65°C固化
1.5h，100°C固化0.5h，150°C固化0.5h，固化定型后通过反方向旋转脱出外螺纹模具，得到具有内螺纹加强筋的复合材料管，如图1、2所示，该具有内螺纹加强筋在承受抗弯性能时，螺纹与复合材料管轴中心线的角度为80°，对应的模具为含有贯穿的相应螺纹结构；内螺纹加强筋的螺纹宽度为8mm ;内螺纹加强筋的螺纹截面形状为梯形。
[0097]但是，上述的【具体实施方式】只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
【主权项】
1.一种高强、抗弯和抗扭转疲劳复合材料管的制备方法，其特征在于，该复合材料管具有内螺纹，包括以下步骤: . 1)将预浸料缠绕至外螺纹模具上，所述外螺纹模具为开有螺旋状螺槽的螺柱，首先纤维在0?1N的张力条件下，按照O?90°的角度在模具上缠绕一层， .2)再以10?30N张力条件下按照螺槽的角度缠绕到螺槽内； . 3)重复步骤I)和2)反复缠绕2?50次将螺槽缠满； .4)然后按照纤维与模具轴向成O?90°将纤维在5?30N张力的条件下缠绕5?100层结束缠绕，形成复合材料管； .5)最后将所述复合材料管固化定型后通过反方向旋转脱出所述外螺纹模具，得到具有内螺纹加强筋的复合材料管。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述外螺纹模具包括一中心棒，及以该中心棒的中心为圆心且固定在该中心棒上的圆环状工装，所述的螺槽为沿着所述圆环状工装表面开，圆环状工装分为4?10片圆弧。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:所述圆环状工装上设置有直径为.2?6mm的螺孔，通过螺栓连接脱模机构；所述中心棒采用0.1?10°的脱模锥度。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述复合材料管未脱模前在旋转烘箱内，以5?10r/min的速度旋转，在60?80°C固化0.5?2h，90?120°C固化0.5?2h，.150 ?200°C 固化 0.5 ?3h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述预浸料为纤维预浸料或织物预浸料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述预浸料为在线预浸的预浸料，即纤维在缠绕前进行浸泡树脂。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述纤维为高性能纤维，包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶、高模量聚乙烯纤维、硼纤维、石英纤维、陶瓷纤维、聚对亚苯基苯并双恶唑纤维及以上任两种或两种以上的组合。
8.通过以上权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的复合材料管，其特征在于:所述复合材料管的内表面设有径向为螺旋状的内螺纹加强筋。
9.根据权利要求8所述的复合材料管，其特征在于:所述内螺纹加强筋在承受抗弯性能时，螺纹与复合材料管轴中心线的角度为30?89°，对应的模具为含有贯穿的相应螺纹结构；所述内螺纹加强筋在承受抗扭转性能时，螺纹与复合材料管轴中心线的角度为I?.60°，对应的模具为含有贯穿的相应螺纹结构。
10.根据权利要求8所述的复合材料管，其特征在于:所述内螺纹加强筋的螺纹宽度为.0.5?1mm ;所述内螺纹加强筋的螺纹截面形状为三角形、半圆形或梯形。
【专利摘要】本发明公开一种高强、抗弯和抗扭转疲劳复合材料管及其制备方法，该复合材料管具有内螺纹，包括将纤维缠绕至外螺纹模具上，外螺纹模具为开有螺旋状螺槽的螺柱，首先纤维在0～10N的张力条件下，按照0～90°的角度在模具上缠绕一层后，再按照螺槽的角度缠绕到螺槽内，将上一层纤维压进螺槽内，反复缠绕将螺槽缠满，然后按照纤维与模具轴向成0～90°将纤维在5～30N张力的条件下缠绕5～100层结束缠绕，形成复合材料管；最后将复合材料管固化定型后通过抽出中心棒，将围绕在芯棒上的圆环状工装取出，得到具有内螺纹加强筋的复合材料管。本发明可以解决复合材料管抗弯刚度、抗弯和抗扭转疲劳性能差的问题，将广泛应用于交通、能源、工业、航空航天和军事等领域。
【IPC分类】B29C70-54, F16S3-00, B29C70-30
【公开号】CN104802419
【申请号】CN201510157934
【发明人】余许多, 林江滨, 许群
【申请人】上海华渔新材料科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月3日