一种高韧性抗劈裂碳纤维复合材料导线芯棒及其制备方法与流程

文档序号:12369058阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种碳纤维复合材料导线芯棒,其特征是:该导线芯棒从芯部到表面依次由刚性芯、柔韧层、抗劈裂层和耐磨层四个部分构成;

所述刚性芯是由高性能碳纤维与热固性树脂复合成型;

所述柔韧层是由玻璃纤维或玻璃纤维和碳纤维两者的混杂纤维与热塑改性热固性树脂复合成型;

所述抗劈裂层是由玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维中的一种纤维或多种混杂纤维的二维织物与热固性树脂复合成型;

所述耐磨层是由碳纤维表面毡或玻璃纤维或芳纶纤维的二维织物与热塑性树脂复合成型。

2.如权利要求1所述的导线芯棒,其特征是:在刚性芯中,所述高性能碳纤维为高强型碳纤维和高模量碳纤维的混杂纤维;所述高强度碳纤维选用T300、T700、T800中的一种或多种;所述高模量碳纤维选用M40J、M60J中的一种或两种;优选的,所述高强型碳纤维和高模量碳纤维的混杂质量比例为1:1~10:1。

3.如权利要求1所述的导线芯棒,其特征是:在刚性芯中,所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂中的一种;优选的,所述刚性芯中的树脂含量为30~50%;优选的,所述高性能碳纤维与热固性树脂采用挤拉成型工艺制备得到刚性芯;优选的,最终成型的刚性芯的直径为3~15mm。

4.如权利要求1所述的导线芯棒,其特征是:在柔韧层中,所述玻璃纤维选用S玻纤或E玻纤的一种或两种,优选的,所述玻璃纤维与碳纤维的混杂质量比例为1:1~10:1。

5.如权利要求1所述的导线芯棒,其特征是:在柔韧层中,所述热塑改性热固性树脂选用聚氨酯改性环氧树脂、聚氨酯改性不饱和聚酯树脂中的一种;优选的,所述柔韧层中的树脂含量为30~50%;优选的,所述柔韧层采用拉挤成型或螺旋缠绕成型工艺制备;优选的,最终成型的柔韧层的厚度为0.5~5mm。

6.如权利要求1所述的导线芯棒,其特征是:所述抗劈裂层采用缠绕成型工艺制备,缠绕采用二维织物,浸渍热固性树脂基体之后缠绕在柔韧层表面,缠绕角度为30~60度;优选的,所述二维织物的宽度为5~15mm;优选的,所述二维织物的所用纤维选择以玻璃纤维和/或芳纶纤维作为混杂纤维的主体纤维,其他纤维为辅助纤维;进一步优选的,主体纤维与辅助纤维的混杂质量比例为2:1~10:1。

7.如权利要求1所述的导线芯棒,其特征是:在抗劈裂层中,所述热固性树脂选用环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂中的一种;优选的,所述抗劈裂层中的树脂含量为30~50%;最终成型的抗劈裂层的厚度为0.5~2mm。

8.如权利要求1所述的导线芯棒,其特征是:所述耐磨层采用缠绕成型工艺,缠绕采用表面毡或高性能纤维二维织物,浸渍热塑性树脂基体之后缠绕在抗劈裂层表面;优选的,所述碳纤维表面毡选用高强度短切碳纤维制备,纤维长度为1~5cm;优选的,所述高性能纤维二维织物是选用玻璃纤维或芳纶纤维的平纹、斜纹或缎纹织物;优选的,所述热塑性树脂选用聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚中的一种;优选的,所述耐磨层中的树脂含量为30~50%;优选的,最终成型的耐磨层的厚度为0.5~2mm。

9.权利要求1~8中任一项所述的碳纤维复合材料导线芯棒的制备方法,其特征是,包括以下步骤:

(1)高性能碳纤维与热固性树脂采用拉挤成型工艺制备得到刚性芯;

(2)在所述刚性芯的表面采用拉挤成型工艺或缠绕成型工艺制备柔韧层,所述柔韧层中的增强纤维选用玻璃纤维或玻璃纤维和碳纤维两者的混杂纤维,基体选用热塑改性热固性树脂;

(3)在所述柔韧层的表面采用缠绕成型工艺制备抗劈裂层,所述抗劈裂层的增强纤维选用玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维中的一种或多种混杂纤维的二维纤维织物,基体选用热固性树脂;

(4)在所述抗劈裂层的表面采用缠绕成型工艺制备耐磨层,所述耐磨层的增强纤维选用碳纤维表面毡或高性能纤维二维织物,基体选用热塑性树脂。

10.一种碳纤维复合芯导线,其特征是:包括权利要求1~8中任一项所述的碳纤维复合材料导线芯棒和包裹在其外表面的环形导电层。

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