非稳态高压管道及多轴向预浸料技术要点.doc

复合材料非稳态高压管道技术说明
所谓非稳态高压管道指是输送流体瞬间压力在-0.1~100.0MPa之间改变管道, 要求管道含有优良力学性能和抗疲惫性能。关键用于船舶舰艇输送管、 合成化学高压输送管、 航空航天输送管等。通常采取合金管道, 因为合金造价高昂, 同时合金对腐蚀性介质适应性较差, 造成管材使用过程中维护费用高昂。结合这种情况, 要求采取一个力学性能和抗疲惫性能优良, 对腐蚀性介质适应性优异替换管材, 这就是复合材料非稳态高压管道。
复合材料非稳态高压管道是由碳纤维及其织物、 高强玻璃纤维及其织物和环氧树脂复合而制成管道。管道适用范围为φ20~φ300。管道采取编织拉挤缠绕工艺成型, 具体成型工艺以下:
碳纤维预浸织物拉挤成型管 碳纤维编织 编织碳纤维预浸 预浸编织碳纤维与预浸管拉挤成型复合管 高强玻纤与碳纤维混合 预浸混合纤维 预浸混合纤维与复合管拉挤成型 高强玻纤缠绕复合复合管 碳纤维编织 编织碳纤维预浸 预浸编织碳纤维与复合管拉挤成型高压管
该复合管材含有以下特点:
（1）力学性能优良, 拉伸强度为合金钢3~5倍。
（2）抗疲惫性能优良, 是合金钢2~3倍。
（3）对腐蚀性介质适应性优良。
（4）成本相对较低, 约为合金管材90%。
（5）可经过缠绕碳纤维适时监控管材运行情况。
（6）使用寿命长, 为合金钢管材5~8倍。

多轴向织物预浸料技术说明
多轴向织物预浸料是经过连续多轴向编织实现结构设计定向增强, 利用预浸技术生产出材料。多轴向织物预浸料在世界范围内也刚刚开始应用, 但因为其优越性能, 发展非常快速。应用领域已包含经济建设, 国防科学及大家日常生活各个领域。尤其是应用于造船业、 航天航空、 风力发电、 交通运输、 多种管道、 体育器械等很多领域。
1、 多轴向经编技术是多年来发展起来一个新型多向衬纬编织技术。利用这种技术, 平行伸直、 无卷曲纱线能够垂直地或以所需角度引入织物结构中 , 实现最有效结构预设计定向增强。多轴向经编织物含有极大设计灵活性, 各向同性适应力与应变能力, 以及较高抗撕裂传输性和良好适型性。所以, 多轴向经编织物在柔性复合材料领域中含有独特优势。应用多轴向衬纬经编织物可降低复合材料产品成本。

多轴向经编织物
与传统机织物增强材料相比, 关键优点有: 织物抗拉强力较高; 织物弹性模量较高; 织物悬垂性很好; 织物剪切性能很好; 织物形成复合材料纤维含量较高; 经编多轴向织物抗层间脱离性能很好; 含有愈加好抗冲击性能; 准各向同性特点。

三维织物
2、 伴随复合材料研究和开发不停进步, 使用领域日渐扩大, 复合材料构件不一样制造工艺、 不一样工作条件对预浸料也提出了不一样要求。为了适应来自多方面需要, 新预浸料不停出现, 预浸料类型不停增加。按物理状态分类,预浸料分成单向预浸料、 单向织物预浸料、 织物预浸料;依据纤维长度不一样, 分成短纤维( 4176mm 以下) 预浸料、 长纤维( 1217mm) 预浸料和连续纤维预浸料; 按固化温度不一样, 分成中温固化( 120 ℃) 预浸料、 高温固化( 180 ℃) 预浸料以及固化温度超出200 ℃ 预浸料等。

碳纤维预浸料生产
HexcelM21是一个第三代韧性环氧基体, 它含有航空航天应用所需机械强度、 刚度和其它性能, M21可与单向带和多轴织物一起使用作为适适用于大型航空航天结构件预浸料。预浸料也不大适合复杂小半径3D 几何形状。Hexcel开发了一个单向玻璃纤维和碳纤维预浸料变体。凭借较长(但非连续)纤维和大于57％纤维含量, 在机械性能方面甚至优于强度最高SMC, 从而被推荐用于必需批量生产刚性、 几何形状复杂、 重量控制严格产品。

多轴向织物复合材料
3、 将多轴向织物编织和预浸料生产结合起来实现连续工业化生产是现代复合发展前沿技术, 是未来复合材料发展方向, 具体成型工艺以下:
准备纤维 编织纤维预成型 纤维连续多轴向编织 配置预浸胶液 纤维连续多轴向织物预浸 预浸织物预成型 预浸料成型 包装
4、 采取该预浸料生产复合材料含有以下特点:
（1）可设计性强, 可依据结构力学性能要求设计各个方向强度。
（2）含有高强度、 抗冲击、 减振吸能等优点。
（3）织物剪切性能很好, 含有超强抗剥离性能、 耐久性和优异整体性。
（4）因为增强纤维伸直,含有突出机械性能。
（5）生产效率高,产品质量稳定降低了产品成本。