一种碳纤维增强的C型管材及其制备方法和用途与流程

一种碳纤维增强的c型管材及其制备方法和用途
技术领域
1.本发明涉及碳纤维增强材料领域，具体涉及一种碳纤维增强的c型管材及其制备方法和用途。


背景技术：

2.目前，碳纤维增强树脂基复合材料，由于其具有高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等特点，已经得到普遍应用，碳纤维管材在成型中常采用缠绕法、模压法等进行大批量生产。
3.如cn208343575u公开了一种碳纤维增强耐高温复合材料管，属于复合材料管领域，由内到外依次包括不锈钢内层、高温隔热复合材料层、轴向强度层和最外刚性层，其中：所述高温隔热复合材料层在不锈钢内层表面采用碳纤维和陶瓷纤维混杂编织预制体结构浸渍改性树脂复合而成；所述轴向强度层在高温隔热复合材料层外采用碳纤维与耐高温树脂复合而成，所述碳纤维采用轴向排布结构；所述最外刚性层采用二维编织结构的高模量碳纤维增强耐高温树脂浸渍复合而成。该复合材料管自重较轻，且耐高温，加工过程尺寸稳定性好。
4.如cn114440015a公开了一种耐高温双马树脂纤维增强非金属油管及其制作方法，涉及石油开采设备技术领域，具体包括由内至外的由双马树脂-短切碳纤维制作成基管的内层，由纤维带预浸双马树脂后，直接缠绕到基管上，浸涂外树脂层，通过加热固化形成复合材料非金属油管。通过该方法制作的耐高温双马树脂纤维增强非金属油管具有耐高温、高强度、质量轻、耐磨、防腐蚀的特点，较目前已有的非金属管材耐温、抗拉强度、抗内压、抗扭性能均有较大的提升。该非金属油管应用于超深、高压、高温油井，可解决传统金属油管自重大、腐蚀快、修井难和作业成本高的工程难题。
5.然而当前碳纤维增强材料在使用过程中需要加工为异形材料，如c型管材或凹型管材等，而现有的c型管材在成型过程中为将碳纤维预浸材料将芯材全部包覆，之后将所需c型的缺口裁剪去除进行热压处理得到，但这种处理过程会导致碳纤维结构遭到破坏，从而导致所得碳纤维增强材料的性能出现显著的降低，影响最终的使用效果。


技术实现要素：

6.鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳纤维增强的c型管材及其制备方法和用途，以解决现有技术中所得碳纤维增强的c型管材存在的性能较差的问题。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.第一方面，本发明提供了一种碳纤维增强的c型管材，所述c型管材的c型结构包括内层和包覆所述内层的外层，所述外层为第一碳纤维预浸层，所述内层为第二碳纤维预浸层；
9.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含
量；
10.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度；
11.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量；
12.所述第一碳纤维预浸层中树脂的含量＞所述第二碳纤维预浸层中树脂的含量；
13.所述第一碳纤维预浸层的厚度＜所述第二碳纤维预浸层的厚度。
14.本发明提供的c型管材，通过对碳纤维增强的c型管材的设计，可以确保c型管材一体成型，并且采用内层和外层设计的形式显著提升了所得碳纤维增强的c型管材的力学性能，有利于碳纤维增强的c型管材的使用效果提升。
15.作为本发明优选的技术方案，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量为200-220g/m2。
16.优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量为360-400g/m2。
17.作为本发明优选的技术方案，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为1500-1600mpa。
18.优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为2200-2500mpa。
19.优选地，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为110-130gpa。
20.优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为140-150gpa。
21.作为本发明优选的技术方案，所述第一碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为40-45％。
22.优选地，所述第二碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为30-33％。
23.作为本发明优选的技术方案，所述第一碳纤维预浸层的厚度为0.25-0.28mm。
24.优选地，所述第二碳纤维预浸层的厚度为0.34-0.36mm。
25.第二方面，本发明提供了如第一方面所述c型管材的制备方法，所述制备方法包括：采用所述c型结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的c型管材。
26.作为本发明优选的技术方案，所述第一热压中的压力为50-60kn。
27.优选地，所述第一热压中的温度为140-150℃。
28.优选地，所述第一热压中的时间为5-8min。
29.优选地，所述第二热压中的压力为100-120kn。
30.优选地，所述第二热压中的温度为140-160℃。
31.优选地，所述第二热压中的时间为5-10min。
32.作为本发明优选的技术方案，所述第三热压中的压力为350-400kn。
33.优选地，所述第三热压中的温度为140-155℃。
34.优选地，所述第三热压中的时间为10-20min。
35.优选地，所述第四热压中的压力为500-550kn。
36.优选地，所述第四热压中的温度为140-170℃。
37.优选地，所述第四热压中的时间为70-80min。
38.作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括：采用所述c型结构对芯材进行包
覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的c型管材；
39.所述第一热压中的压力为50-60kn；所述第一热压中的温度为140-150℃；所述第一热压中的时间为5-8min；
40.所述第二热压中的压力为100-120kn；所述第二热压中的温度为140-160℃；所述第二热压中的时间为5-10min；
41.所述第三热压中的压力为350-400kn；所述第三热压中的温度为140-155℃；所述第三热压中的时间为10-20min；
42.所述第四热压中的压力为500-550kn；所述第四热压中的温度为140-170℃；所述第四热压中的时间为70-80min。
43.第三方面，本发明提供了如第一方面所述碳纤维增强的c型管材的用途，所述用途包括采用碳纤维增强的c型管材作为支撑杆。
44.与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
45.本发明提供的碳纤维增强的c型管材，通过对c型管材即也可以视为凹槽管材进行了合理的设计，采用特定的内外层体系，增强了所得碳纤维增强的c型管材的力学性能，进而保证了碳纤维增强的c型管材在使用过程中的强度，有利于碳纤维增强的c型管材使用性能的体现，所得碳纤维增强的c型管材的0
°
拉伸强度≥1588.78mpa，0
°
拉伸模量≥139.68gpa，90
°
拉伸强度≥418mpa，90
°
拉伸模量≥61.25gpa。
具体实施方式
46.为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
47.本实例提供一种碳纤维增强的c型管材，所述c型管材的c型结构包括内层和包覆所述内层的外层，所述外层为第一碳纤维预浸层，所述内层为第二碳纤维预浸层；
48.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量；
49.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度；
50.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量；
51.所述第一碳纤维预浸层中树脂的含量＞所述第二碳纤维预浸层中树脂的含量；
52.所述第一碳纤维预浸层的厚度＜所述第二碳纤维预浸层的厚度。
53.示例性地，所述c型管材即可以视为凹槽如槽钢等结构，并非表面并非封闭的，而是存在开口，即c型管材并不一定是圆管进行切割后所形成的c型，其也可以是槽钢的形状。
54.具体地，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量为200-220g/m2，例如可以是200g/m2、201g/m2、202g/m2、203g/m2、204g/m2、205g/m2、206g/m2、207g/m2、208g/m2、209g/m2、201g/m2、211g/m2、212g/m2、213g/m2、214g/m2、215g/m2、216g/m2、217g/m2、218g/m2、219g/m2或220g/m2等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
55.具体地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量为360-400g/m2，例如可以是
360g/m2、362g/m2、364g/m2、366g/m2、368g/m2、370g/m2、372g/m2、374g/m2、376g/m2、378g/m2、380g/m2、382g/m2、384g/m2、386g/m2、388g/m2、390g/m2、392g/m2、394g/m2、396g/m2、398g/m2或400g/m2等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
56.具体地，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为1500-1600mpa，例如可以是1500mpa、1510mpa、1520mpa、1530mpa、1540mpa、1550mpa、1560mpa、1570mpa、1580mpa、1590mpa或1600mpa等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
57.具体地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为2200-2500mpa，例如可以是2200mpa、2220mpa、2240mpa、2260mpa、2280mpa、2300mpa、2320mpa、2340mpa、2360mpa、2380mpa、2400mpa、2420mpa、2440mpa、2460mpa、2480mpa或2500mpa等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
58.具体地，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为110-130gpa，例如可以是110gpa、111gpa、112gpa、113gpa、114gpa、115gpa、116gpa、117gpa、118gpa、119gpa、120gpa、121gpa、122gpa、123gpa、124gpa、125gpa、126gpa、127gpa、128gpa、129gpa或130gpa等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
59.具体地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为140-150gpa，例如可以是140gpa、141gpa、142gpa、143gpa、144gpa、145gpa、146gpa、147gpa、148gpa、149gpa或150gpa等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
60.具体地，所述第一碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为40-45％，例如可以是40％、40.5％、41％、41.5％、42％、42.5％、43％、43.5％、44％、44.5％或45％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
61.具体地，所述第二碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为30-33％，例如可以是30％、30.2％、30.4％、30.6％、30.8％、31％、31.2％、31.4％、31.6％、31.8％、32％、32.2％、32.4％、32.6％、32.8％或33％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
62.本实例中，碳纤维预浸层中树脂的可以是环氧树脂，如本领域中常用的环氧树脂，或现有技术中公开的可用的环氧树脂，如cn111253553a公开的环氧树脂，如cn108699221a公开的环氧树脂等。
63.具体地，所述第一碳纤维预浸层的厚度为0.25-0.28mm，例如可以是0.25mm、0.252mm、0.254mm、0.256mm、0.258mm、0.26mm、0.262mm、0.264mm、0.266mm、0.268mm、0.27mm、0.272mm、0.274mm、0.276mm、0.278mm或0.28mm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
64.具体地，所述第二碳纤维预浸层的厚度为0.34-0.36mm，例如可以是0.34mm、0.34.2mm、0.34.4mm、0.34.6mm、0.34.8mm、0.35mm、0.35.2mm、0.35.4mm、0.35.6mm、0.35.8mm或0.36mm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
65.进一步地，内层中所用碳纤维预浸层中的碳纤维为经线分布或纬线分布，即仅包括一种单一方向的碳纤维，外层所用碳纤维预浸层中的碳纤维为经纬编织的碳纤维，经线和纬线的夹角为90
°
。
66.示例性，上述碳纤维增强的c型管材的制备方法如下：
67.采用所述c型结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压
和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的c型管材。
68.示例性地，制备过程中，所用芯材可以是铝材，不锈钢，或塑料等，具体如铝6063或不锈钢304。
69.具体地，所述第一热压中的压力为50-60kn，例如可以是50kn、51kn、52kn、53kn、54kn、55kn、56kn、57kn、58kn、59kn或60kn等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
70.具体地，所述第一热压中的温度为140-150℃，例如可以是140℃、141℃、142℃、143℃、144℃、145℃、146℃、147℃、148℃、149℃或150℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
71.具体地，所述第一热压中的时间为5-8min，例如可以是5min、5.2min、5.4min、5.6min、5.8min、6min、6.2min、6.4min、6.6min、6.8min、7min、7.2min、7.4min、7.6min、7.8min或8min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
72.具体地，所述第二热压中的压力为100-120kn，例如可以是100kn、101kn、102kn、103kn、104kn、105kn、106kn、107kn、108kn、109kn、110kn、111kn、112kn、113kn、114kn、115kn、116kn、117kn、118kn、119kn或120kn等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
73.具体地，所述第二热压中的温度为140-160℃，例如可以是140℃、141℃、142℃、143℃、144℃、145℃、146℃、147℃、148℃、149℃、150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃、157℃、158℃、159℃或160℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
74.具体地，所述第二热压中的时间为5-10min，例如可以是5min、5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min或10min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
75.具体地，所述第三热压中的压力为350-400kn，例如可以是350kn、352kn、354kn、356kn、358kn、360kn、362kn、364kn、366kn、368kn、370kn、372kn、374kn、376kn、378kn、380kn、382kn、384kn、386kn、388kn、390kn、392kn、394kn、396kn、398kn或400kn等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
76.具体地，所述第三热压中的温度为140-155℃，例如可以是140℃、141℃、142℃、143℃、144℃、145℃、146℃、147℃、148℃、149℃、150℃、151℃、152℃、153℃、154℃或155℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
77.具体地，所述第三热压中的时间为10-20min，例如可以是10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
78.具体地，所述第四热压中的压力为500-550kn，例如可以是500kn、505kn、510kn、515kn、520kn、525kn、530kn、535kn、540kn、545kn或500kn等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
79.具体地，所述第四热压中的温度为140-170℃，例如可以是140℃、142℃、144℃、146℃、148℃、150℃、152℃、154℃、156℃、158℃、160℃、162℃、164℃、166℃、168℃或170℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
80.具体地，所述第四热压中的时间为70-80min，例如可以是70min、71min、72min、73min、74min、75min、76min、77min、78min、79min或80min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
81.进一步地，本发明提供了具体的实际实施过程，具体如下：
82.实施例1
83.本实施例提供了一种碳纤维增强的c型管材，所述c型管材的c型结构包括内层和包覆所述内层的外层，所述外层为第一碳纤维预浸层，所述内层为第二碳纤维预浸层；
84.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量为204g/m2；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量为388g/m2。
85.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为1540mpa；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为2400mpa；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为115gpa；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为147gpa。
86.所述第一碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为42％；所述第二碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为32％。所述第一碳纤维预浸层的厚度为0.26mm；所述第二碳纤维预浸层的厚度为0.35mm。
87.具体制备过程如下：
88.采用所述c型结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的c型管材；
89.所述第一热压中的压力为54kn；所述第一热压中的温度为147℃；所述第一热压中的时间为7min；
90.所述第二热压中的压力为115kn；所述第二热压中的温度为150℃；所述第二热压中的时间为8min；
91.所述第三热压中的压力为380kn；所述第三热压中的温度为142℃；所述第三热压中的时间为14min；
92.所述第四热压中的压力为530kn；所述第四热压中的温度为160℃；所述第四热压中的时间为73min。
93.所得c型管材的性能指标详见表1。
94.实施例2
95.本实施例提供了一种碳纤维增强的c型管材，所述c型管材的c型结构包括内层和包覆所述内层的外层，所述外层为第一碳纤维预浸层，所述内层为第二碳纤维预浸层；
96.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量为208g/m2；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量为375g/m2。
97.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为1570mpa；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为2300mpa；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为122gpa；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为144gpa。
98.所述第一碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为44％；所述第二碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为31％。所述第一碳纤维预浸层的厚度为0.27mm；所述第二碳纤维预浸层的厚度为0.35mm。
99.具体制备过程如下：
100.采用所述c型结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的c型管材；
101.所述第一热压中的压力为57kn；所述第一热压中的温度为142℃；所述第一热压中的时间为6min；
102.所述第二热压中的压力为108kn；所述第二热压中的温度为147℃；所述第二热压中的时间为7min；
103.所述第三热压中的压力为360kn；所述第三热压中的温度为150℃；所述第三热压中的时间为16min；
104.所述第四热压中的压力为510kn；所述第四热压中的温度为150℃；所述第四热压中的时间为76min。
105.实施例3
106.本实施例提供了一种碳纤维增强的c型管材，所述c型管材的c型结构包括内层和包覆所述内层的外层，所述外层为第一碳纤维预浸层，所述内层为第二碳纤维预浸层；
107.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量为200g/m2；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量为400g/m2。
108.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为1600mpa；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为2200mpa；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为130gpa；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为150gpa。
109.所述第一碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为45％；所述第二碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为30％。所述第一碳纤维预浸层的厚度为0.28mm；所述第二碳纤维预浸层的厚度为0.34mm。
110.具体制备过程如下：
111.采用所述c型结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的c型管材；
112.所述第一热压中的压力为50kn；所述第一热压中的温度为140℃；所述第一热压中的时间为5min；
113.所述第二热压中的压力为120kn；所述第二热压中的温度为160℃；所述第二热压中的时间为5min；
114.所述第三热压中的压力为350kn；所述第三热压中的温度为140℃；所述第三热压中的时间为20min；
115.所述第四热压中的压力为550kn；所述第四热压中的温度为170℃；所述第四热压中的时间为80min。
116.实施例4
117.本实施例提供了一种碳纤维增强的c型管材，所述c型管材的c型结构包括内层和包覆所述内层的外层，所述外层为第一碳纤维预浸层，所述内层为第二碳纤维预浸层；
118.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量为220g/m2；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量为400g/m2。
119.所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为1500mpa；所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为2500mpa；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为110gpa；所
述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为140gpa。
120.所述第一碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为40％；所述第二碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为33％。所述第一碳纤维预浸层的厚度为0.25mm；所述第二碳纤维预浸层的厚度为0.36mm。
121.具体制备过程如下：
122.采用所述c型结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的c型管材；
123.所述第一热压中的压力为60kn；所述第一热压中的温度为150℃；所述第一热压中的时间为8min；
124.所述第二热压中的压力为100kn；所述第二热压中的温度为140℃；所述第二热压中的时间为10min；
125.所述第三热压中的压力为400kn；所述第三热压中的温度为155℃；所述第三热压中的时间为10min；
126.所述第四热压中的压力为500kn；所述第四热压中的温度为140℃；所述第四热压中的时间为70min。
127.实施例5
128.与实施例1的区别仅在于将第一碳纤维预浸层和第二碳纤维预浸层的位置互换，但保证c型结构不变，即此时变成第二碳纤维预浸层包覆第一碳纤维预浸层。
129.实施例6
130.与实施例1的区别仅在于将第一碳纤维预浸层替换为第二碳纤维预浸层。
131.实施例7
132.与实施例1的区别仅在于将第二碳纤维预浸层替换为第一碳纤维预浸层。
133.实施例8
134.与实施例1的区别仅在于将第一碳纤维预浸层中树脂的含量调整为32％。
135.实施例9
136.与实施例1的区别仅在于将第二碳纤维预浸层中树脂的含量调整为42％。
137.实施例10
138.与实施例1的区别仅在于第一碳纤维预浸层的厚度调整为0.35mm。
139.实施例11
140.与实施例1的区别仅在于将第二碳纤维预浸层的厚度调整为0.26mm。
141.实施例12
142.与实施例1的区别仅在于不进行第一热压。
143.实施例13
144.与实施例1的区别仅在于不进行第二热压。
145.实施例14
146.与实施例1的区别仅在于不进行第三热压。
147.实施例15
148.与实施例1的区别仅在于不进行第四热压。
149.上述实施例中，碳纤维预浸层中的环氧树脂是ltc80环氧树脂基体，所用芯材为
304不锈钢；所得c型管材的力学性能依据国标gt1447-2005i进行检测，检测过程中由于c型管材表面的碳纤维为相互垂直的碳纤维层，分别沿垂直的碳纤维方向进行力学性能检测，此时若其中一个碳纤维即为0
°
，则垂直的另一个碳纤维记为90
°
。
150.表1
[0151][0152][0153]
表中，ng为无法成型。
[0154]
通过上述实施例的结果可知，本发明提供的c型管材，通过对碳纤维增强的c型管材的设计，可以确保c型管材一体成型，并且采用内层和外层设计的形式显著提升了所得碳纤维增强的c型管材的力学性能，有利于碳纤维增强的c型管材的使用效果提升。
[0155]
声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
[0156]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0157]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0158]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：
1.一种碳纤维增强的c型管材，其特征在于，所述c型管材的c型结构包括内层和包覆所述内层的外层，所述外层为第一碳纤维预浸层，所述内层为第二碳纤维预浸层；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度；所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量＜所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量；所述第一碳纤维预浸层中树脂的含量＞所述第二碳纤维预浸层中树脂的含量；所述第一碳纤维预浸层的厚度＜所述第二碳纤维预浸层的厚度。2.如权利要求1所述c型管材，其特征在于，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的含量为200-220g/m2；优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的含量为360-400g/m2。3.如权利要求1或2所述c型管材，其特征在于，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为1500-1600mpa；优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的抗拉强度为2200-2500mpa；优选地，所述第一碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为110-130gpa；优选地，所述第二碳纤维预浸层中碳纤维的拉伸模量为140-150gpa。4.如权利要求1-3任一项所述c型管材，其特征在于，所述第一碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为40-45％；优选地，所述第二碳纤维预浸层中树脂的质量百分含量为30-33％。5.如权利要求1-4任一项所述c型管材，其特征在于，所述第一碳纤维预浸层的厚度为0.25-0.28mm；优选地，所述第二碳纤维预浸层的厚度为0.34-0.36mm。6.一种如权利要求1-5任一项所述c型管材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用所述c型结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的c型管材。7.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述第一热压中的压力为50-60kn；优选地，所述第一热压中的温度为140-150℃；优选地，所述第一热压中的时间为5-8min；优选地，所述第二热压中的压力为100-120kn；优选地，所述第二热压中的温度为140-160℃；优选地，所述第二热压中的时间为5-10min。8.如权利要求6或7所述制备方法，其特征在于，所述第三热压中的压力为350-400kn；优选地，所述第三热压中的温度为140-155℃；优选地，所述第三热压中的时间为10-20min；优选地，所述第四热压中的压力为500-550kn；优选地，所述第四热压中的温度为140-170℃；优选地，所述第四热压中的时间为70-80min。9.如权利要求6-8任一项所述制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用所述c型
结构对芯材进行包覆，之后依次进行第一热压、第二热压、第三热压和第四热压，之后去除芯材得到碳纤维增强的c型管材；所述第一热压中的压力为50-60kn；所述第一热压中的温度为140-150℃；所述第一热压中的时间为5-8min；所述第二热压中的压力为100-120kn；所述第二热压中的温度为140-160℃；所述第二热压中的时间为5-10min；所述第三热压中的压力为350-400kn；所述第三热压中的温度为140-155℃；所述第三热压中的时间为10-20min；所述第四热压中的压力为500-550kn；所述第四热压中的温度为140-170℃；所述第四热压中的时间为70-80min。10.如权利要求1-5任一项所述碳纤维增强的c型管材的用途，其特征在于，所述用途包括采用碳纤维增强的c型管材作为支撑杆。

技术总结
本发明涉及一种碳纤维增强的C型管材及其制备方法和用途，C型管材的C型结构包括内层和包覆内层的外层，外层为第一碳纤维预浸层，内层为第二碳纤维预浸层；第一碳纤维预浸层中碳纤维含量＜第二碳纤维预浸层中碳纤维含量；第一碳纤维预浸层中碳纤维抗拉强度＜第二碳纤维预浸层中碳纤维抗拉强度；第一碳纤维预浸层中碳纤维拉伸模量＜第二碳纤维预浸层中碳纤维拉伸模量；第一碳纤维预浸层中树脂含量＞第二碳纤维预浸层中树脂含量；第一碳纤维预浸层厚度＜第二碳纤维预浸层厚度。本发明提供的C型管材，通过对碳纤维增强的C型管材的设计，可以确保C型管材一体成型，并且采用内层和外层设计的形式显著提升了所得碳纤维增强的C型管材的力学性能。材的力学性能。


技术研发人员：姚力军 潘杰 王学泽 张际唯
受保护的技术使用者：宁波江丰复合材料科技有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/16