[发明专利]一种金属纤维-PMI复合管道及其制备方法

说明书

本发明提供一种金属纤维‑PMI复合管道及其制备方法，包括管壁和中空腔体，其管壁由至少三层金属纤维层和至少两层PMI膜卷覆复合而形成，每层PMI膜的内侧和外侧均为金属纤维层，且管壁的基底层和蒙皮层均为金属纤维层，所述PMI膜的厚度不超过1mm。本发明采用呈多层三明治夹心结构的金属纤维‑PMI复合材料作为管壁构建中空的管道结构，由此形成的管道结构具有优异的比刚度、比强度以及耐腐蚀性能。在实际应用中，可以合理利用本发明提供的金属纤维‑PMI复合管道的中空管腔的内部空间收纳同一设计中的零部件，另外，金属纤维‑PMI复合管道的外壁也能够为置于中空管腔内的零部件提供保护作用，降低了零部件受撞击、侵蚀、光照老化的可能性，延长了零部件的使用寿命。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体地，涉及一种金属纤维-PMI复合管道及其制备方法。

背景技术

金属纤维是指金属含量较高，而且金属材料连续分布的、横向尺寸在微米级的纤维形材料。金属纤维具有良好的力学性能，不仅断裂比强度和拉伸比模量较高，而且可耐弯折、韧性良好；具有很好的导电性，能防静电。如：钨纤维用作白炽灯泡的灯丝，同时它也是防电磁辐射和导电及电信号传输的重要材料，具有耐高温性能；不锈钢纤维、金纤维、镍纤维等还具有较好的耐化学腐蚀性能，空气中不易氧化等性能；铝纤维能够控制雷达波透射率，而且能抵抗外部恶劣条件，能够对内层基材起保护作用。

聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(polymethacrylimide,PMI)是一种交联的、孔径分布均匀的泡沫，具有卓越的结构稳定性和高机械强度。PMI具有比其他聚合物泡沫材料更高的比强度、比模量、耐热性和耐湿热性能，以及更好的抗高温蠕变性能和尺寸稳定性。PMI是目前世界上比强度(强度/密度)和比模量(模量/密度)最高的泡沫材料，并且具有优异的耐高温性能和尺寸稳定性能，是制造轻质高强复合材料管壁理想的芯材。此外，由于PMI的闭孔率高，孔径分布均匀，吸湿率低，使其作为芯材的夹芯复合材料具有远优于蜂窝复合材料的耐久性和耐环境性。

然而，PMI作为一种硬质泡沫塑料，在常温下不具有可弯折性，这种特性限制了PMI在构建异形结构上的应用。在现有技术中，若需要将PMI复合到曲面基材或者弯折基材的表面，一般需要在高温下将PMI板贴合基材或模具，制得具有异形轮廓的PMI预成型件，或者，采用切割器械，按照所需的异形轮廓对PMI的表面进行切割加工。在上述的PMI预成型方式中：前者一般需要借助额外的、具有特定形状的预成型模具，预成型模具的投入增加了生产成本；而后者则需要根据实际的加工需要编辑特定的表面机械加工参数，这种预成型方式也不适于连续性的批量生产，而且会产生很多下脚料，造成原材料的浪费，以及产生下脚料的处理或回收工序。此外，通过上述方法制得的PMI预成型件具有较低的灵活普适性，只能与特定的模具或基材相匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属纤维-PMI复合管道及其制备方法，以得到一种具有良好力学性能的复合材料管道。

根据本发明的一个方面，提供一种金属纤维-PMI复合管道：包括管壁和中空腔体，其管壁由至少三层金属纤维层和至少两层PMI膜卷覆复合而形成，每层PMI膜的内侧和外侧均为金属纤维层，且管壁的基底层和蒙皮层均为金属纤维层，且PMI膜的厚度不超过1mm

本发明采用呈多层三明治夹心结构的金属纤维-PMI复合材料作为管壁构建中空的管道结构，由此形成的管道结构具有优异的比刚度、比强度、耐腐蚀性能和特别的电学性能，可以将其广泛地应用于多个领域的各种结构设计中。在实际应用中，可以合理利用本发明提供的金属纤维-PMI复合管道的中空管腔的内部空间收纳同一设计中的零部件，另一方面，金属纤维-PMI复合管道的外壁也能够为置于中空管腔内的零部件提供保护作用，降低了零部件受撞击、侵蚀、光照老化的可能性，延长了零部件的使用寿命。

优选地，PMI膜由100％PMI制成。