本发明涉及桁架，尤其涉及一种热塑性复合材料桁架及其制备方法。
背景技术：
1、桁架是一种由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构，桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度，桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力，可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量。
2、桁架的种类有很多，按其制备材料可分为钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架以及热塑性桁架，其中热塑性桁架是指使用热塑性复合材料制造的桁架结构，热塑性复合材料是一类由热塑性树脂基体和增强纤维组成的材料，它们可以通过加热和冷却的过程进行成型和再成型。
3、现有的热塑性桁架产品大都用料单一，导致制备出的桁架的综合性能较差，不具备良好的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量，支撑强度和耐热性能也有待提升，从而导致使用范围受到一定限制，无法得到更为广泛的推广应用，因此，本发明提出一种热塑性复合材料桁架及其制备方法以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的在于提出一种热塑性复合材料桁架及其制备方法，解决现有的热塑性桁架的综合性能较差，不具备良好的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量，支撑强度和耐热性能均有待提升的问题。
2、为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种热塑性复合材料桁架，包括主梁架和缠绕带，所述主梁架由三组以上的主梁桁架杆构成，所述缠绕带缠绕于主梁架外部并与主梁架焊接固定，焊接处形成焊接区，所述缠绕带包括以下重量份原料：聚醚醚酮30～40份、碳纤维束40～70份和增塑剂7～12份，所述主梁桁架杆由玻璃纤维复合内芯包裹碳纤维复合外套组成，所述玻璃纤维复合内芯包括以下重量份原料：玻璃纤维40～70份、聚酰胺30～40份、分散剂6～7份和偶联剂6～8份，所述碳纤维复合外套包括以下重量份原料：碳纤维40～70份、聚醚醚酮30～40份、抗静电剂3～5份和纳米二氧化硅5～10份。
3、进一步改进在于：所述缠绕带厚度为0.5～6mm，所述缠绕带的截面形状选自弧形、c字形、圆形或三角形中的一种，所述增塑剂选自聚丙二醇或聚乙二醇中的一种，所述碳纤维束表面自带1～2％上浆剂。
4、进一步改进在于：所述缠绕带的制备方法为：先按预设重量份数称取聚醚醚酮、碳纤维束和增塑剂备用，再将称取的增塑剂加入聚醚醚酮中混合均匀并加热熔融，制得浸渍树脂，接着利用浸渍树脂对称取的碳纤维束进行浸渍处理，浸渍后的碳纤维束通过连续纤维热塑拉挤成型为缠绕带形态，待冷却定型后按照实际所需尺寸进行切割，并卷取成卷材备用。
5、进一步改进在于：所述碳纤维束浸入浸渍树脂后以350～360℃的温度加热熔融，熔融浸渍时间设置为5～60s。
6、进一步改进在于：所述分散剂为防玻纤外露剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述抗静电剂选自季铵盐或胺盐中的一种。
7、进一步改进在于：所述主梁桁架杆的的制备方法为：先按预设重量份数称取玻璃纤维、聚酰胺、分散剂和偶联剂，再将玻璃纤维和聚酰胺加入高速混合机中进行混料，混料完毕后加入分散剂和偶联剂混合均匀，制得内芯混合料，接着按预设重量份数称取碳纤维、聚醚醚酮、抗静电剂和纳米二氧化硅，再将碳纤维和聚醚醚酮混合，混合均匀后加入抗静电剂和纳米二氧化硅混合均匀，制得外套混合料，然后通过双层共挤挤出机同时将内芯混合料和外套混合料挤出成型，待冷却固结后制得由玻璃纤维复合内芯包裹碳纤维复合外套组成的主梁桁架杆。
8、进一步改进在于：所述高速混合机的转速设置为700～1000r/min，所述双层共挤挤出机的机头温度设置为380℃，主机转速为250r/min，喂料速度为10kg/h。
9、一种热塑性复合材料桁架的制备方法，包括以下步骤：
10、步骤一：按以下重量份称取聚醚醚酮30～40份、碳纤维束40～70份和增塑剂7～12份，再将称取的增塑剂加入聚醚醚酮中混合均匀并以350～360℃的加热温度加热熔融成浸渍树脂，接着利用浸渍树脂对称取的碳纤维束进行浸渍处理，浸渍后的碳纤维束通过连续纤维热塑拉挤成型为缠绕带形态，待冷却定型后按照实际所需尺寸进行切割，并卷取成卷材，得到缠绕带成品备用；
11、步骤二：按以下重量份称取玻璃纤维40～70份、聚酰胺30～40份、分散剂6～7份和偶联剂6～8份，再将玻璃纤维和聚酰胺加入高速混合机中进行混料，混料完毕后加入分散剂和偶联剂混合均匀，制得内芯混合料，接着按以下重量份称取碳纤维40～70份、聚醚醚酮30～40份、抗静电剂3～5份和纳米二氧化硅5～10份，再将碳纤维和聚醚醚酮混合，混合均匀后加入抗静电剂和纳米二氧化硅混合均匀，制得外套混合料，通过双层共挤挤出机同时将内芯混合料和外套混合料挤出成型，待冷却固结后制得由玻璃纤维复合内芯包裹碳纤维复合外套组成的主梁桁架杆；
12、步骤三：先将三组以上的主梁桁架杆竖直放置并呈环形等距排布，形成主梁架，接着将两组缠绕带分别置于主梁架两侧，并分别按顺时针和逆时针的方向螺旋缠绕在主梁架外侧，然后对主梁桁架杆和缠绕带的接触位置进行焊接，形成焊接区，待全部焊接完毕后制得热塑性复合材料桁架。
13、本发明的有益效果为：本发明以聚醚醚酮作为主料，并将碳纤维束作为增强材料，同时辅以增塑剂制备出缠绕带，使制备出的缠绕带具备良好的拉伸强度和耐热性能，柔韧性较高，不易撕裂，能很好的用于桁架缠绕工作，而由玻璃纤维复合内芯包裹碳纤维复合外套组成主梁桁架杆，使主梁桁架杆的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量等力学性能得到有效提高，同时具备良好的耐热性和强度，成本可控，再通过在主梁桁架杆外侧缠绕焊接缠绕带，制成完整的热塑性桁架，使其具备良好的支撑强度，可回收性较高，能在各个领域得到广泛推广应用。
1.一种热塑性复合材料桁架，包括主梁架和缠绕带(1)，其特征在于：所述主梁架由三组以上的主梁桁架杆(2)构成，所述缠绕带(1)缠绕于主梁架外部并与主梁架焊接固定，焊接处形成焊接区(3)，所述缠绕带(1)包括以下重量份原料：聚醚醚酮30～40份、碳纤维束40～70份和增塑剂7～12份，所述主梁桁架杆(2)由玻璃纤维复合内芯(201)包裹碳纤维复合外套(202)组成，所述玻璃纤维复合内芯(201)包括以下重量份原料：玻璃纤维40～70份、聚酰胺30～40份、分散剂6～7份和偶联剂6～8份，所述碳纤维复合外套(202)包括以下重量份原料：碳纤维40～70份、聚醚醚酮30～40份、抗静电剂3～5份和纳米二氧化硅5～10份。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料桁架，其特征在于：所述缠绕带(1)厚度为0.5～6mm，所述缠绕带(1)的截面形状选自弧形、c字形、圆形或三角形中的一种，所述增塑剂选自聚丙二醇或聚乙二醇中的一种，所述碳纤维束表面自带1～2％上浆剂。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料桁架，其特征在于：所述缠绕带(1)的制备方法为：先按预设重量份数称取聚醚醚酮、碳纤维束和增塑剂备用，再将称取的增塑剂加入聚醚醚酮中混合均匀并加热熔融，制得浸渍树脂，接着利用浸渍树脂对称取的碳纤维束进行浸渍处理，浸渍后的碳纤维束通过连续纤维热塑拉挤成型为缠绕带形态，待冷却定型后按照实际所需尺寸进行切割，并卷取成卷材备用。
4.根据权利要求3所述的一种热塑性复合材料桁架，其特征在于：所述碳纤维束浸入浸渍树脂后以350～360℃的温度加热熔融，熔融浸渍时间设置为5～60s。
5.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料桁架，其特征在于：所述分散剂为防玻纤外露剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述抗静电剂选自季铵盐或胺盐中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料桁架，其特征在于：所述主梁桁架杆2的的制备方法为：先按预设重量份数称取玻璃纤维、聚酰胺、分散剂和偶联剂，再将玻璃纤维和聚酰胺加入高速混合机中进行混料，混料完毕后加入分散剂和偶联剂混合均匀，制得内芯混合料，接着按预设重量份数称取碳纤维、聚醚醚酮、抗静电剂和纳米二氧化硅，再将碳纤维和聚醚醚酮混合，混合均匀后加入抗静电剂和纳米二氧化硅混合均匀，制得外套混合料，然后通过双层共挤挤出机同时将内芯混合料和外套混合料挤出成型，待冷却固结后制得由玻璃纤维复合内芯(201)包裹碳纤维复合外套(202)组成的主梁桁架杆(2)。
7.根据权利要求6所述的一种热塑性复合材料桁架，其特征在于：所述高速混合机的转速设置为700～1000r/min，所述双层共挤挤出机的机头温度设置为380℃，主机转速为250r/min，喂料速度为10kg/h。
8.应用于权利要求1～7任一项所述的一种热塑性复合材料桁架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
