[0001] 本发明涉及竹纤维缠绕复合管技术领域，具体是一种竹纤维缠绕复合管及其制作方法，该复合管结合了竹纤维的天然耐腐蚀性和树脂的化学稳定性，具有优异的机械强度和耐环境老化能力，适用于各种恶劣环境下的长期使用。

[0002] 随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断推进，管道作为重要的输送媒介，在建筑、农业、工业等多个领域发挥着不可替代的作用。然而，传统管材如钢管、塑料管、水泥管等在使用过程中逐渐暴露出诸多弊端。钢管虽然机械强度高，但耐腐蚀性能差，易生锈，且生产能耗高，对环境造成一定污染；塑料管虽然耐腐蚀，但机械强度相对较低，易老化，使用寿命有限；水泥管重量大，施工不便，且对环境的适应性较差。

[0003] 为了解决这些问题，人们开始探索使用新型复合材料来制作管材。复合材料以其优异的性能，如轻质、高强、耐腐蚀等，逐渐成为管材领域的研究热点。竹纤维作为一种天然的高强度、耐腐蚀材料，具有资源可再生、生长周期短、成本低廉等优点，因此成为复合材料中备受关注的增强材料之一。

[0004] 然而，将竹纤维与树脂有效结合并制作成具有高强度和稳定性的复合管并非易事。首先，竹纤维的表面光滑，与树脂的结合力较弱，容易导致层间剥离；其次，竹纤维的吸水率较高，易导致复合材料在潮湿环境下性能下降；最后，复合管在生产过程中需要解决缠绕工艺、固化成型、质量控制等一系列技术难题。

[0005] 尽管已有一些研究尝试利用竹纤维制作复合管，但大多存在性能不稳定、生产工艺复杂、成本较高等问题，难以实现大规模工业化生产。因此，开发一种性能优异、生产工艺简单、成本合理的竹纤维缠绕复合管及其制作方法，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

[0031] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0033] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0034] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0035] 如图1‑2所示，本实施例提供了一种竹纤维缠绕复合管，由内到外依次包括硬内筒1、竹纤维缠绕层4以及硬外筒5；

[0036] 硬内筒1的外侧壁上呈环形阵列排布设置有多块凸块2，凸块2的长度方向与硬内筒1的轴向一致，凸块2沿硬内筒1的径向外凸，各凸块2间隔设置，相邻的凸块2之间填充有树脂3，竹纤维缠绕层4缠绕设置于各块凸块2上，通过在内筒外侧设置环形阵列的凸块2，并在凸块2间填充树脂3，再缠绕竹纤维层，显著增强了管材的整体机械强度，竹纤维的天然耐腐蚀性和树脂3的化学稳定性共同作用，使得复合管在恶劣环境下也能保持长期使用而不受腐蚀；

[0037] 硬外筒5的内侧壁上呈环形阵列排布开设有多条V型槽，V型槽的长度方向与硬外筒5的轴向一致，硬外筒5内侧的V型槽设计，不仅增加了管材的抗压能力，还有效防止了竹纤维缠绕层4的滑移，提高了结构稳定性。

[0038] 该种竹纤维缠绕复合管，硬内筒1作为基础支撑结构，其上的凸块2设计增加了与竹纤维缠绕层4的接触面积，提高了粘结力和机械咬合效果。凸块2间的树脂3填充，不仅固定了竹纤维层，还形成了额外的防腐层。竹纤维层紧密缠绕在凸块2上，利用竹材本身的高强度和耐腐蚀性，为复合管提供了主要的力学性能和耐环境老化能力。同时，竹纤维的自然纹理有助于树脂3的渗透和固化，形成牢固的整体结构。硬外筒5作为最外层保护，抵御外界物理冲击和化学侵蚀。其内侧的V型槽设计，一方面增加了管材的径向抗压强度，另一方面，槽形结构能有效锁定竹纤维层，防止其在长期使用中发生滑移或脱层，保证了管材的长期稳定性。

[0039] 如图3所示，本实施例还提供了一种竹纤维缠绕复合管的制作方法，用于制作上述的竹纤维缠绕复合管，包括以下步骤：

[0040] a.准备硬内筒1，并在其外侧壁上按照环形阵列排布设置多块凸块2，确保凸块2的长度方向与硬内筒1的轴向一致，且凸块2沿硬内筒1的径向外凸，各凸块2间隔设置；

[0041] b.在相邻的凸块2之间注入未固化的树脂3，借助树脂3的表面张力，使未固化的树脂3凸出至两块凸块2之上但不溢出，从而使树脂3的液面呈拱形，并保持该形状直至树脂3固化；

[0042] c.待树脂3固化后，对表面呈拱形的树脂3块进行打磨，使树脂3凸出的部分与后续将要安装的硬外筒5内侧壁上的V型槽形状相适配，以确保良好的结构稳定性和防腐性能；

[0043] d.在经过打磨的树脂3块和凸块2上紧密缠绕竹纤维层，利用竹材的高强度和耐腐蚀性增强复合管的力学性能和耐环境老化能力；

[0044] e.准备硬外筒5，并在其内侧壁上按照环形阵列排布开设多条V型槽，确保V型槽的长度方向与硬外筒5的轴向一致；

[0045] f.将缠绕有竹纤维层的内筒结构套入硬外筒5中，使竹纤维层的外表面与硬外筒5内侧的V型槽紧密接触，形成稳定的复合结构；

[0046] g.对复合管进行必要的整理和检验，确保其符合预定的质量和性能要求。

[0047] 该制作方法中，让树脂3凸出至两块凸块2之上可以增强复合管内外层之间的结合力，防止竹纤维缠绕层4在长期使用中发生滑移或脱层，进一步提高管材的长期稳定性和耐腐蚀性。另外，通过打磨，确保树脂3凸出的部分与V型槽的形状紧密匹配，可以增大树脂3与硬外筒5之间的接触面积，从而提高它们之间的结合力。这种紧密的结合有助于防止在使用过程中因应力集中而导致的结构破坏。V型槽的设计本身就是为了增加管材的抗压能力和防止内层滑移。通过打磨使树脂3与V型槽适配，可以进一步确保竹纤维缠绕层4被有效地锁定在内外筒之间，防止长期使用中发生滑移或脱层现象。并且适配的树脂3块与V型槽可以共同作用，使管材在受到外力时能够更均匀地分布应力，从而提高管材的整体强度和抗疲劳性能。V型槽的设计有助于增强管材的径向抗压能力，而打磨后的树脂3块则能更好地与V型槽配合，共同承受外部压力，提高管材的抗压强度。

[0048] 在一些实施例中，在步骤c中，对表面呈拱形的树脂3块进行处理时，首先进行粗裁切以去除多余的树脂3，随后采用精细打磨工艺，确保树脂3块表面平滑且与V型槽形状完美适配，无缝隙或突出部分。通过先粗裁切再精细打磨的工艺，可以高效地去除多余的树脂3，同时确保树脂3块与V型槽之间的紧密结合。这种无缝隙或突出部分的完美适配，不仅增强了管材的结构稳定性，还有效防止了外部腐蚀介质渗入管材内部，从而提升了复合管的耐腐蚀性和整体使用寿命。此外，该工艺还有助于提高生产效率，降低制造成本。

[0049] 在一些实施例中，在步骤d中，缠绕竹纤维层时，采用远程检测张力和角度的设备，实时监控并确保竹纤维层以适当的张力和角度紧密、均匀地缠绕在树脂3块和凸块2上，无松弛或过度紧绷现象。通过采用远程检测张力和角度的设备，可以实时监控竹纤维层的缠绕过程，确保其以适当的张力和角度紧密、均匀地缠绕在树脂3块和凸块2上。这种精确的缠绕方式不仅增强了竹纤维层与树脂3块和凸块2之间的结合力，还提高了复合管的整体强度和稳定性。同时，实时监控和精确控制有助于减少应力集中，防止在使用过程中因局部应力过大而导致的结构破坏，从而进一步延长了复合管的使用寿命。此外，远程检测设备的使用还有助于提高生产效率，降低人为因素导致的误差和浪费。

[0050] 在一些实施例中，步骤b中，在相邻的凸块2之间注入未固化的树脂3时，首先确保凸块2间的间隙均匀且清洁无杂质，然后使用精确的计量设备将未固化的树脂3缓慢、均匀地注入间隙中，直至树脂3表面形成略凸出于凸块2之上的拱形，并保持该形状直至树脂3完全固化。通过确保凸块2间的间隙均匀且清洁无杂质，并使用精确的计量设备将未固化的树脂3缓慢、均匀地注入间隙中，可以确保树脂3在固化后能够形成均匀且牢固的结合层。这种均匀的树脂3层不仅增强了复合管的整体结构强度，还有效防止了因树脂3分布不均而导致的应力集中和结构破坏。

[0051] 在一些实施例中，步骤f中，在将缠绕有竹纤维层的内筒结构套入硬外筒5中时，采用激光定位设备确保内筒结构与硬外筒5之间的精确对准，使得竹纤维层的外表面与硬外筒5内侧的V型槽能够准确对应并紧密接触，无偏移或错位现象。由此可以确保内筒结构与硬外筒5之间的精确对准。

[0052] 在一些实施例中，步骤g中，对复合管进行必要的整理和检验时，采用非破坏性检测技术，如超声波检测或X射线检测，对复合管的整体结构和内部质量进行全面检查，确保无裂纹、脱层、气泡等缺陷，并且各项性能指标均符合预定的质量和性能要求。通过采用非破坏性检测技术，如超声波检测或X射线检测，在步骤g中对复合管进行全面检查，可以确保复合管的整体结构和内部质量达到预定标准。这种全面的检测方法不仅能够发现潜在的裂纹、脱层、气泡等缺陷，还能确保复合管的各项性能指标均符合预定的质量和性能要求。这种严格的检测步骤有助于提高复合管的生产质量，降低废品率，并确保最终产品的可靠性和耐久性。同时，非破坏性检测技术的使用还有助于提高生产效率，减少因重复检测或修复而导致的额外成本和时间。

[0053] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。