[發(fā)明專利]一種高強度焊接機械臂元件及其制備方法

有效

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• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105754335B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 韓年珍;程華;俞燁
• 申請（專利權）人: 和縣隆盛精密機械有限公司
• 主分類號: C08L77/06
• 分類號: C08L77/06;C08L61/14;C08L51/04;C08L91/00;C08K13/06;C08K9/08;C08K7/06;C08K3/02;C08K3/08
• 代理公司: 合肥順超知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙)34120
• 代理人: 周發(fā)軍

技術領域

本發(fā)明涉及復合材料技術領域，具體涉及一種高強度焊接機械臂元件及其制備方法。

背景技術

隨著科技的發(fā)展和自動化程度的提高，機械臂被廣泛應用于機械、醫(yī)療、軍事、汽車等行業(yè)中。目前機械臂的連桿結構都是采用了金屬材料，如鑄鐵或鋁合金。采用金屬連桿的機械臂，由于其連桿重量很大，造成各個關節(jié)處驅(qū)動電機的驅(qū)動力的很大一部分消耗在驅(qū)動連桿上，從而降低了能量的利用效率；且由于金屬構件自重大，其強度短時間內(nèi)可以保證，但長期疲勞作用下易產(chǎn)生局部的永久性累積損傷，直至最后發(fā)生斷裂而導致設備出現(xiàn)故障，甚至造成意外事故。碳纖維是具有石墨晶體結構的微觀纖維狀碳材料，具有重量輕、高強度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導電、導熱、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)良特性，在日常的生產(chǎn)和生活中得到廣泛應用。但在工業(yè)應用中，碳纖維很少單獨使用，一般都是用作增強材料添加到樹脂、金屬、陶瓷等材料中構成復合材料，來提高材料的性能。碳纖維復合材料比鋼鐵輕50％，比鋁材輕30％，減重效果明顯，因此不少機械臂生產(chǎn)廠家開始嘗試開發(fā)新的碳纖維復合材料，同時也對碳纖維復合材料的性能提出了更高的要求，而現(xiàn)有的碳纖維復合材料的強度等機械性能已不能滿足，迫切需要一種新的碳纖維復合材料來進一步改善整體的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高強度焊接機械臂元件及其制備方法。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

一種高強度焊接機械臂元件，由以下重量份的原料制成：聚己二酰丁二胺30-50份、木質(zhì)素改性碳纖維30-40份、增塑劑1-2份、硼改性酚醛樹脂5-8份、合金粉末2-3份、馬來酸酐接枝EPDM 1-3份、環(huán)氧蓖麻油0.5-1份、抗氧化劑0.5-2份、固化劑1-3份、4-甲基咪唑0.5-2份、環(huán)烷油1-3份，所述增塑劑與環(huán)氧蓖麻油的質(zhì)量比為2-3：1。

優(yōu)選的，所述的高強度焊接機械臂元件，由以下重量份的原料制成：聚己二酰丁二胺40份、木質(zhì)素改性碳纖維36份、增塑劑2份、硼改性酚醛樹脂7份、合金粉末2份、馬來酸酐接枝EPDM 2份、環(huán)氧蓖麻油0.8份、抗氧化劑1份、固化劑2份、4-甲基咪唑1.5份、環(huán)烷油2份。

優(yōu)選的，所述固化劑為六亞甲基四胺。

優(yōu)選的，所述合金粉末由Fe、Si、Mn、Mo、Zr元素組成。

優(yōu)選的，所述合金粉末由Fe、Si、Mn、Mo、Zr的質(zhì)量比為3：1：1：2：2。

優(yōu)選的，所述增塑劑為鄰苯二甲酸酯類增塑劑。

高強度焊接機械臂元件的制備方法，包括以下步驟：

1)將聚己二酰丁二胺、增塑劑、硼改性酚醛樹脂、合金粉末、馬來酸酐接枝EPDM、環(huán)氧蓖麻油、抗氧化劑、環(huán)烷油加入到高速混合機中攪拌分散30-40min，得混合物料，出料；

2)將步驟1)混合物料加入到擠出機中，加入固化劑、4-甲基咪唑，控制溫度為295-315℃，共混熔融30-40min，擠出，得聚酰胺膠料；

3)將木質(zhì)素改性碳纖維包覆在步驟2)聚酰胺膠料的表面上形成碳纖維復合材料半成品；

4)將步驟3)碳纖維復合材料半成品放置在機械臂元件模具內(nèi)，鎖緊模具后，將模具放置在成型機內(nèi)成型，獲得碳纖維復合材料機械臂元件。

本發(fā)明有益效果：環(huán)氧蓖麻油不僅是一種性能優(yōu)異的環(huán)氧增塑劑，且還能提高材料的流動性和穩(wěn)定性，便于加工成型，合金粉末能很好的增強材料的強度、硬度及焊接性能，木質(zhì)素改性后的碳纖維表面帶有一些活性官能團，將其包覆在聚己二酰丁二胺膠料的表面上有很好的親和作用，得到的碳纖維復合材料重量輕且強度高，相對于傳統(tǒng)的碳纖維材料性能更優(yōu)異，制得的焊接機械臂元件重量輕、強度高、耐腐蝕，能夠有效減輕機械臂的自身重量，節(jié)能高效，且抗疲勞性能優(yōu)良，不易變形，提高了使用的安全性，使用壽命延長2倍以上。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1：