[發明專利]一種噴涂機械臂用碳纖維復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610247517.X
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105754227A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 程東華;程士弟;何凱
• 申請（專利權）人: 和縣隆盛精密機械有限公司
• 主分類號: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;C08L61/14;C08L51/06;C08L77/06;C08L91/00;C08K13/04;C08K7/06;C08K3/38;C08K5/13;C08K5/3445
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 周發軍

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，具體涉及一種噴涂機械臂用碳纖維復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著科技的發展和自動化程度的提高，機械臂被廣泛應用于機械、醫療、軍事、汽車等行業中。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，造成各個關節處驅動電機的驅動力的很大一部分消耗在驅動連桿上，從而降低了能量的利用效率；且由于金屬構件自重大，其強度短時間內可以保證，但長期疲勞作用下易產生局部的永久性累積損傷，直至最后發生斷裂而導致設備出現故障，甚至造成意外事故。此外，采用金屬連桿的機械臂還存在著制造成本高的問題。碳纖維是一種新型的復合材料，它有重量輕、比強度高、比剛度大的優點，而且具有可設計性和易成型性，從而使設計的結構有更高的結構效率。充分利用碳纖維材料，制成能夠改善樹脂類的力學性質的新的材料有很好的發展前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種噴涂機械臂用碳纖維復合材料及其制備方法，能夠有效減輕機械臂的自身重量，延長使用壽命。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種噴涂機械臂用碳纖維復合材料，由以下重量份的原料組成：無規共聚聚丙烯30-40份、有機硼改性酚醛樹脂3-5份、氮化硼1-2份、碳纖維20-40份、尼龍5-10份、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑1-3份、馬來酸酐接枝poe2-4份、環烷油0.5-3份、2,5-二特丁基對苯二酚1-2份。

優選地，所述的噴涂機械臂用碳纖維復合材料，由以下重量份的原料組成：無規共聚聚丙烯35份、有機硼改性酚醛樹脂4份、氮化硼1份、碳纖維35份、尼龍6份、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑2份、馬來酸酐接枝poe2份、環烷油1份、2,5-二特丁基對苯二酚1.5份。

優選地，所述碳纖維由20％-30％的彈性模量為250-400GPa的碳纖維、30％-40％的彈性模量為400-550GPa的碳纖維和40％-50％拉伸強度為4000-5000MPa的碳纖維組成。

優選地，所述碳纖維由24％的彈性模量為250-400GPa的碳纖維、33％的彈性模量為500-650GPa的碳纖維和43％拉伸強度為4000-5000MPa的碳纖維組成。

優選地，所述尼龍為尼龍-66或尼龍-46。

噴涂機械臂用碳纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將比例稱取無規共聚聚丙烯、有機硼改性酚醛樹脂、氮化硼、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、馬來酸酐接枝poe、環烷油、2,5-二特丁基對苯二酚，混合，加入到高速混合機中攪拌分散0.5-1h，得混合物料，出料；

2)將步驟1)得到的混合物料加入到擠出機中，加入尼龍，控制溫度為250-300℃，共混熔融15-20min，升高溫度至350-400℃，分三次等量加入碳纖維，共混熔融0.5-1h，擠出，得碳纖維復合材料顆粒，冷卻；

3)將步驟2)得到的碳纖維復合材料顆粒加入注塑機中，制得相應的產品。

優選地，所述步驟1)中的高速混合機的轉速為450-500r/min。

本發明有益效果：碳纖維具有“輕而強”和“輕而硬”的力學特性，無機材料氮化硼具有很好的硬度、耐腐蝕性、抗氧化性及潤滑性，將其加入到無規共聚聚丙烯樹脂中，馬來酸酐接枝poe能夠提高各組分之間的相容性，各成分協同作用，制備的碳纖維復合材料物理性能穩定，具有重量輕、強度高、耐腐蝕、熱膨脹系數小等特性，用于制作噴涂用機械臂能夠有效減輕機械臂的自身重量，更節能高效，有效降低機械臂的制造成本，且硬度高、抗疲勞性能優良，更耐用，耐腐蝕性強，不易變形無需長期維護，使用壽命提高2倍以上。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發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明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1：