[發明專利]一種面向全向運動球形機器人的復合球殼及其制備方法

有效

• 申請號: 201910188498.1
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109880299B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 孫漢旭;馬龍;霍東帥
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L93/04;C08K7/14;C08J7/04;C08J7/046;C09D175/08;C09D7/61;B29C70/34
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1.一種面向全向運動球形機器人的復合球殼，包括蜂窩式加勁肋、剛性基體殼與柔性涂覆層，其特征在于：

所述剛性基體殼為結構型纖維增強復合材料，由2-6層的單向高強高模纖維布浸漬100-120份熱固型樹脂基和10-25份固化劑后層壓固化成型；剛性基體殼的厚度為1mm-3mm，相鄰纖維布的纖維絲異向鋪疊，相鄰纖維布的纖維絲間的夾角由單向纖維布的層數決定；

當纖維布為2層時，相鄰纖維布的夾角為90度，當纖維布為3層時，相鄰纖維布的夾角為60度，當纖維布為4層時，相鄰纖維布的夾角為45度，當纖維布為5層時，相鄰纖維布的夾角為36度，當纖維布為6層時，相鄰纖維布的夾角為30度；

熱固型樹脂基體由16-20份酚醛樹脂、20-25份氫化松香樹脂和85-100份環氧值為0.2-0.4的環氧樹脂增韌改性而成；固化劑由二乙烯三胺和雙酮丙烯酸酰胺加成物組成，固化劑可使熱固型樹脂由線型結構交聯成網狀或體型結構；

所述蜂窩式加勁肋由熱固型樹脂經過預制蜂窩槽的鋼模加壓，與剛性基體殼一體化熱壓成型，其中蜂窩式加勁肋為邊長2mm-7mm、厚度為0.5mm-3mm的正六邊形排列體；

所述復合球殼的制備過程為：將熱固型樹脂和固化劑反應得到的預固化液態樹脂混合物涂抹于纖維層上，得到纖維增強樹脂預固體，將纖維增強預固體放置于內凹半球形鋼模內部用手壓實，形成剛性基體殼坯；繼續加入一定厚度的液態樹脂，使用預制有蜂窩槽的外凸半球形鋼模在預固體上方施加壓力并加溫保持一定時間；蜂窩式加勁肋由熱固型樹脂混合物經過預制蜂窩槽的鋼模加壓，與剛性基體殼一體化熱壓成型，形成球形機器人的內殼體半球結構；然后在剛性基體殼表面噴涂形成所述的柔性涂覆層；

所述柔性涂覆層包括A、B兩種組分，所述A組分由50-55份異氰酸酯、34-57份聚酯多元醇、1-7份氧化石墨烯漿料反應得到的半預聚物組分；所述B組分由15-35份擴鏈劑、14-32份聚醚多元醇、35-55份端氨基聚醚、1-7份氧化石墨烯、1-4份助劑和4-14份稀釋劑組成。

2.根據權利要求1所述的一種面向全向運動球形機器人的復合球殼，其特征在于：

所述助劑選用納米氧化鋅、膨脹石墨、竹炭粉、納米二氧化鈦、碳納米管、阻燃劑和硅烷偶聯劑中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的一種面向全向運動球形機器人的復合球殼，其特征在于：

所述稀釋劑選用乙醇、正丁醇、丙酮、苯甲醇、乙二醇甲醚、乙酸正丁酯和乙酸乙酯中的任一種或多種。

4.根據權利要求1所述的一種面向全向運動球形機器人的復合球殼，其特征在于：

所述氧化石墨烯表面共價鍵鍵合有大量的羥基基團，氧化石墨烯的羥基基團可與異氰酸酯發生化學交聯反應，有益于提高共聚物的韌性。

5.根據權利要求1所述的一種面向全向運動球形機器人的復合球殼，其特征在于：

所述柔性涂覆層的制備方法為將異氰酸酯、聚酯多元醇、氧化石墨烯漿料反應得到的半預聚物A組分與擴鏈劑、聚醚多元醇、端氨基聚醚、氧化石墨烯、助劑、稀釋劑組成的B組分分別加入到高壓噴涂設備中實施高溫高壓對撞式沖擊混合，將抽料泵分別插入裝有A、B料筒，借助15MPa高壓將物料推入噴槍混合室混合均勻后在剛性基體殼表面覆蓋噴涂2次，每次噴涂厚度為0.5mm，每次噴涂間隔10s以上。